第2节生物膜的流动镶嵌模型PPT课件

1、第第2节节生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型思考回答：思考回答：1. .生物膜系统包括哪些生物膜系统包括哪些膜？膜？ 细胞膜是由哪些成分构成的？细胞膜是由哪些成分构成的？2. 2. 生物膜对物质的选择性吸收是否与生物膜对物质的选择性吸收是否与其特其特 定定的结构有关？的结构有关？细胞膜、细胞器膜、核膜细胞膜、细胞器膜、核膜主要是脂质、蛋白质、少量的糖类主要是脂质、蛋白质、少量的糖类3、总结流动镶嵌模型的基本内容。、总结流动镶嵌模型的基本内容。1、填写表格、填写表格一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程19世纪世纪 欧文顿欧文顿1925年年 两位荷兰科学家两位荷兰科学家195

2、9年年 罗伯特森罗伯特森1970年年 小鼠细胞和人细胞融合小鼠细胞和人细胞融合1972年年 桑格和尼克森桑格和尼克森1 1、根据实验，提出了什么假说？、根据实验，提出了什么假说？2 2、最初对细胞膜的认识，是通过对现象的推理分析还是通过对、最初对细胞膜的认识，是通过对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取与分离？在得到结论之后还有必要对膜的成分进行提膜成分的提取与分离？在得到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？取、分离和鉴定吗？3 3、欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜除了脂质外，还有没有其、欧文顿的推论是否正确呢？细胞膜除了脂质外，还有没有其他成分呢？他成分呢？时间：20世纪初实验：

3、科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析化学分析表明：化学分析表明：膜的主要成分是膜的主要成分是脂质脂质(磷脂）和磷脂）和蛋白质蛋白质时间：1917年实验：朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子在空气与水的界面上分布散乱，经过推挤排列成了单层，而且每个磷脂分子的头部浸入水中，尾部浮于水面。B B：根据磷脂分子的结构特点，展开：根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像力，尝试构建磷脂分子在你的想像力，尝试构建磷脂分子在水水空气界面中空气界面中的模型的模型A A：磷脂是一种由甘油、脂肪酸：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子和磷酸所组成的分子 ， 磷酸磷酸

4、“头头” ” 部是部是亲水亲水的，脂肪酸的，脂肪酸“尾尾”部是部是疏水疏水的的。磷脂分子磷脂分子 活动主题一：活动主题一：请请根据朗姆瓦的实验构建磷脂分子在空根据朗姆瓦的实验构建磷脂分子在空气与水界面上分布的气与水界面上分布的模型模型磷脂分子的特点：磷脂分子的特点： “头头”部具亲水性，部具亲水性，“尾尾”部具疏水性部具疏水性磷脂分子排列为单分子层磷脂分子排列为单分子层时间：时间：19251925年年人物：荷兰科学家戈特人物：荷兰科学家戈特E.GorterE.Gorter和格伦德和格伦德F.GrendelF.Grendel实验：用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红实验：用丙酮（一种有机

5、溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的测得单分子层的面积约为红细胞表面积的2 2倍倍结论：结论： 细胞膜中的脂质（磷脂）分子细胞膜中的脂质（磷脂）分子排列为连续的双分子层排列为连续的双分子层 活动主题二活动主题二: 根据以上实验结论根据以上实验结论构建细胞膜中磷脂分子的排布模型构建细胞膜中磷脂分子的排布模型。时间：时间：19591959年年实验：罗伯特森用电镜了观实验：罗伯特森用电镜了观察到了清晰的细胞膜照片，察到了清晰的细胞膜照片，看到了看到了暗亮暗暗亮暗的三层的三层结构

6、。结构。结论：结论： 注：蛋白质电子密度高显黑色发暗，注：蛋白质电子密度高显黑色发暗，磷脂分子的电子密度低发亮磷脂分子的电子密度低发亮。生物膜为生物膜为蛋白质脂质蛋蛋白质脂质蛋白质白质三层统一的静态结构三层统一的静态结构 活动主题三：活动主题三：请根据罗伯特森观察的结果构建蛋白质在磷请根据罗伯特森观察的结果构建蛋白质在磷脂双分子层中排布方式的模型脂双分子层中排布方式的模型。 单位膜模型单位膜模型罗伯特森观点：罗伯特森观点： 蛋白质分子都蛋白质分子都镶在镶在磷脂双分子层的两侧，所有膜厚度相同磷脂双分子层的两侧，所有膜厚度相同 蛋白质分子和磷脂分子都是蛋白质分子和磷脂分子都是静止静止不动的不动的冰

7、冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型 标本用干冰（液氮）冰冻后用冷刀断开，升温后暴露断裂面标本用干冰（液氮）冰冻后用冷刀断开，升温后暴露断裂面蛋白质蛋白质 、 、 在磷脂双分子层中在磷脂双分子层中镶在镶在嵌入嵌入贯穿贯穿小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻的电镜照片小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻的电镜照片蛋白质蛋白质 活动主题四：活动主题四：请根据蛋白质的三种存在形式请根据蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型。模型。 单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象 时间：时间：19701970年年 实验：弗雷和埃迪登实验：弗

8、雷和埃迪登( Frye ( Frye 和和 Edidin ) Edidin )将人和鼠的细胞将人和鼠的细胞膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种颜色的发现两种颜色的荧光均匀分布荧光均匀分布。 结论：结论：细胞膜具有细胞膜具有流动性流动性 磷脂分子的运动磷脂分子的运动 时间：时间：19721972年年 桑格桑格( (S.J.SingerS.J.Singer) )和尼克森和尼克森( (G.NicolsonG.Nicolso

9、n) )提出了新的生物提出了新的生物膜模型膜模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。，为多数人所接受。时间和人物时间和人物实验内容实验内容假说或结假说或结论论 多种物质对膜通透性实验多种物质对膜通透性实验对红细胞膜化学分析对红细胞膜化学分析红细胞膜的脂质铺展成单红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面层分子的面积是原膜表面积的两倍积的两倍电镜下膜呈电镜下膜呈“暗暗亮亮暗暗”三层结构三层结构蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质人、鼠细胞融合实验人、鼠细胞融合实验新的观察和实验证据的基础新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型上，提出分子结构模型膜是由膜是由脂质组成的脂质组成的膜中含脂质

10、和膜中含脂质和蛋白质蛋白质脂质双层脂质双层结构结构膜具膜具流动流动性性流动镶嵌流动镶嵌模型模型19721972，桑格，桑格和尼克森和尼克森19701970年年19591959年，年，罗伯特森罗伯特森19251925年，年，两位荷兰两位荷兰科学家科学家2020世纪初世纪初1919世纪末世纪末欧文顿欧文顿总结：总结：生物膜结构的探究历程生物膜结构的探究历程经历了探索的历程经历了探索的历程,你能你能总结出流动镶嵌模型总结出流动镶嵌模型的内容吗？的内容吗？二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容（小组讨论总结）（小组讨论总结）3 3、蛋白质分子存在形态：、蛋白质分子存在形态：有镶在表面、嵌

11、入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子有镶在表面、嵌入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）思考：思考：1.1.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作技术的进步所起到怎样的作用用? ? 实验技术的进步起到了关键性的推动作用实验技术的进步起到了关键性的推动作用。2.2.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的应是如

12、何体现的？ 结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识，使人们一步步接近生物膜的认识，再实践、再认识，使人们一步步接近生物膜的真相。例如，不同生物膜的功能是由差异的，不同膜真相。例如，不同生物膜的功能是由差异的，不同膜的厚度也是不一样的。的厚度也是不一样的。 思考：思考：3.3.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？ 流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新美地回答生物膜的所有功能。所以后

13、来不断提出一些新的模型，如的模型，如WallachWallach于于19751975年提出晶格镶嵌模型；年提出晶格镶嵌模型；JainJain和和WhiteWhite于于19771977年提出板块镶嵌模型等。迄今为止，已提出年提出板块镶嵌模型等。迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多。生物膜的结构模型虽的生物膜结构模型达几十种之多。生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的，其要点和特点基本相同，主要包括一致的，其要点和特点基本相同，主要包括膜的分子组膜的分子组成和结构特征成和结构特征。2003年度诺贝尔化学奖授

14、予两名研究膜蛋白的美年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自国科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果给与细胞膜蛋白质有关的研究成果 。 皮特皮特阿格雷阿格雷罗德里克罗德里克麦金农麦金农导学稿小组内互评导学稿小组内互评(展示）：展示）：概念图小结概念图小结生物膜生物膜结构特点结构特点功能特点功能特点结构组成结构组成结构探究历程结构探究历程决定决定 流动性流动性选择透过性选择透过性磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子1 1、细胞膜的细胞膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型与与蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构模型的最大的

15、三层结构模型的最大的不同不同是是A A、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性课堂反馈课堂反馈D D、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有透过性胞膜具有透过性C C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性B B、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有一定的流动性胞膜具有一定的流动性2 2、变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一生理过程的完成依赖于细胞膜的生理过程的完成依赖于细胞膜的A A 、保护作用、保护作用 B B、 一定的流动性一定的流动性C C 、全透性、全透性 D D、信息交流、信息交流3 3、下列物质中最容易通过细胞膜