生物膜的流动镶嵌模型公开课-课件

生物膜的流动镶嵌模型公开课 从物质运输的实例能够看出,生物膜对物质进出细胞是有选择性的。“为什么生物膜能够控制物质的进出？”,“这与生物膜的结构有什么关系？”正是对物质跨膜运输现象产生的疑问,科学家开始了对生物膜结构的探究。一、对生物膜结构的探究历程1 1、对细胞膜化学成分的探究 1895年,欧文顿(E、Overton):用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验。发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的,脂溶性物质更容易通过细胞膜。提出假说:膜是由脂质组成的 (依照相似相容原理)膜的成分的初步阐明,是先依照实验现象提出假说,而不是通过实验现象直截了当证实的。假说的提出要有实验和观察的依据,同时还需要严谨的推理和大胆的想像。假说还需要通过观察和实验进一步验证和完善。20世纪初,科学家第一次将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。在实验中发现:细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解,也会被蛋白酶分解。化学分析表明:膜的主要成分是脂质和蛋白质。电镜下的红细胞和血影脂质和蛋白质是如何组成膜的?1917年,朗姆瓦(Langmuir)设计了脂类单分子膜技术(膜平衡技术):将磷脂溶于苯和水中,当苯发挥完以后,磷脂分子在空气与水的界面上分布散乱,经过推挤排列成了单层,而且每个磷脂分子的头部浸入水中,尾部浮于水面。2 2、对细胞膜结构的探究磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸和碱基所组成的分子甘油磷酸脂肪酸亲水头部疏水尾部含氮碱基易与水结合在一起性质像油，不能与水结合单层磷脂分子在空气-水界面上的排列方式?空气水空气水 1925年,荷兰科学家高特(E、Gorter)和戈莱格尔(F、Grendel),用丙酮(一种有机溶剂,能够溶解脂质)从人的红细胞中提取脂质,在空气水界面上铺成单层分子。发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2 2倍。得出结论:细胞膜中的脂质分子(主要是磷脂分子)必定排列为连续的两层。细胞膜上的磷脂分子如何排列成连续的两层?除脂质外,蛋白质也是细胞膜的主要成分。那么蛋白质位于细胞膜的什么位置?1935年,丹尼利(J、Danielli)和戴维桑(H、Davson)提出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。认为:质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。20世纪50年代,电子显微镜诞生,并应用于生物科学研究。plasma membrane 1959年,罗伯特森(J、D、Robertson)用锇酸处理了细胞膜(蛋白质经锇酸作用后形成高电子密度的锇黑,在电镜下呈暗带,磷脂分子电子密度低则呈亮带 ),),用超薄切片技术获得了清楚的红细胞细胞膜照片,显示暗-明-暗三层结构,厚约7 7、5nm5nm。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。(“蛋白质脂质蛋白质”三明治模型)提出假说单位膜模型变形虫在吞噬草履虫“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构是否是静态结构?质 疑 20世纪五六十年代冰冻电镜技术应用于细胞膜的研究,它使人们能在三维空间更好地了解细胞膜的结构,从而认识到罗伯特森“单位膜”模型中脂质双层中含有蛋白质颗粒。蛋白质()在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是()的不对称镶、嵌入、贯穿蛋白质在膜中如何分布？镶嵌入贯穿细胞融合373740min40min细胞膜具有流动性实验证明:人细胞小鼠细胞杂交细胞 1970年,弗雷(Larry Frye)和埃迪登(H、Edidin)等科学家用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分子(免疫荧光染色技术),将小鼠细胞和人的细胞融合。三明治模型有何不足之处,结合已有知识找出证据说明。讨 论 1972年,桑格(S、J、Singer)和尼克森(G、Nicolson)依照免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果,在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。(为多数人所接受)生物膜结构的探究历程在建立生物膜模型的过程中,实验技术的进步起到如何的作用？想一想阅读教材P68流动镶嵌模型的基本内容依照流动镶嵌模型的基本内容您能不能动手画出流动镶嵌模型图？二、流动镶嵌模型的基本内容1、膜的基本支架:磷脂双分子层构成了膜的基本支架(其中磷脂分子的亲水性的头部朝向两侧,疏水性的尾部朝向内侧)是轻油般的流体,具有流动性。2、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不对称性)。大多数的蛋白质分子也是能够运动的(也体现了膜的流动性)。镶嵌入贯穿3、糖蛋白: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(糖被与细胞识别、胞间信息交流等有紧密联系)。蛋白质磷脂分子糖蛋白生物膜的结构特点-一定的流动性 磷脂分子是能够运动的,具有流动性;大多数的蛋白质分子也是能够运动的,也体现了流动性。生物膜的功能特点-选择透过性 水分子可自由通过,细胞需要的离子和小分子也可自由通过。而其它离子、小分子和大分子不能通过。三、生物膜的特点在生物膜模型的建立和完善过程中,您受到哪些启发?考虑1、科学研究的艰辛历程;2、告诉我们建立模型的一般方法;3、实验技术的进步推动科学发展;4、结构与功能相习惯;5、科学理论是在不断修正中完善的。感谢您的聆听！感谢您的聆听！