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1、第四章 第2节 生物膜的流动镶嵌模型,本节聚焦,生物膜流动镶嵌模型的基本内容是什么？探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。,1.细胞膜的功能有哪些？2.细胞膜具有弹性吗？,问题探讨,用哪种材料做细胞膜更适于体现细胞膜的功能？,细胞膜具有：1.屏障分隔2.选择透过性3.信息交流,弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？,不溶于脂质的物质,溶于脂质的物质,细胞膜,1859年，欧文顿(Overton)选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现：,从实验现象能推测出什么结论呢？,提出假说：,膜是由脂质组成的。,一、对生物膜结构的探索历程,试验一,相似相溶原理,2.在推
2、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，通过鉴定能更准确地说明问题,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.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？,从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。,20世纪初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,成果：确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。,试验二,磷脂分子的结构,（亲水性）,（疏水性）,1.磷脂在空气-水界面如何铺展成单分子层？,2.磷脂分子又是如何构成细胞膜呢？,亲水极,疏水极,水,空气,实验证据,1
3、925年 Gorter 和 Grendel 用丙酮（一种有机溶剂）从一定数量的红细胞中抽提脂类，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。脂质分子必然排列为连续的两层。,GORTER,脂单分子层=2,试验三,称之为磷脂双分子层！,请同学们尝试画构成细胞膜的磷脂分子,推测,细胞内小油滴外由单层磷脂膜包被着，该膜可能的结构？,蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？推测？,问题：,试验四,1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。,“蛋白质脂质蛋白质”三明治模型,提出假说：生物膜是由“蛋白质脂 质蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构,思考,三明治结构模型有什
4、么不足？,蛋白质的电子密度高，在电镜下显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。,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、贯穿在磷脂双分子层中。,蛋白质在膜中的分布是不对称的,科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。,实验五,1970年科学家费雷和埃迪登等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。,膜上的蛋白质具有流动性,37下40min后出现了什么现象？说明什么？,磷脂的运动有多种形式：,1、侧向扩散；2、旋转运动；3、摆动运动；4、伸缩
5、运动；5、翻转运动；6、旋转异构,细胞膜具有流动性,举例说明细胞膜具有流动性,植物细胞的质壁分离,动物细胞吸水膨胀和失水皱缩,白细胞吞噬病菌的过程,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。,随着科学技术的发展，是否又提出新的观点呢？,二、流动镶嵌模型的基本内容：,1、膜的组成成分：主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类2、膜的基本支架:磷脂双分子层.（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向，疏水性的尾部朝向）3、蛋白质分子的位置: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，有的贯穿整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的 性）,内侧,两侧,不对称
6、,4、生物膜的结构特点:有一定的流动性.,5、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。,(磷脂分子是可以运动的，具有流动性;大多数的蛋白质分子也是可以运动的,也体现了流动性。),细胞膜的外表面（判断细胞内外）,保护和润滑细胞识别、胞间信息交流,糖蛋白,分布：,功能：,1.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不可能完美无缺。,2.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用？,实验技术的进步起到了关键性的推动作用。,3.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？,生物膜结构的历程，是从物质跨膜运输的
7、现象开始的，分析成分是了解结构的基础，现象和功能有提供了探究结构的线索。在实验观察的基础上提出假说，又在进一步的实验中修正假说。,思考,对生物膜结构的探索历程,19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由组成；1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 三层结构；1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有；1972年，桑格和 提出了。,脂质,脂质和,蛋白质,蛋白质脂质蛋白质,流动性,尼克森,流动镶嵌模型,小结,小结：概念图,生物膜具有结构特性:,磷脂双分子层,蛋白质分子,部分镶在磷脂双分子层表面,部分或全部嵌入
8、磷脂双分子层中,流动性,成分,2维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为(),1细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以推断细胞膜的化学成分主要是()磷脂 蛋白质 多糖 核酸,随堂练习,A细胞膜以磷脂双分子层作基本支架,B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质,C细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,D细胞膜是选择透过性膜,A B、C D,4、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（）A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸,3、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（）A 保护作用 B 一定的
9、流动性 C 主动运输 D 选择透过性,5.一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层层数是（）A 6 B 8 C 10 D 12,6.一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的磷脂双分子层层数是（）A 6 B 8 C 10 D 12,6用不同荧光染料标记的抗体，分别与小鼠细胞和人细胞的细胞膜上的一种抗原结合，两类细胞则分别产生绿色荧光和红色荧光。将两类细胞融合成一个细胞时，其一半呈绿色，一半呈红色。在370C下保温40 min后，细胞上两种荧光点呈均匀分布(如图所示)，试问：(1)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的起受体作用的。为使人、鼠细胞膜融合在一起，必须除去细胞膜表面起 作用的糖蛋白。(2)融合细胞表面的两类荧光染料最终均匀分布，原因是，这表明膜的结构具有。(3)细胞融合实验若在20条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明,糖蛋白,识别,一定的流动性,膜上蛋白质分子运动的速度随温度的降低而减 慢,作业,练习册 4.2生物膜的流动镶嵌模型,
