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1、第二节 生物膜的流动镶嵌模型,主讲老师：陈福民,一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式。要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清它的组成成分。,问题,细胞膜的组成成分是什么呢？,欧文顿的实验,时间：19世纪末（1895年）实验：欧文顿(E.Overton)用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。提出假说：,膜的成分中有脂质,时间：20世纪初实验：科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质,科学家的实验,实验证明：欧文顿的假说是
2、正确的,问题,脂质和蛋白质是怎样构成膜的呢？,时间：1925年实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。得出结论：,细胞膜中的脂质分子为两层,荷兰科学家的实验,磷脂的化学结构,水,空气,问题,科学家是怎样从这一现象中得出“磷脂在细胞膜中必然是双层的排列”这一假说的呢？,磷脂分子在细胞膜中的排列,问题,蛋白质在脂质双分子层中是怎样分布的呢？,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,冰冻蚀刻电子显微法,
3、罗伯特森的实验和假说,时间：20世纪50年代实验：20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。50年代，电子显微镜诞生，科学家用它,来观察细胞膜。1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构（如图示）。他结合其他科学家的工作，大胆提出生物膜的模型（也被称为“三明治”结构模型）。主要内容：膜的主体是连续的脂双分子层，所有的生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，电镜下的亮层是脂质，暗层是蛋白质。他把生物膜描述为静态的、统一的结构，也称为“单位膜模型”。,问题,这样的结构模型能解释膜的功能吗？,红色荧光染料标记人细胞表面蛋白质,细胞融合,绿色荧光染料标记鼠细胞表面蛋白质,
4、杂交细胞,37,40min,科学家的实验,时间：1970年,得出结论：,细胞膜具有流动性,实验：,单位膜模型的缺陷：,单位膜模型认为：,膜是静止的；,实验或事实证明：,膜是运动的；,膜是统一的,不同的膜功能不同,单位膜模型不能很好地解释膜的多种功能,问题,怎样对这一模型进行修正，从而能更好地体现结构与功能相适应的特点呢？,流动镶嵌模型的基本内容,1、磷脂双分子层构成膜的基本支架，磷脂具有流动性。2、蛋白质分子有的镶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子层。（这体现了膜结构内外的不对称性）。大多数蛋白质分子可以运动。,小资料,细胞膜通道研究的突破 2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得阿格雷和罗德里克麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。,
