生物膜的流動鑲嵌模型

1、第二節(jié)第二節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型22:36:4718951895年年 歐文頓歐文頓 用用500500多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性多種物質(zhì)對植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實驗，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：實驗，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。實驗一實驗一 歐文頓的實驗歐文頓的實驗一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程22:36:47（1）最初認(rèn)識到膜是由脂質(zhì)組成的，是通過）最初認(rèn)識到膜是由脂質(zhì)組成的，是通過

2、對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取對現(xiàn)象的推理分析，還是通過對膜成分的提取和鑒定？和鑒定？是通過對現(xiàn)象的推理分析得出的。是通過對現(xiàn)象的推理分析得出的。（2）在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜）在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？ 有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確，有必要。僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確，還應(yīng)通過科學(xué)實驗進(jìn)行檢驗和修正。還應(yīng)通過科學(xué)實驗進(jìn)行檢驗和修正。思考與討論：思考與討論：22:36:47 像這樣，僅根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識推理像這樣，僅根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識推理得出的結(jié)論稱為假說，得出的結(jié)論稱為假說，提出假說提出

3、假說是實驗探究過是實驗探究過程中非常重要的一步。程中非常重要的一步。 假說的提出要有假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)實驗和觀察的依據(jù)，同時，同時還需要還需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评韲?yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗秃痛竽懙南胂蟠竽懙南胂?。假說需要通過觀察和實驗假說需要通過觀察和實驗進(jìn)一步驗證和完善進(jìn)一步驗證和完善。 那么，如何提出假說呢？那么，如何提出假說呢？22:36:472020世紀(jì)初世紀(jì)初 科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶分解。會被蛋白酶分解。由此，你能做出什么推論？（提出假說）由

4、此，你能做出什么推論？（提出假說）實驗二實驗二 其他科學(xué)家的實驗其他科學(xué)家的實驗推論：推論： 細(xì)胞膜組成成分中含有細(xì)胞膜組成成分中含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。進(jìn)一步完善：進(jìn)一步完善： 化學(xué)分析表明，細(xì)胞膜的主要成分是化學(xué)分析表明，細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)脂質(zhì)( (主要是磷脂主要是磷脂) )和蛋白質(zhì)，還含和蛋白質(zhì)，還含有少量的糖類。有少量的糖類。（這是對歐文頓實驗的進(jìn)一步驗證和完善）（這是對歐文頓實驗的進(jìn)一步驗證和完善）22:36:4719251925年年 兩位荷蘭科學(xué)家兩位荷蘭科學(xué)家 用丙酮用丙酮( (一種有機(jī)溶劑，可以溶解磷脂一種有機(jī)溶劑，可以溶解磷脂) )從人從人的紅細(xì)胞中提取磷脂，在空氣

5、的紅細(xì)胞中提取磷脂，在空氣水界面上鋪成單水界面上鋪成單分子層。測得分子層。測得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的積的2倍。倍。實驗三實驗三 荷蘭科學(xué)家的實驗荷蘭科學(xué)家的實驗“單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍倍”說明了什么？（提出假說）說明了什么？（提出假說）細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。兩層。假說假說:問題問題:22:36:47磷脂是組成細(xì)胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸所組成的分子。它有一個親水的磷酸“頭”部，和一個疏水的脂肪酸的“尾”部。親水“頭部”疏水“尾部”（1

6、1）為什么磷脂分）為什么磷脂分子在空氣子在空氣- -水界面上水界面上鋪展成單分子層？鋪展成單分子層？ (2)(2)膜中的兩層磷脂膜中的兩層磷脂分子是如何分布的分子是如何分布的呢？呢？思考：思考：小資料：小資料：22:36:47水水活動一：請構(gòu)建磷脂分子在空氣活動一：請構(gòu)建磷脂分子在空氣水界面上分布圖水界面上分布圖 因為磷脂分子的因為磷脂分子的“頭部頭部”親水，所以在親水，所以在空氣空氣水界面上磷脂水界面上磷脂分子是分子是“頭部頭部”朝下與朝下與水面接觸，水面接觸，“尾部尾部”則則朝向空氣一面，排列成朝向空氣一面，排列成單分子層。單分子層?？諝饪諝?2:36:47 細(xì)胞生活的環(huán)境中，內(nèi)、外均有水

7、，那么磷脂在細(xì)胞生活的環(huán)境中，內(nèi)、外均有水，那么磷脂在細(xì)胞膜上應(yīng)當(dāng)如何分布呢？細(xì)胞膜上應(yīng)當(dāng)如何分布呢？活動二：嘗試構(gòu)建磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布圖活動二：嘗試構(gòu)建磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布圖膜外（水）膜外（水）膜內(nèi)膜內(nèi)(水）水）猜想的模型：猜想的模型：22:36:48 19591959年年 羅伯特森用羅伯特森用電子顯微鏡獲得了清電子顯微鏡獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯晰的細(xì)胞膜照片，顯示出暗示出暗亮亮暗的三暗的三層結(jié)構(gòu)。層結(jié)構(gòu)。實驗四實驗四 羅伯特森的生物膜模型羅伯特森的生物膜模型 生物膜是由生物膜是由蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間的亮層是脂質(zhì)分子，三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間的亮層是脂質(zhì)分

8、子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。生物膜是兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。生物膜是靜靜態(tài)態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。他提出了這樣一個生物膜模型（提出假說）：他提出了這樣一個生物膜模型（提出假說）：22:36:48 “ “ 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -脂質(zhì)脂質(zhì)- -蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模式圖三層結(jié)構(gòu)模式圖這種模型的特點這種模型的特點: :1 1、蛋白質(zhì)分子覆蓋在磷脂雙分子層的兩側(cè)（對稱排列）；、蛋白質(zhì)分子覆蓋在磷脂雙分子層的兩側(cè)（對稱排列）；2 2、生物膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。、生物膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。 這個模型有沒有什么局限性？這個模型有沒有什么局限性？22:36:48變形蟲的捕食活動變形蟲的捕食活動22:36:48如果

9、膜是靜態(tài)的，變形蟲還能完成如果膜是靜態(tài)的，變形蟲還能完成捕食活動嗎？由此你推測生物膜具捕食活動嗎？由此你推測生物膜具有什么樣的特點？有什么樣的特點？ 不能，可見不能，可見靜態(tài)的靜態(tài)的“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模型不能三層結(jié)構(gòu)模型不能很好地體現(xiàn)膜的功能，生物膜應(yīng)該很好地體現(xiàn)膜的功能，生物膜應(yīng)該是可以是可以流動的。流動的。22:36:48實驗表明實驗表明: :實驗五實驗五 熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞融合實驗熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞融合實驗?zāi)ぶ械牡鞍踪|(zhì)是可以膜中的蛋白質(zhì)是可以運動運動的。的。22:36:48科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時，細(xì)

10、胞膜的厚度變小而表面積增大，時，細(xì)胞膜的厚度變小而表面積增大，這說明：這說明：多種實驗證據(jù)表明：多種實驗證據(jù)表明： 細(xì)胞膜具有細(xì)胞膜具有流動性流動性細(xì)胞膜中的細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子也能夠運動脂質(zhì)分子也能夠運動22:36:48 將標(biāo)本用干冰等冰凍后，用冷刀斷開，升溫將標(biāo)本用干冰等冰凍后，用冷刀斷開，升溫后暴露出斷裂面。后暴露出斷裂面。 實驗顯示膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面，實驗顯示膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面，有的是有的是鑲嵌鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中。在脂質(zhì)雙分子層中。22:36:481972年年 桑格和尼克森桑格和尼克森 在繼承前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了為多數(shù)人所在繼承前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了為

11、多數(shù)人所接受的接受的流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型。22:36:48實驗一：歐文頓的實驗實驗一：歐文頓的實驗實驗二實驗二 其他科學(xué)家的實驗其他科學(xué)家的實驗實驗三實驗三 荷蘭科學(xué)家的實驗荷蘭科學(xué)家的實驗實驗四實驗四 羅伯特森的生物羅伯特森的生物膜模型膜模型 實驗五實驗五 人人鼠細(xì)胞融合實驗鼠細(xì)胞融合實驗及電鏡冰凍蝕刻技術(shù)及電鏡冰凍蝕刻技術(shù)膜的主要成膜的主要成分是磷脂和分是磷脂和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)探究膜的探究膜的成分成分探究分子探究分子排列排列構(gòu)建相應(yīng)構(gòu)建相應(yīng)模型模型完善模完善模型型實驗實驗結(jié)論（假說）結(jié)論（假說）小結(jié)小結(jié)22:36:48 1、 構(gòu)成了膜的基本支架，這個構(gòu)成了膜的基本支架，這個支架具有支架具有

12、 。 2、蛋白質(zhì)分子有的、蛋白質(zhì)分子有的 在磷脂雙分子層表面，在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部有的部分或全部 磷脂雙分子層中，有的磷脂雙分子層中，有的 于整個磷脂雙分子層。大多數(shù)蛋白質(zhì)也是可于整個磷脂雙分子層。大多數(shù)蛋白質(zhì)也是可以以 。 3、在細(xì)胞膜的外表有一層、在細(xì)胞膜的外表有一層 ，它具有它具有 、 和和 等功能。等功能。磷脂雙分子層磷脂雙分子層流動性流動性鑲鑲嵌入嵌入貫穿貫穿運動的運動的糖蛋白（糖被）糖蛋白（糖被）潤滑潤滑保護(hù)保護(hù)識別識別二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容22:36:48 糖蛋白（糖被）分布在糖蛋白（糖被）分布在細(xì)胞膜外表面細(xì)胞膜外表面， 作用：作用：

13、1 1、有、有保護(hù)保護(hù)和和潤滑潤滑作用，作用，2 2、還與細(xì)胞表面的、還與細(xì)胞表面的識別識別有密切關(guān)系有密切關(guān)系22:36:481.據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素生素D D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是因為（因為（ ）A A 細(xì)胞膜具有一定流動性細(xì)胞膜具有一定流動性B B 細(xì)胞膜是選擇透過性細(xì)胞膜是選擇透過性C C 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架D D 細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子C22:36:483.細(xì)胞膜上與細(xì)胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳遞細(xì)胞膜上與細(xì)胞識別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物