生物膜流动镶嵌模型

生物膜流动镶嵌模型第一页，共三十四页，编辑于2023年，星期日渗透作用第二页，共三十四页，编辑于2023年，星期日原理条件一、渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜，从相对含量高的地方向相对含量低的地方扩散，称为渗透作用半透膜膜两侧的溶液具有浓度差溶液A浓度小于溶液B，水分子从AB移动溶液A浓度大于溶液B，水分子从B

A移动水多往水少的方向流动第三页，共三十四页，编辑于2023年，星期日(1)当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞

。

(2)当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞

。

(3)当

时，水分进出细胞处于动态平衡。吸水膨胀失水皱缩外界溶液浓度＝细胞质浓度二、动物细胞的吸水和失水

正常状态清水盐水0.9%生理盐水第四页，共三十四页，编辑于2023年，星期日三、植物细胞的吸水和失水细胞壁细胞膜液泡膜细胞质原生质层（选择透过性，伸缩性大）（全透性，伸缩性小）细胞液（具有一定的浓度）成熟的植物细胞的结构第五页，共三十四页，编辑于2023年，星期日三、植物细胞的吸水和失水1、细胞液浓度＜外界溶液浓度，细胞发生质壁分离现象；2、细胞液浓度＞外界溶液浓度，细胞发生质壁分离复原现象。可以根据发生质壁分离的细胞是否会发生质壁分离复原现象来判断此细胞是否死亡。第六页，共三十四页，编辑于2023年，星期日（1）原因原生质层具半透性且其伸缩性比细胞壁大内因：外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度质壁分离的原因分析：{（2）表现植物细胞由坚挺→萎蔫宏观：微观：质壁分离{液泡体积（大→小）细胞液颜色（浅→深）原生质层与细胞壁分离{第七页，共三十四页，编辑于2023年，星期日四、物质跨膜运输的其他实例水分子是顺相对含量梯度运输的，那么，其他物质是如何运输的呢？第八页，共三十四页，编辑于2023年，星期日初始浓度

0Mg2＋

Ca2+SiO44+

离子培养液中的离子浓度水稻番茄物质跨膜运输的其他实例：实例一1、水稻培养液中的钙、镁两种离子浓度为什么会增高？2、不同作物对无机盐离子的吸收有差异吗？结论：不同植物对不同离子吸收表现出较大差异；第九页，共三十四页，编辑于2023年，星期日结论：物质的跨膜运输并不都是和水一样顺相对含量梯度运输的。（如碘）物质跨膜运输的其他实例二人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄取碘的能力。血液中碘的质量浓度为250mg/l，而甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓度比血液高20-25倍。第十页，共三十四页，编辑于2023年，星期日结论：细胞对于物质的输出和输入有选择性。28.1648.55米曲菌38.6651.00酵母菌2.414.93圆褐固氮菌12.9533.99大肠杆菌K2OP2O5微生物其他物质跨膜运输实例三第十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期日小结从以上实例可以看出：物质跨膜运输并不是都是顺相对含量梯度的，并且细胞对于物质的输入和输出有选择性，可以说细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。

这种膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子物质则不能通过。第十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期日生物膜的功能：选择透过性我们知道结构和功能是相适应的，那么，为什么生物膜具有选择透过性呢？这与其结构有什么关系呢？4.2生物膜的流动镶嵌模型第十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期日一、对生物膜结构的探究历程细胞膜的组成成分是什么？第十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

时间：19世纪末（1895年）

人物：欧文顿（E.Overton）

实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验,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易通过细胞膜进入细胞。

资料一不溶于脂质的物质溶于脂质的物质假说：膜是由脂质组成的。第十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期日2.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？

有必要，仅靠推理得出的结论不一定准确，还应该通过科学实验进行检验和修正。3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？当时的技术不能实现。1.欧文顿最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定呢？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。分析：问题：如何对细胞膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？第十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期日时间：20世纪初

实验:科学家采用哺乳动物的红细胞,经过特殊处理使细胞发生溶血现象,一些物质溶出,再将溶出细胞外的物质洗掉,即可得到纯净的细胞膜。通过实验发现用脂质溶剂能够溶解细胞膜，且进一步实验发现磷脂酶能水解细胞膜，蛋白酶也能水解细胞膜。

资料二化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质。问题：磷脂和蛋白质是通过什么样的排列组合方式参与膜的构建的呢？第十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期日探索这些物质是如何组成膜的？第十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

时间：1925年

人物：荷兰科学家Gorter和Grendel

实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层。测得单分子层的面积恰好为红细胞的表面积的2倍。资料三提出假说：细胞膜中的磷脂是双层的第十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期日亲水头部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。第二十页，共三十四页，编辑于2023年，星期日连续两层排列问题：蛋白质在细胞膜中如何分布呢？和磷脂分子的位置关系如何呢？第二十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

时间：1959年

人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）

实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。

提出假说：所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。他把生物膜描述为静态的统一结构。

资料四第二十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期日问题：一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，单位膜模型假定所有的生物膜是相同的，如何解释不同部位的生物膜功能不完全相同呢？第二十三页，共三十四页，编辑于2023年，星期日资料五

随着科学技术的进步，科学家用冰冻蚀刻技术和扫描电镜技术证明蛋白质不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的，表现出分布的不对称性。这就推翻了罗伯特森认为的蛋白质只分布在膜两侧的观点，对单位膜模型进行了修正。

问题：修正后的模型仍然是静止的刚性结构，能解释变形虫运动等生命现象吗？第二十四页，共三十四页，编辑于2023年，星期日

时间：1970年

人物：LarryFrye等

实验：将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记后，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，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。

资料六第二十五页，共三十四页，编辑于2023年，星期日提出假说：细胞膜具有流动性。这就推翻了罗伯特森认为的生物膜是静止的结构的观点，对单位膜模型又进行了修正。哪些例子可以证明细胞膜具有流动性呢？①白细胞吞噬细菌的过程；②变形虫的伪足运动现象；③受精时细胞的融合过程；④植物细胞的质壁分离第二十六页，共三十四页，编辑于2023年，星期日1972年，桑格和尼克森提出生物膜的流动镶嵌模型第二十七页，共三十四页，编辑于2023年，星期日二、流动镶嵌模型的基本内容第二十八页，共三十四页，编辑于2023年，星期日1、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）2、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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。4、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）第二十九页，共三十四页，编辑于2023年，星期日糖蛋白（糖被）：细胞膜上的蛋白质和糖类结合，具有保护、润滑和识别作用。第三十页，共三十四页，编辑于2023年，星期日二、流动镶嵌模型的基本内容生物膜的结构特点：具有一定的流动性生物膜的功能特点：具有选择透过性第三十一页，共三十四页，编辑于2023年，星期日1．人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（

）。

A选择透过性B保护作用

C流动性D自由扩散

2.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（

）

A细胞膜具有一定流动性

B细胞膜是选择透过性

C细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架

D细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子课堂练习：CC第三十二页，共三十四页，编辑于2023年，星期日3．科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来，并将它在“空气—水”界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是(

)A．单层排列 B．均匀稀疏排列C．双层排列 D．均匀紧密排列

4．1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，他大胆地提出生物膜的模型是(

)A．蛋白质——脂质——蛋白质

B．脂质——蛋白质——蛋白质

C．蛋白质——蛋白质——脂质

D．蛋白质