生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型教案-資料下載頁
2024-11-14 21:55本頁面
【正文】 與觀察的基礎(chǔ)上提出來的，同時(shí)又需要更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來證明。問題（2）：磷脂和蛋白質(zhì)是通過什么樣的排列組合方式參與膜的構(gòu)建的呢？展示材料③：戈特 和格倫德對(duì)血影的研究時(shí)間：1925年人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel實(shí)驗(yàn)：兩位科學(xué)用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單分子層。測(cè)得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞的表面積的2倍。教師：假如你是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家，當(dāng)你做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)單分子的磷脂分子正好是紅細(xì)胞的兩倍時(shí)，大膽地展開你的想象力，你能做出什么假說？學(xué)生：細(xì)胞膜中的磷脂是兩層的。教師：那這兩層磷脂分子在細(xì)胞中又是怎樣排布的呢？再分小組討論。請(qǐng)學(xué)生在黑板畫出來。學(xué)生：分組討論，共可有六種排布方式，并提出細(xì)胞膜應(yīng)兩面都處于水環(huán)境中，所以討論得到正確的排布方式。問題（3）：那蛋白質(zhì)和磷脂的位置關(guān)系又是如何的呢？展示材料④：羅伯特森的單位膜模型時(shí)間：1959年 人物：實(shí)驗(yàn)：用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗—明—暗三層結(jié)構(gòu)。提出假說：電鏡下看到的中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊暗層是蛋白質(zhì)分子。從而形成蛋白質(zhì)—磷脂—蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu)，稱之為單位膜。他提出真核細(xì)胞與原核細(xì)胞具有相同的膜結(jié)構(gòu)。單位膜模型的主要不足在于：把生物膜的結(jié)構(gòu)描述成靜止的、不變的，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾。單位膜結(jié)構(gòu)模型繼承了前人的有關(guān)結(jié)論，又成功地利用了先進(jìn)的電子顯微鏡的觀察結(jié)果作為證據(jù)。但是他將生物膜描述為靜態(tài)的剛性的結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)很快又被新的技術(shù)手段下的實(shí)驗(yàn)所否定。問題（4）：有什么證據(jù)證明細(xì)胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢？教師放映變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、白細(xì)胞吞噬病原體、細(xì)胞分裂的動(dòng)畫，讓學(xué)生從感性上認(rèn)識(shí)膜不是剛性結(jié)構(gòu)。展示材料⑤：熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)時(shí)間：1970年人物：Larry Frye等實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜種細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。提出假說：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。教師：很好，在繼承前人的結(jié)論基礎(chǔ)上，結(jié)合新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，又有科學(xué)家提出一些關(guān)于生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型。其中1972年桑格（）和尼克森（）提出的流動(dòng)鑲嵌模型為大多數(shù)人所接受。好，學(xué)到這里，縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程，我們有些話題想讓大家思考討論。以討論小組的形式開展課堂討論交流。（1）生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？請(qǐng)說說你的看法。學(xué)生：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺。人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)永無止境，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，對(duì)膜的研究將更加細(xì)致入微，對(duì)膜結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)將能更完善地解釋細(xì)胞膜的各種功能，不斷完善和發(fā)展流動(dòng)鑲嵌模型。的確，流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍認(rèn)同的，但它無法完美地回答生物膜的所有功能。所以后來不斷提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型；Jain和White于1977年提出板塊鑲嵌模型等，迄今為止，已提出的生物膜結(jié)構(gòu)模型達(dá)幾十種之多，生物膜的結(jié)構(gòu)模型雖然有很多種，但被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型基本內(nèi)容是趨向一致的。其要點(diǎn)和特點(diǎn)基本相同，主要包括膜的分子組成和結(jié)構(gòu)特征。（2）縱觀整個(gè)人們對(duì)建立生物膜模型的探索過程，你能談?wù)剬?shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到怎樣的作用？學(xué)生：在建立生物膜模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如血影的制取和化學(xué)成分的鑒定技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)膜的化學(xué)組成；電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱；熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動(dòng)性等。沒有這些技術(shù)的支持，人類的認(rèn)識(shí)便不能發(fā)展。教師：那流動(dòng)鑲嵌模型的具體內(nèi)容是如何的呢？（1）磷脂雙分子層是生物膜的基本支架。其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部相對(duì)朝向內(nèi)側(cè)。（2）蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。這里體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性。（3）在細(xì)胞膜的外側(cè)，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)構(gòu)合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被與細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞間的信息交流有密切聯(lián)系。（4）磷脂分子是可以運(yùn)動(dòng)的，具有流動(dòng)性。大多數(shù)的蛋白質(zhì)也是可以運(yùn)動(dòng)的，也體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性。［評(píng)價(jià)反饋］精選練習(xí)（1）變形蟲的任何部位能伸出偽足，人體的某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理活動(dòng)的完成說明細(xì)胞膜具有下列哪一特點(diǎn)（2）1985年 Overton在研究各種未受精卵細(xì)胞的透性時(shí)，發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易透過細(xì)胞膜，不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)透過細(xì)胞膜十分困難。這表明組成細(xì)胞膜的主要成分中有___________。（3）1925年 Corter Grendel用丙酮提取細(xì)胞膜的脂，并將它在空氣—水界面上展開時(shí)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)單層分子的面積相當(dāng)于原來細(xì)胞表面積的兩倍。由此可以認(rèn)為細(xì)胞膜由___________組成。（4）1970年，科學(xué)家用不同熒光染料標(biāo)記的抗體，分別與鼠和人細(xì)胞膜上的一種抗原相結(jié)合，使它們分別產(chǎn)生綠色和紅色熒光。將兩種細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞時(shí)，開始時(shí)一半呈綠色，另一半呈紅色，但在 37 ℃水浴中保溫40 min后，融合細(xì)胞上的兩種顏色的熒光呈現(xiàn)均勻分布。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明___________，其原因是___________。參考答案：（1）B（2）脂質(zhì)（3）磷脂雙分子層（4）細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性構(gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)分子（抗原）是可以運(yùn)動(dòng)的課堂小結(jié)我們這節(jié)課就到這里，一方面我們重溫了科學(xué)家探索細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的歷程，這是一個(gè)在繼承中不斷驗(yàn)證、修正和完善發(fā)展的過程，這段科學(xué)史給予我們很多有用的啟示，使我們加深了對(duì)科學(xué)過程和方法的理解。另一方面我們也重點(diǎn)學(xué)習(xí)了生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容。在眾多對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的假說中，細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型是目前人們普遍接受認(rèn)同的，能較好地解釋人們對(duì)細(xì)胞膜功能的認(rèn)識(shí)，理解和掌握流動(dòng)鑲嵌模型的基本要點(diǎn)，這對(duì)于更好的理解下一節(jié)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞接泻苤匾穆?lián)系。布置作業(yè)在引入時(shí)，我們問到大家還能想出什么更好的制作細(xì)胞膜的材料，你們可以調(diào)動(dòng)已有的生活經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合今天所講的生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型，利用生活上找得到的廢棄物做一個(gè)細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型。
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