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1、第4章 细胞的物质输入和输出,第2节 生物膜的流动镶嵌模型,一、对细胞膜膜结构的探索历程,膜是由脂质组成的。,1、对生物膜成分的探索,时间：1895年人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进 行了上万次实验。 发现：细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：溶 于脂质的物质比不溶于脂质的物质更容易通 过细胞膜。 E.Overton的假说：,资料1,时间：20世纪初实验：科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了化学分析,红细胞的细胞膜,科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。,根据实验现象,你对膜化学成分
2、在种类上认识是否还有新的结论?,问题探讨：,得出结论：,资料2,膜是由脂质和蛋白质组成的,所以，膜是由磷脂和蛋白质组成的,用磷脂酶处理细胞，可破坏细胞膜。,结论,膜中有磷脂,资料3,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？,（1）脂质分子在细胞膜中是如何排列的呢？,B：根据磷脂分子的结构特点，猜想:磷脂分子在水空气界面中以及水溶液中的排布方式？,A：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。,资料4：磷脂分子结构,磷脂分子,因为脂分子的“头部”亲水，而“尾部”是疏水的，所以在空气水界面上磷脂分子的“头部”向下与水面接触，尾部
3、则朝向空气一面。这样磷脂分子在空气水界面上铺展成单分子层。,细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！,2、对生物膜结构的探索,时间：1925年人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水 界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细 胞表面积的2倍。,资料5,假设：,两层脂质分子是怎样排列的呢？,亲水部分,疏水部分,磷脂分子,20世纪初，人们通过研究发现，构成蛋白质的20种氨基酸的侧链有的是亲水的，也有的是疏水的。,蛋白质分子的亲水性和疏水性情况:,蛋白质分子表面基团，有的全部都是亲水的或疏水的，有的部分是亲水的而另一部分则是疏水的。,
4、资料6,蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？,资料7：罗伯特森的实验,3、对生物膜架构的探索,时间：1959年 人物：罗伯特森实验：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。,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。生物膜为静态的统一结构,提出假说：,标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。,蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。,蛋白质在膜中的分布是不对称的,资料8冰冻蚀刻电子显微法,结论：,变形虫的变形运动,变形虫在吞噬草履虫,5、推翻静止模型的观点,细胞膜具有流动性,6、提出新的细胞膜模型,流动镶嵌模型,20世纪60
5、年代，荧光染料标记技术（标记大分子，并能检测到被标记的大分子的具体分布）已经得到广泛的应用,设计实验：说明细胞膜是动态的，而不是 静态的,科学背景,有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的呢？,资料9：人-鼠细胞融合实验,1970年 弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ),实验：将人和鼠的细胞膜用不同荧光标记后，让两种细胞融合，融合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均匀分布。,细胞膜具有流动性,提出假说：,1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。,二、生物膜的流动镶嵌模型,1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中的蛋白
6、质组成。还有少量的多糖。,2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧，亲水性头部朝向膜的外侧，组成生物膜的基本骨架；,3、蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。,4、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂,糖蛋白的作用：1有保护和润滑作用，2还与细胞膜表面的识别有密切关系,（2）膜蛋白的运动性,5、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的，体现了膜的流动性,（1）磷脂分子的运动性,桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型,1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。2、蛋白质分子有的镶在磷脂双分
7、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子层。3 、磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的,而是具有一定的流动性。,多种物质对膜通透性实验,对红细胞膜化学分析,红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍,电镜下膜呈“暗亮暗”三层结构,蛋白质脂质蛋白质,人、鼠细胞融合实验。,新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。,膜是由脂质组成的,膜中含脂质和蛋白质,脂质双层结构,膜具流动性,流动镶嵌模型,列表总结：生物膜结构的探究历程,1972，桑格和尼克森,1970年,1959年，罗伯特森,1925年，两位荷兰科学家,20世纪初,19世纪末欧文顿,小结：,1.生物膜的
8、组成：,生物膜是由_和_组成的。,脂质,蛋白质,2.生物膜的流动镶嵌模型。,生物膜的流动模型认为，_构成了膜的基本骨架；构成生物膜的磷脂是成_排列的，具有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。,磷脂双分子层,双层,3.糖被的结构及功能。,糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_和_结合形成的糖蛋白，其作用是_、_等。,蛋白质,糖类,细胞识别,免疫反应,流动镶嵌模型与蛋白质脂质蛋白质三层结构模型有何异同？,相同点：,都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。,不同点：,1、流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是不均匀的。而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧,2、流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的，而三层结构认为生物膜是静止结构,
