第2节 生物膜流动镶嵌模型

1、渗透作用的含义，系统发生渗透作用的条件是什么？动植物细胞发生渗透作用的内因是什么？原生质层包括哪些部分?植物细胞发生质壁分离的内因有哪些？在什么情况下发生质壁分离以及质壁分离复原呢？通过生物对不同物质跨膜运输的实例得出结论细胞膜是一个怎样的膜呢？欧文顿对植物细胞的通透性实验提出的假说内欧文顿对植物细胞的通透性实验提出的假说内 容是什么？容是什么？细胞膜中的脂质分子是双层的，是有哪国科学细胞膜中的脂质分子是双层的，是有哪国科学 家提出来的？家提出来的？l最初认识细胞膜是有脂质组成的，是由对现象的推理最初认识细胞膜是有脂质组成的，是由对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取和鉴定呢分析还是通过对膜成

2、分的提取和鉴定呢? ?l罗伯特森在电镜下看到细胞膜由什么构成的三层结构，罗伯特森在电镜下看到细胞膜由什么构成的三层结构，提出假说的内容是什么呢？提出假说的内容是什么呢？1970年科学家对使用不同荧光染料标记的不同生物细胞膜，进行细胞融合实验，得出的结论是什么？l目前，大多数人能够接受的细胞模型是有哪些科目前，大多数人能够接受的细胞模型是有哪些科学家提出的？学家提出的？资料一时间时间: :19世纪末 1895年人物人物: :欧文顿（E.Overton）实验实验: :用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。提出假说提出假说: :膜是由脂质组成的资料二磷脂分子磷脂

3、分子时间时间:1925:1925年年人物人物: :荷兰科学家荷兰科学家GorterGorter和和GrendelGrendel实验实验: :从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的积是细胞膜的2 2倍倍提出假说提出假说: :细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸和磷酸所组成的分子，磷酸头部是亲水的，脂肪酸尾部头部是亲水的，脂肪酸尾部是疏水的。是疏水的。活动主题一：活动主题一：知识推理和想象，提知识推理和想象，提出许多磷脂分子在出许多磷

4、脂分子在空气空气和水界面上和水界面上单分子排布单分子排布的假说，并用画图来表的假说，并用画图来表达。达。活动主题二：活动主题二：知识推理和想象，提知识推理和想象，提出许多磷脂分子在空气出许多磷脂分子在空气和水界面上单分子排布和水界面上单分子排布后被搅动后被搅动, ,在在水溶液中水溶液中形形成的相对成的相对稳定稳定排布假说，排布假说，并用画图来表达。并用画图来表达。脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？磷脂是组成细胞磷脂是组成细胞的主要脂质，是的主要脂质，是一种由甘油、脂一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等肪酸、和磷酸等所组成的分子。所组成的分子。它有一个它有一个亲水亲水磷

5、磷酸酸“头头”部，和部，和一个一个疏水疏水的脂肪的脂肪酸的酸的“尾尾”部。部。亲水亲水“头部头部”疏水疏水“尾部尾部”小资料小资料搅动后搅动后水溶液中水溶液中形形成成球球状状的的微微团团双双层层脂脂分分子子的的球球形形脂脂质质体体 空空气气和和水水界界面面上上单单分分子子排排布布表面积为表面积为1 1表面积为表面积为2 2提出假说提出假说: :膜中脂质分子排列为连续两层膜中脂质分子排列为连续两层资料三时间时间:1959:1959年年人物人物: :罗伯特森（罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.Robertsen）实验实验: :在电镜下看到细胞膜由蛋白质在电镜下看到细胞膜由蛋白质脂质脂质蛋

6、白蛋白质的三层结构构成质的三层结构构成提出假说提出假说: :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”的三层结构构成的静态统一结构的三层结构构成的静态统一结构资料四时间时间:1970:1970年年人物人物:Larry Frye:Larry Frye等等实验实验: :将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，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，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布分布时间时间：1972年人物人物：桑格和 尼克森

7、提出假说提出假说：流动镶嵌模型 一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）的）问题问题1 1、生物膜主要成分是什么？、生物膜主要成分是什么？问题问题2 2、生物膜的基本骨架是什么？、生物膜的基本骨架是什么？问题问题3 3、蛋白质分子存在形态有哪几种？、蛋白质分子存在形态有哪几种？问题问题4 4、生物膜的结构特点是什么？、生物膜的结构特点是什么？主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。疏水性尾部朝向内侧）。有镶在表面、嵌入、贯穿三种。外侧有的蛋白

8、质分子与糖类结有镶在表面、嵌入、贯穿三种。外侧有的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、合形成糖被。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）胞间信息交流等有密切联系）问题问题5 5、生物膜的功能特点是什么？、生物膜的功能特点是什么？具有选择透过性具有选择透过性 对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程: : 欧文顿：从研究生物膜的功能入手欧文顿：从研究生物膜的功能入手 提出：生物膜是由脂质组成的提出：生物膜是由脂质组成的 欧文顿的假说是否正确？细胞膜中欧文顿的假说是否正确？细胞膜中 除含有脂质除含有脂质外还有没有其他成分？外还有

9、没有其他成分？化学分析：膜的主要成分是脂质和蛋化学分析：膜的主要成分是脂质和蛋白质白质探究成分探究成分探究磷脂在生物膜中的分布探究磷脂在生物膜中的分布探究蛋白质在生物膜中的分布探究蛋白质在生物膜中的分布探究结构探究结构 进一步探究生物膜的结构特点进一步探究生物膜的结构特点单位膜结构模型单位膜结构模型生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型总结提升总结提升生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺呢？20032003年度诺贝尔化年度诺贝尔化学奖授予两名研究细胞学奖授予两名研究细胞膜的美国科学家阿格雷膜的美国科学家阿格雷和麦金农。以表彰他们和麦金农。以表彰他们在细胞膜

10、物质运输的通在细胞膜物质运输的通道方面所做的贡献。道方面所做的贡献。 新篇章：新篇章： 人类对自然界的认识永无止境，对膜的研究将人类对自然界的认识永无止境，对膜的研究将更加细致入微更加细致入微在建立生物膜模型的过程中，结构与功能在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何体现的？相适应的观点是如何体现的？学生讨论：提出假说提出假说：膜的成分和结构的阐明，都是：膜的成分和结构的阐明，都是先根据实验现象和有关知识，提出假说，先根据实验现象和有关知识，提出假说，而不是通过实验直接证实的。假说的提出而不是通过实验直接证实的。假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨要有实验和观察的依据，

11、同时还需要严谨的推理和大胆的想象。另外假说需要通过的推理和大胆的想象。另外假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。观察和实验进一步验证和完善。1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）2 2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）3 3、磷脂

12、分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的运动有多种形式）运动有多种形式）4 4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）膜的流动性）5 5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）间信息交流等有密切联系）细胞膜的结构特点：流动性。细胞膜的结构特点：流动性。1 1、对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是（）、对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是（）A A、水、水 B B、糖类、糖类C C、蛋白质、蛋白质 D D、磷脂、磷脂2 2、细胞膜具有流动性，这种结构特点是指、细胞膜具有流动性，这种结构特点是指 （ ） A A、整个细胞膜具有流动性、整个细胞膜具有流动性 B B、细胞膜上磷脂是静止的，蛋白质具有流动性、细胞膜上磷脂是静止的，蛋白质具有流动性 C C、细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性、细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性 D D、细胞膜上蛋白质是静止的，磷脂具有流动性、细胞膜上蛋白质是静止的，磷脂具有流动性3 3、脂质能够优先通过细胞膜，这是因为（、脂质能够优先通过细胞膜，这是因为（ ）A A、细胞膜以磷脂