第四章 生物膜流動(dòng)鑲嵌模型

第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型生物膜的主要成分是什么？其重要特性是什么？什么是生物膜系統(tǒng)？生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動(dòng)中重要作用有哪些？溫故知新溫故而知新細(xì)胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜滲透現(xiàn)象原理：水分子多→水分子少兩個(gè)條件：1、具有半透膜2、膜兩側(cè)有濃度差一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程※19世紀(jì)末，歐文頓實(shí)驗(yàn)1、從生理功能入手的細(xì)胞膜組成成分探究非脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)假說：膜是由脂質(zhì)(磷脂)組成的用500多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題：細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性不同。細(xì)胞膜相似相溶原理動(dòng)動(dòng)腦筋生物膜上只有脂質(zhì)嗎？※實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：20世紀(jì)初，科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶分解（提示：蛋白酶是生物體內(nèi)普遍存在的只對(duì)蛋白質(zhì)分解起催化作用的物質(zhì)）。假說：膜的主要成分：脂質(zhì)(磷脂)和蛋白質(zhì)動(dòng)動(dòng)腦筋1925年,兩位荷蘭的科學(xué)家用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì),在空氣——水界面上鋪展成單分子層,測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍.猜猜看:磷脂在細(xì)胞膜中如何排布？？？？2、生物膜模型的探究疏水尾部親水頭部磷脂分子的結(jié)構(gòu)磷酸甘油脂肪酸膽堿磷脂分子在空氣-水界面上如何排布？磷脂分子在空氣和水的界面上展開為一層。結(jié)論：膜中脂質(zhì)分子排列為連續(xù)兩層。細(xì)胞膜的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，同學(xué)們嘗試著大膽的推測(cè)和想象一下在這樣的環(huán)境中，磷脂分子在細(xì)胞膜中可能是怎樣排布的呢？推測(cè)1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清楚的暗-亮-暗的三層結(jié)構(gòu)。他把生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，并構(gòu)建了單位膜模型。蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)是怎樣分布的？許多科學(xué)家對(duì)生物膜是靜態(tài)的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，因?yàn)殪o態(tài)的單位膜模型無法解釋許多現(xiàn)象。例如：白細(xì)胞吞噬病菌、細(xì)胞生長(zhǎng)、變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)、分泌蛋白的形成等。變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)變形蟲在吞噬草履蟲20世紀(jì)60年代科學(xué)家用掃描電鏡技術(shù)和冰凍蝕刻技術(shù)揭示了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)中蛋白顆粒的分布。實(shí)驗(yàn)中將標(biāo)本用干冰等冰凍后，用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面冰凍蝕刻電子顯微法蛋白質(zhì)鑲嵌、嵌入、橫跨在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對(duì)稱的小鼠細(xì)胞綠色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白細(xì)胞融合40min37℃

雜交細(xì)胞紅色熒光染料標(biāo)記的膜蛋白人細(xì)胞膜蛋白具有一定的流動(dòng)性※1970年熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)①側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；②旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；③擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)小資料磷脂分子的運(yùn)動(dòng)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性※在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)基礎(chǔ)上，1972年，桑格和尼克森提出流動(dòng)鑲嵌模型流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容2、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）3、蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對(duì)稱性）流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容1、生物膜主要有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成5、（1）細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被與細(xì)胞識(shí)別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）（2)有些多糖與磷脂分子結(jié)合形成糖脂4、生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一定的流動(dòng)性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運(yùn)動(dòng)的）總結(jié)：生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型探究歷程1895年膜是由脂質(zhì)組成的20世紀(jì)初膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)1925年細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)的兩層1959年“三明治”結(jié)構(gòu)模型1972年流動(dòng)鑲嵌模型1970年細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程19世紀(jì)末，歐文頓的實(shí)驗(yàn)和推論：膜是由

組成的；20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由

和

組成；羅伯特森1959年提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型：所有生物膜都由

三層結(jié)構(gòu)；1970年，熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，指出細(xì)胞膜具有

；1972年，桑格和

提出了

。脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)流動(dòng)性尼克森流動(dòng)鑲嵌模型自主評(píng)價(jià)課堂習(xí)題1、（2010蘭州·模擬）下列關(guān)于生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程說法不正確的（）A歐文頓通過對(duì)膜成分的提取和鑒定，認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的B科學(xué)家通過提取紅細(xì)胞中的脂質(zhì)實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論，膜的脂質(zhì)分子是雙層排布C羅伯特森通過電鏡觀察，提出了生物膜的“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”的三明治結(jié)構(gòu)模型D在建立生物膜結(jié)構(gòu)模型的過程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)起了關(guān)鍵的推動(dòng)作用A2、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是（）A脂質(zhì)和蛋白質(zhì)構(gòu)成B磷脂為分子層結(jié)構(gòu)C細(xì)胞膜具有選擇性D細(xì)胞膜具有一定得流動(dòng)性DA3、一位細(xì)胞學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的厚度變小而面積增大，其決定因素是細(xì)胞膜（）A具有流動(dòng)性B具有選擇透過性C具有專一性D具有運(yùn)輸物資的功能如圖所示為細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：

（1）從化學(xué)成分上看，圖中的①是

，②是

，③是

。

構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本支架。（2）據(jù)圖分析，哪一側(cè)為細(xì)胞膜的外側(cè)：

。判斷的依據(jù)是

。（3）細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

，這種特點(diǎn)表現(xiàn)為圖中的[]和[]大都可以

。（4）細(xì)胞膜的功能特性是