生物膜的流动镶嵌模型

1、第二节第二节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型22:36:4718951895年年 欧文顿欧文顿 用用500500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。易通过细胞膜进入细胞。实验一实验一 欧文顿的实验欧文顿的实验一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程22:36:47（1）最初认识到膜是由脂质组成的，是通过）最初认识到膜是由脂质组成的，是通过

2、对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？和鉴定？是通过对现象的推理分析得出的。是通过对现象的推理分析得出的。（2）在推理分析得出结论后，还有必要对膜）在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？的成分进行提取、分离和鉴定吗？ 有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。还应通过科学实验进行检验和修正。思考与讨论：思考与讨论：22:36:47 像这样，仅根据实验现象和有关知识推理像这样，仅根据实验现象和有关知识推理得出的结论称为假说，得出的结论称为假说，提出假说提出

3、假说是实验探究过是实验探究过程中非常重要的一步。程中非常重要的一步。 假说的提出要有假说的提出要有实验和观察的依据实验和观察的依据，同时，同时还需要还需要严谨的推理严谨的推理和和大胆的想象大胆的想象。假说需要通过观察和实验假说需要通过观察和实验进一步验证和完善进一步验证和完善。 那么，如何提出假说呢？那么，如何提出假说呢？22:36:472020世纪初世纪初 科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解。会被蛋白酶分解。由此，你能做出什么推论？（提出假说）由

4、此，你能做出什么推论？（提出假说）实验二实验二 其他科学家的实验其他科学家的实验推论：推论： 细胞膜组成成分中含有细胞膜组成成分中含有脂质和蛋白质脂质和蛋白质。进一步完善：进一步完善： 化学分析表明，细胞膜的主要成分是化学分析表明，细胞膜的主要成分是脂质脂质( (主要是磷脂主要是磷脂) )和蛋白质，还含和蛋白质，还含有少量的糖类。有少量的糖类。（这是对欧文顿实验的进一步验证和完善）（这是对欧文顿实验的进一步验证和完善）22:36:4719251925年年 两位荷兰科学家两位荷兰科学家 用丙酮用丙酮( (一种有机溶剂，可以溶解磷脂一种有机溶剂，可以溶解磷脂) )从人从人的红细胞中提取磷脂，在空气

5、的红细胞中提取磷脂，在空气水界面上铺成单水界面上铺成单分子层。测得分子层。测得单分子层的面积恰好为红细胞表面单分子层的面积恰好为红细胞表面积的积的2倍。倍。实验三实验三 荷兰科学家的实验荷兰科学家的实验“单分子层的面积恰好为红细胞表面积的单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍倍”说明了什么？（提出假说）说明了什么？（提出假说）细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。两层。假说假说:问题问题:22:36:47磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸所组成的分子。它有一个亲水的磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。亲水“头部”疏水“尾部”（1

6、1）为什么磷脂分）为什么磷脂分子在空气子在空气- -水界面上水界面上铺展成单分子层？铺展成单分子层？ (2)(2)膜中的两层磷脂膜中的两层磷脂分子是如何分布的分子是如何分布的呢？呢？思考：思考：小资料：小资料：22:36:47水水活动一：请构建磷脂分子在空气活动一：请构建磷脂分子在空气水界面上分布图水界面上分布图 因为磷脂分子的因为磷脂分子的“头部头部”亲水，所以在亲水，所以在空气空气水界面上磷脂水界面上磷脂分子是分子是“头部头部”朝下与朝下与水面接触，水面接触，“尾部尾部”则则朝向空气一面，排列成朝向空气一面，排列成单分子层。单分子层。空气空气22:36:47 细胞生活的环境中，内、外均有水

7、，那么磷脂在细胞生活的环境中，内、外均有水，那么磷脂在细胞膜上应当如何分布呢？细胞膜上应当如何分布呢？活动二：尝试构建磷脂分子在细胞膜上的分布图活动二：尝试构建磷脂分子在细胞膜上的分布图膜外（水）膜外（水）膜内膜内(水）水）猜想的模型：猜想的模型：22:36:48 19591959年年 罗伯特森用罗伯特森用电子显微镜获得了清电子显微镜获得了清晰的细胞膜照片，显晰的细胞膜照片，显示出暗示出暗亮亮暗的三暗的三层结构。层结构。实验四实验四 罗伯特森的生物膜模型罗伯特森的生物膜模型 生物膜是由生物膜是由蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构构成，中间的亮层是脂质分子，三层结构构成，中间的亮层是脂质分

8、子，两边的暗层是蛋白质分子。生物膜是两边的暗层是蛋白质分子。生物膜是静静态态的统一结构。的统一结构。他提出了这样一个生物膜模型（提出假说）：他提出了这样一个生物膜模型（提出假说）：22:36:48 “ “ 蛋白质蛋白质- -脂质脂质- -蛋白质蛋白质”三层结构模式图三层结构模式图这种模型的特点这种模型的特点: :1 1、蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的两侧（对称排列）；、蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的两侧（对称排列）；2 2、生物膜是静态的统一结构。、生物膜是静态的统一结构。 这个模型有没有什么局限性？这个模型有没有什么局限性？22:36:48变形虫的捕食活动变形虫的捕食活动22:36:48如果

9、膜是静态的，变形虫还能完成如果膜是静态的，变形虫还能完成捕食活动吗？由此你推测生物膜具捕食活动吗？由此你推测生物膜具有什么样的特点？有什么样的特点？ 不能，可见不能，可见静态的静态的“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”三层结构模型不能三层结构模型不能很好地体现膜的功能，生物膜应该很好地体现膜的功能，生物膜应该是可以是可以流动的。流动的。22:36:48实验表明实验表明: :实验五实验五 荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合实验荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合实验膜中的蛋白质是可以膜中的蛋白质是可以运动运动的。的。22:36:48科学家还发现，当温度升高到一定程度科学家还发现，当温度升高到一定程度时，细

10、胞膜的厚度变小而表面积增大，时，细胞膜的厚度变小而表面积增大，这说明：这说明：多种实验证据表明：多种实验证据表明： 细胞膜具有细胞膜具有流动性流动性细胞膜中的细胞膜中的脂质分子也能够运动脂质分子也能够运动22:36:48 将标本用干冰等冰冻后，用冷刀断开，升温将标本用干冰等冰冻后，用冷刀断开，升温后暴露出断裂面。后暴露出断裂面。 实验显示膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，实验显示膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的是有的是镶嵌镶嵌在脂质双分子层中。在脂质双分子层中。22:36:481972年年 桑格和尼克森桑格和尼克森 在继承前人研究成果的基础上提出了为多数人所在继承前人研究成果的基础上提出了为

11、多数人所接受的接受的流动镶嵌模型流动镶嵌模型。22:36:48实验一：欧文顿的实验实验一：欧文顿的实验实验二实验二 其他科学家的实验其他科学家的实验实验三实验三 荷兰科学家的实验荷兰科学家的实验实验四实验四 罗伯特森的生物罗伯特森的生物膜模型膜模型 实验五实验五 人人鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验及电镜冰冻蚀刻技术及电镜冰冻蚀刻技术膜的主要成膜的主要成分是磷脂和分是磷脂和蛋白质蛋白质探究膜的探究膜的成分成分探究分子探究分子排列排列构建相应构建相应模型模型完善模完善模型型实验实验结论（假说）结论（假说）小结小结22:36:48 1、 构成了膜的基本支架，这个构成了膜的基本支架，这个支架具有支架具有

12、 。 2、蛋白质分子有的、蛋白质分子有的 在磷脂双分子层表面，在磷脂双分子层表面，有的部分或全部有的部分或全部 磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的 于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也是可于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也是可以以 。 3、在细胞膜的外表有一层、在细胞膜的外表有一层 ，它具有它具有 、 和和 等功能。等功能。磷脂双分子层磷脂双分子层流动性流动性镶镶嵌入嵌入贯穿贯穿运动的运动的糖蛋白（糖被）糖蛋白（糖被）润滑润滑保护保护识别识别二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容22:36:48 糖蛋白（糖被）分布在糖蛋白（糖被）分布在细胞膜外表面细胞膜外表面， 作用：作用：

13、1 1、有、有保护保护和和润滑润滑作用，作用，2 2、还与细胞表面的、还与细胞表面的识别识别有密切关系有密切关系22:36:481.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素生素D D等物质较容易优先通过细胞膜，这是等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（因为（ ）A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子C22:36:483.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（和血型决定有着密切关系的化学物