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生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型1一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程时间：时间：18951895年年人物：欧文顿（人物：欧文顿（E.OvertonE.Overton）实验：实验：用用500500多种化学物质对植物细胞的多种化学物质对植物细胞的通透性通透性进行了上万次进行了上万次 实验。实验。发现：发现：E.OvertonE.Overton的推测：的推测：不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜膜是由膜是由脂脂质组成的质组成的1 1、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索脂质脂质资料资料1 1细胞膜的通透性实验细胞膜的通透性实验一、对生物膜结构的探索历程时间：1895年不溶于脂质的物2 时间：时间：19251925年年 人物：人物：荷兰科学家荷兰科学家E.GorterE.Gorter和和F.GrendelF.Grendel 实验：实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水水 界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积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恰为红细胞表面积的2 2倍倍。结论：结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！2 2、对生物膜、对生物膜结构结构的探索的探索磷脂双分子层磷脂双分子层资料资料2 2 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！2、对生3亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷磷酸酸“头头”部是亲水的，脂肪酸部是亲水的，脂肪酸“尾尾”部是疏水的。部是疏水的。思考：磷脂分子在空气思考：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？水界面上会怎么样铺展？细胞膜的两侧都有水环境存在，细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推测和想象一同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？资料资料3 3：磷脂分子结构磷脂分子结构亲水头部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，4单层磷脂分子在空气单层磷脂分子在空气单层磷脂分子在空气单层磷脂分子在空气-水界水界水界水界面上怎样分布的？面上怎样分布的？面上怎样分布的？面上怎样分布的？根据细胞膜的内外环境，你根据细胞膜的内外环境，你根据细胞膜的内外环境，你根据细胞膜的内外环境，你认为细胞膜上两层连续的磷认为细胞膜上两层连续的磷认为细胞膜上两层连续的磷认为细胞膜上两层连续的磷脂分子应该怎么排列？脂分子应该怎么排列？脂分子应该怎么排列？脂分子应该怎么排列？单层磷脂分子在空气-水界面上怎样分布的？根据细胞膜的内外环境5 科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂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，也会被质的物质溶解，也会被蛋白酶蛋白酶(能专一地分解蛋白质能专一地分解蛋白质的物质的物质)分解。分解。根据实验现象根据实验现象,你对膜化学成分在种类上认识是你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论否还有新的结论?问题探讨问题探讨：得出结论：得出结论：推测膜中可能还含有蛋白质等推测膜中可能还含有蛋白质等3 3、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索蛋白质蛋白质资料资料4 4 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6 时间时间时间时间：1959195919591959年年年年 人物人物人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.Robertsen）实验实验实验实验：电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质蛋白质电子电子密度高，故显密度高，故显暗带暗带，磷脂磷脂分子电子密度低则呈分子电子密度低则呈亮带亮带。提出假说提出假说提出假说提出假说：生物膜是由生物膜是由生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构的三层结构构成的静态统一结构的三层结构构成的静态统一结构的三层结构构成的静态统一结构资料五资料五思考：思考：思考：思考：“三明治三明治三明治三明治”结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾。功能的多样性相矛盾。功能的多样性相矛盾。功能的多样性相矛盾。4 4、对生物膜、对生物膜架构架构的探索的探索脂质和蛋白质的脂质和蛋白质的排布排布方式方式 时间：1959年资料五思考：“三明治”结构模型有什么7磷脂磷脂双分双分子层子层“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”静态静态模模型型时间时间时间时间：1959195919591959年年年年人物人物人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.Robertsen）实验实验实验实验：在电镜下看到细胞膜清晰的：在电镜下看到细胞膜清晰的：在电镜下看到细胞膜清晰的：在电镜下看到细胞膜清晰的暗暗暗暗亮亮亮亮暗暗暗暗的三层结构。的三层结构。的三层结构。的三层结构。小资料小资料小资料小资料(关于电镜成像关于电镜成像关于电镜成像关于电镜成像)电子束照射大分子电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；物质散射度高，黑暗；照射小分子物质，散射照射小分子物质，散射度低，光亮。度低，光亮。磷脂双分子层“蛋白质脂质蛋白质”静态模型时间：1959年8标本用干冰等标本用干冰等冰冻冰冻。后用冷刀断开，升温。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。后暴露断裂面。蛋白质蛋白质镶在镶在、嵌入嵌入、横跨横跨在磷脂双分子层中在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。蛋白质镶在9 时间：时间：时间：时间：资料七资料七资料七资料七1970197019701970年年年年Larry FryeLarry FryeLarry FryeLarry Frye等等等等 将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿光，放置一段时间后发现两种荧光染料均匀分布光，放置一段时间后发现两种荧光染料均匀分布光，放置一段时间后发现两种荧光染料均匀分布光，放置一段时间后发现两种荧光染料均匀分布细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性结论：结论：结论：结论：人物：人物：实验：实验：时间：资料七1970年Larry Frye等101 1、主要是主要是磷脂和蛋白质磷脂和蛋白质，还有少量的，还有少量的糖类糖类。2 2、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。3 3、蛋蛋白白质质分分子子有有的的镶镶在在磷磷脂脂双双分分子子层层表表面面，有有的的部部分分或或全全部部嵌嵌入入磷磷脂脂双双分分子子层层中中，有有的的横横跨跨整个磷脂双分子层。整个磷脂双分子层。4 4、磷磷脂脂分分子子和和蛋蛋白白质质分分子子都都不不是是静静止止不不动动的的,而是具有一定的而是具有一定的流动性（结构特点）流动性（结构特点），问题：问题：细胞膜的组成成分？细胞膜的组成成分？细胞膜的基本支架？细胞膜的基本支架？蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？细胞膜的结构特点和功能特点？细胞膜的结构特点和功能特点？桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型1、主要是磷脂和蛋白11糖蛋白糖蛋白细胞膜上的糖细胞膜上的糖 分布在细胞膜外表，主要与蛋白质结合形成分布在细胞膜外表，主要与蛋白质结合形成分布在细胞膜外表，主要与蛋白质结合形成分布在细胞膜外表，主要与蛋白质结合形成糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白。细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜外侧外侧外侧外侧许多糖蛋白组成的一层结构叫做许多糖蛋白组成的一层结构叫做许多糖蛋白组成的一层结构叫做许多糖蛋白组成的一层结构叫做糖被糖被糖被糖被。糖被：糖被：糖被：糖被：具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息传递等密切传递等密切传递等密切传递等密切 除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合而成的而成的而成的而成的糖脂糖脂糖脂糖脂。糖蛋白细胞膜上的糖12磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同,呈现呈现了膜的不对称性了膜的不对称性;糖类在细胞膜中的分布很少糖类在细胞膜中的分布很少,并且与蛋白质或脂质并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面结合成糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面,也呈现了膜也呈现了膜的不对称性的不对称性.因此因此,根据糖蛋白的分布根据糖蛋白的分布,可以判断细可以判断细胞膜的内外侧胞膜的内外侧.膜的不对称性膜的不对称性磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同,呈现了膜的不对称性13小结：小结：一、对生物膜结构的探索历程：一、对生物膜结构的探索历程：1、19世纪末，欧文顿提出：膜由世纪末，欧文顿提出：膜由 脂质脂质 组成；组成；2、20世纪初，化学分析得出：膜的成分是世纪初，化学分析得出：膜的成分是脂质脂质和和蛋白质蛋白质；3、1925年，荷兰科学家得出：膜上脂质分子是年，荷兰科学家得出：膜上脂质分子是双层双层的；的；4、1959年，罗伯特森在电镜观察下得出：年，罗伯特森在电镜观察下得出：蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质的三分层结构；的三分层结构；5、1970年，用荧光标记技术证明：膜具有年，用荧光标记技术证明：膜具有 流动流动 性；性；6、1972年，桑格和尼克森提出：年，桑格和尼克森提出：流动镶嵌模型流动镶嵌模型模型。模型。小结：一、对生物膜结构的探索历程：1、19世纪末，欧文顿提出14二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容补充：补充：在细胞膜的外表有蛋白质和糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。在细胞膜的外表有蛋白质和糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。还有还有糖类和脂质分子结合成的糖类和脂质分子结合成的糖脂。糖脂。糖蛋白的作用：糖蛋白的作用：有保护、润滑和识别作用；有保护、润滑和识别作用；有保护、润滑和识别作用；有保护、润滑和识别作用；1 1 1 1、基本支架为、基本支架为、基本支架为、基本支架为 ，2 2 2 2、蛋白质、蛋白质、蛋白质、蛋白质 。3 3 3 3结构特点结构特点结构特点结构特点 。磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层磷脂双分子层或镶在或嵌入或或镶在或嵌入或或镶在或嵌入或或镶在或嵌入或贯穿于磷脂双分子层贯穿于磷脂双分子层贯穿于磷脂双分子层贯穿于磷脂双分子层具一定的流动性具一定的流动性具一定的流动性具一定的流动性二、流动镶嵌模型的基本内容补充：在细胞膜的外表有蛋白质和糖类15概念图小结概念图小结生物膜生物膜结构特点结构特点功能特点功能特点结构组成结构组成结构探究历程结构探究历程决定决定 流动性流动性选择透过性选择透过性磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子概念图小结生物膜结构特点功能特点结构组成结构探究历程决定161下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（）A细胞膜是选择透过性膜细胞膜是选择透过性膜 B细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 C细胞膜的分子结构具有流动性细胞膜的分子结构具有流动性 D有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动 2人人体体某某些些白白细细胞胞能能进进行行变变形形运运动动、穿穿出出小小血血管管壁壁，吞吞噬噬侵侵入入人人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（）。）。A选择透过性选择透过性 B保护作用保护作用 C流动性流动性 D自由扩散自由扩散3一一位位细细胞胞学学家家发发现现，当当温温度度升升高高到到一一定定程程度度时时，细细胞胞膜膜的的面面积积增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（）。）。A结构特点具有流动性结构特点具有流动性 B选择透过性选择透过性 C专一性专一性 D具有运输物质的功能具有运输物质的功能 课堂练习课堂练习:1下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（）课174 4、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白质、蛋白质 C C、甘油、甘油 D D、无机盐离子、无机盐离子4、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是A、葡萄糖 18白细胞吞噬病毒的过程白细胞吞噬病毒的过程白细胞吞噬病毒的过程19
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