第四章第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型

第1節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞壁本節(jié)聚焦

1、細(xì)胞膜的分子組成

2、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型

3、細(xì)胞膜的功能

4、細(xì)胞壁的組成成分與功能第三章細(xì)胞的結(jié)構(gòu)科學(xué)家用顯微注射器將一種叫做伊紅的物質(zhì)注入變形蟲(chóng)體內(nèi),伊紅很快擴(kuò)散到整個(gè)細(xì)胞,卻不能逸出細(xì)胞。伊紅為什么不會(huì)逸出細(xì)胞？此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？動(dòng)動(dòng)腦筋細(xì)胞作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，它有邊界

請(qǐng)從下面細(xì)胞中選出符合研究細(xì)胞膜的細(xì)胞，并說(shuō)明理由哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞高等動(dòng)物細(xì)胞高等植物細(xì)胞細(xì)菌哈哈！我知道了：動(dòng)物細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞壁，因此選擇動(dòng)物細(xì)胞！科學(xué)家用哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞作為制備細(xì)胞膜的材料的原因是哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核和眾多的細(xì)胞器！等滲狀態(tài)正常形態(tài)的紅細(xì)胞吸水后脹破的紅細(xì)胞實(shí)驗(yàn)原理：哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞吸水脹破思考討論：如何從混合液中分離出純度較高的細(xì)胞膜？細(xì)胞破裂后細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流出，細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)中的其他結(jié)構(gòu)質(zhì)量不一樣，可以采用差速離心的方法將細(xì)胞膜與其他物質(zhì)分開(kāi)，得到較純的細(xì)胞膜。重溫科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜組成的探索歷程細(xì)胞膜的主要成分脂質(zhì)（磷脂最豐富）大約占50%蛋白質(zhì)大約占40%糖類(lèi)大約占2%—10%

時(shí)間：19世紀(jì)末1895年

人物：歐文頓（E.Overton）

實(shí)驗(yàn)：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)次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)凡是溶于脂質(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)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。資料一不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜提出假說(shuō)：

膜是由脂質(zhì)組成的

時(shí)間：1925年

人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel

實(shí)驗(yàn)：用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪成單層分子，測(cè)得單分子層面積是紅細(xì)胞表面積的2倍.

提出假說(shuō)：資料二細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然為連續(xù)的兩層！鋪成單分子層后親水頭部疏水尾部磷脂是一種由甘油，脂肪酸和磷酸所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。想一想：磷脂分子在空氣-水界面上會(huì)怎么樣鋪展？親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠(yuǎn)離水，朝向空氣的一面，在水空氣界面上鋪展成單分子層空氣單位膜模型的提出細(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？你從以上實(shí)驗(yàn)中能得出什么結(jié)論？動(dòng)動(dòng)腦筋

科學(xué)家對(duì)細(xì)胞膜化學(xué)成分深層分析發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜會(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)）。細(xì)胞膜的組成成分中還含有蛋白質(zhì)資料三蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢？

時(shí)間：1959年

人物：羅伯特森（J.D.Robertsen）

實(shí)驗(yàn)：在電子顯微鏡下看到細(xì)胞膜由“暗—亮—暗”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成

提出假說(shuō)：生物膜是由“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)模型.資料四這種“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什么不足？把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾，無(wú)法解釋變形蟲(chóng)的變形運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞的生長(zhǎng)等生命活動(dòng)。思考蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)單位膜模型有什么證據(jù)證明細(xì)胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢？

時(shí)間：1970年

人物：LarryFrye等

實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光抗體標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布

提出假說(shuō)：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性資料五實(shí)例還有那些？蛋白質(zhì)分子時(shí)間：1972年人物：桑格和尼克森提出：流動(dòng)鑲嵌模型

磷脂雙分子層二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容：成分:基本支架:蛋白質(zhì)排布方式:結(jié)構(gòu)特點(diǎn):功能特點(diǎn):蛋白質(zhì)脂質(zhì)少量多糖磷脂雙分子層蛋白質(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(chēng)性）具有一定的流動(dòng)性(磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是可以運(yùn)動(dòng)的)選擇透過(guò)性多糖：糖被（僅外側(cè)）識(shí)別、保護(hù)、潤(rùn)滑二.細(xì)胞膜的功能

1.將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)。

2.控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。(選擇透過(guò)性)3.進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流。分泌化學(xué)信號(hào)通訊直接接觸通訊胞間連絲三、植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁化學(xué)成分：纖維素和果膠功能：支持和保護(hù)細(xì)胞壁具有全透性比較：原核細(xì)胞的細(xì)胞壁的主要成分是：肽聚糖2.歐文頓的分析假說(shuō)是如何提出的呢？根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：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(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。1.最初認(rèn)識(shí)到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析還是通過(guò)膜成分的提取和鑒定？從生理功能上入手，通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的推理分析的。思考3.在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對(duì)膜的成分進(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,還應(yīng)通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正.4.那為什么一開(kāi)始不直接對(duì)膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？當(dāng)時(shí)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)，人們無(wú)法親眼看見(jiàn)細(xì)胞膜，只能從功能入手，再?lài)?yán)謹(jǐn)推理大膽想象。1.生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無(wú)缺了呢？生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無(wú)缺。2.縱觀整個(gè)人們建立生物膜模型的探索過(guò)程，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步所起到怎樣的作用？實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。3.分析生物膜模型的建立過(guò)程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)是如何體現(xiàn)的？在建立生物膜模型的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(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(lèi)一步步接近生物膜的真相。思考對(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；1959年羅伯特森提出的“單位膜”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)鑲嵌模型小結(jié)1、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過(guò)細(xì)胞膜，這是因?yàn)椋ǎ〢細(xì)胞膜具有一定流動(dòng)性B細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性C細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架D細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子課堂練習(xí)2.下列哪一種膜結(jié)構(gòu)能通過(guò)生物大分子（）A細(xì)胞膜B核膜C線(xiàn)粒體膜C葉綠體膜3、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線(xiàn)粒體基質(zhì)中擴(kuò)散出來(lái)，進(jìn)入一相鄰細(xì)胞葉葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過(guò)的生物膜層數(shù)是（）A5B6C7D84、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識(shí)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（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸4、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識(shí)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（）A糖蛋白B磷脂C脂肪D核酸5、變形蟲(chóng)的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理過(guò)程的完成都依賴(lài)于細(xì)胞膜的（）A保護(hù)作用B一定的流動(dòng)性C主動(dòng)運(yùn)輸D選擇透過(guò)性6、下列物質(zhì)中，不能橫穿細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的是（）A維生素D和性激素B水和尿素C氨基酸和葡萄糖D