zpp生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型

zpp生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型第1頁(yè)/共37頁(yè)科幻之旅

如果有“時(shí)光機(jī)器”，將此刻的你送回19世紀(jì)，你會(huì)從哪幾個(gè)方面去研究細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)?第2頁(yè)/共37頁(yè)問(wèn)題1細(xì)胞膜的組成成分是什么呢？一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程:第3頁(yè)/共37頁(yè)資料1.歐文頓的實(shí)驗(yàn)時(shí)間：19世紀(jì)末（1895年）實(shí)驗(yàn)：歐文頓(E.Overton)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(wàn)次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜。提出假說(shuō)：●●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜膜是由脂質(zhì)組成的第4頁(yè)/共37頁(yè)時(shí)間：20世紀(jì)初實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來(lái)，然后進(jìn)行化學(xué)分析。資料2.其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)化學(xué)分析表明：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成膜的脂質(zhì)中磷脂含量最多第5頁(yè)/共37頁(yè)磷脂是一種由甘油，磷酸和脂肪酸所組成的分子；磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。親水頭部疏水尾部第6頁(yè)/共37頁(yè)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣有機(jī)結(jié)合構(gòu)成膜的呢？問(wèn)題2第7頁(yè)/共37頁(yè)時(shí)間：1925年

實(shí)驗(yàn)：兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮（一種有機(jī)溶劑，可以溶解脂質(zhì)）從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(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好為紅細(xì)胞表面積的兩倍。資料3.荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)第8頁(yè)/共37頁(yè)第9頁(yè)/共37頁(yè)時(shí)間：1925年

實(shí)驗(yàn)：兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮（一種有機(jī)溶劑，可以溶解脂質(zhì)）從人的紅細(xì)胞膜中提取脂質(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好為紅細(xì)胞表面積的兩倍。得出結(jié)論：

細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子排列為連續(xù)的兩層資料3.荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)第10頁(yè)/共37頁(yè)連續(xù)兩層排列第11頁(yè)/共37頁(yè)思考與討論11.最初認(rèn)識(shí)到細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的。2.有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確，還應(yīng)通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。3.提示：因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在水—空氣界面上磷脂分子是“頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面?？茖W(xué)家因測(cè)得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。第12頁(yè)/共37頁(yè)

蛋白質(zhì)位于脂雙分子層的什么位置呢？問(wèn)題3第13頁(yè)/共37頁(yè)資料4.羅伯特森的實(shí)驗(yàn)和模型1959年，羅伯特森利用電鏡，獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗—明—暗的三層結(jié)構(gòu)。第14頁(yè)/共37頁(yè)提出靜止模型的觀點(diǎn)

蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)（單位膜）“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三明治模型第15頁(yè)/共37頁(yè)

靜態(tài)“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)是否能體現(xiàn)膜的功能呢?質(zhì)疑第16頁(yè)/共37頁(yè)白細(xì)胞吞噬病菌第17頁(yè)/共37頁(yè)變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)變形蟲(chóng)在吞噬草履蟲(chóng)第18頁(yè)/共37頁(yè)蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、貫穿在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對(duì)稱的冰凍蝕刻電子顯微法鑲嵌入貫穿標(biāo)本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開(kāi)，升溫后暴露斷裂面。嵌入第19頁(yè)/共37頁(yè)活動(dòng)主題：利用你的知識(shí)推理和想象，膜的蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層中的排布，并用畫(huà)圈來(lái)表示。有的鑲在表面有的貫穿有的全部嵌入有的部分嵌入第20頁(yè)/共37頁(yè)誘導(dǎo)融合人細(xì)胞鼠細(xì)胞熒光標(biāo)記蛋白質(zhì)40分鐘后370C資料5.人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)(熒光標(biāo)記法)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:細(xì)胞膜具有流動(dòng)性第21頁(yè)/共37頁(yè)

1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實(shí)驗(yàn)證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了流動(dòng)鑲嵌模型。第22頁(yè)/共37頁(yè)思考與討論21.提示：在建立生物膜模型的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。如電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術(shù)和掃描電子顯微鏡技術(shù)使人們認(rèn)識(shí)到膜的內(nèi)外兩側(cè)并不對(duì)稱；熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)又證明了膜的流動(dòng)性等。沒(méi)有這些技術(shù)的支持，人類的認(rèn)識(shí)便不能發(fā)展。第23頁(yè)/共37頁(yè)2.提示：在建立生物膜模型的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)；使人類一步步接近生物膜結(jié)構(gòu)的真相。例如，不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統(tǒng)中，一般來(lái)說(shuō)，功能的不同常伴隨著結(jié)構(gòu)的差異，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有，不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進(jìn)學(xué)者們重新研究脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用的問(wèn)題。一些學(xué)者使用了更加先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用紅外光譜等技術(shù)證明，膜蛋白主要為球形結(jié)構(gòu)。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)又證明，脂雙層中分布有蛋白質(zhì)顆粒，這樣又發(fā)展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質(zhì)，以及蛋白質(zhì)在生物膜中的不同分布情況，恰能較好地解釋不同結(jié)構(gòu)的生物膜具有不同的生理功能。第24頁(yè)/共37頁(yè)一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程1.19世紀(jì)末，歐文頓提出：膜是由

組成的2.20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果表明：膜主要由

和

組成。4.1959羅伯特森提出：生物膜都由

三層結(jié)構(gòu)組織的5.1970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)胞膜具有性

6.1972年桑格和尼克森提出：生物膜的

模型3.1925年，兩位荷蘭科學(xué)家提出：脂質(zhì)分子必然排列為脂質(zhì)蛋白質(zhì)(連續(xù)的兩層)蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)流動(dòng)流動(dòng)鑲嵌脂質(zhì)第25頁(yè)/共37頁(yè)二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容第26頁(yè)/共37頁(yè)流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容：1、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)）第27頁(yè)/共37頁(yè)2、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，有的貫穿整個(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）鑲嵌入貫穿第28頁(yè)/共37頁(yè)3、磷脂分子是可以運(yùn)動(dòng)的，具有流動(dòng)性4、大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動(dòng)的。（也體現(xiàn)了膜的流動(dòng)性）5、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）糖蛋白第29頁(yè)/共37頁(yè)概念圖生物膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能特點(diǎn)結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)探究歷程決定流動(dòng)性選擇透過(guò)性磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子第30頁(yè)/共37頁(yè)1．下列哪項(xiàng)敘述不是細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？（）

A．細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜

B．細(xì)胞膜由磷脂分子和蛋白質(zhì)分子構(gòu)成

C．細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)具有流動(dòng)性

D．有些蛋白質(zhì)分子可在膜的內(nèi)外之間移動(dòng)

2．人體某些白細(xì)胞能進(jìn)行變形運(yùn)動(dòng)、穿出小血管壁，吞噬侵入人體內(nèi)的病菌，這個(gè)過(guò)程的完成依靠細(xì)胞膜的（）。

A．選擇透過(guò)性B．保護(hù)作用C．流動(dòng)性D．自由擴(kuò)散3．一位細(xì)胞學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的面積增大而厚度變小，其決定因素是細(xì)胞膜的（）。

A．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有流動(dòng)性B．選擇透過(guò)性

C．專一性

D．具有運(yùn)輸物質(zhì)的功能

課堂練習(xí):第31頁(yè)/共37頁(yè)4、下列物質(zhì)中最容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞的是A、葡萄糖B、蛋白質(zhì)C、甘油D、無(wú)機(jī)鹽離子第32頁(yè)/共37頁(yè)5、對(duì)細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性起作用的主要物質(zhì)是（）

A、水B、糖類

C、蛋白質(zhì)D、脂質(zhì)C第33頁(yè)/共37頁(yè)6、生物大分子能通過(guò)下列哪幾種結(jié)構(gòu)（）（多選題）

A、細(xì)胞壁B、核膜

C、線粒體膜D、葉綠體膜AB第34頁(yè)/共37頁(yè)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(wèn)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

。（