生物的流動(dòng)鑲嵌模型

生物的流動(dòng)鑲嵌模型第1頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六吸水漲破膜是系統(tǒng)的邊界膜具有一定的彈性第2頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六正常的洋蔥表皮細(xì)胞明顯發(fā)生質(zhì)壁分離的洋蔥表皮細(xì)胞細(xì)胞膜和其它生物膜都是選擇透過(guò)性膜。植物細(xì)胞的吸水與失水實(shí)驗(yàn)第3頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程時(shí)間：19世紀(jì)末實(shí)驗(yàn)：歐文頓(E.Overton)曾用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：凡是可以溶于脂質(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)組成的第4頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六資料二時(shí)間：20世紀(jì)初實(shí)驗(yàn)：科學(xué)家第一次將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來(lái)，進(jìn)行了化學(xué)分析。吸水漲破化學(xué)分析表明：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。歐文頓推論是否正確呢？細(xì)胞膜中除含有脂質(zhì)外，還有沒(méi)有其他成分呢？

第5頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六資料三時(shí)間：1925年歐文·朗繆爾實(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2倍。結(jié)論：細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列成兩層。s2S第6頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六親水頭部疏水尾部磷脂分子結(jié)構(gòu)磷脂是組成細(xì)胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油，脂肪酸和磷酸等所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。第7頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六思考：磷脂分子在空氣-水界面上會(huì)怎么樣鋪展？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？水空氣親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾部”遠(yuǎn)離水，朝向空氣的一面，在空氣-水界面上鋪展成單分子層。大膽猜測(cè)：第8頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六細(xì)胞膜的磷脂分子的排列方式第9頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六除了脂質(zhì)外，蛋白質(zhì)也是細(xì)胞膜的成分。那么，蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢？資料四20世紀(jì)40年代，曾經(jīng)有學(xué)者推測(cè)脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)，但直到50年代，電子顯微鏡的誕生，科學(xué)家用它來(lái)觀察細(xì)胞膜。時(shí)間、人物：1959年羅伯特森（J.D.Robertsen）實(shí)驗(yàn)：電子顯微鏡是用電子束照射被檢樣品，由于電子與不同物質(zhì)發(fā)生碰撞而產(chǎn)生不同散射度。因蛋白質(zhì)電子密度高，故顯暗帶，磷脂分子電子密度低則呈亮帶。第10頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六暗—亮—暗三明治的結(jié)構(gòu)（暗是什么？亮是什么？）靜態(tài)的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模式圖第11頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六思考：“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什么不足？靜態(tài)的蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑?失水吸水漲破第12頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第13頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六白細(xì)胞吞噬病毒的過(guò)程第14頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六資料五時(shí)間：1970年實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光染料標(biāo)記后，讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞一半發(fā)紅光、另一半發(fā)綠光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光染料均勻分布。誘導(dǎo)融合40分鐘后370C人細(xì)胞鼠細(xì)胞熒光標(biāo)記蛋白質(zhì)第15頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六結(jié)論:細(xì)胞膜具有流動(dòng)性第16頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六資料六1972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，提出了為大多數(shù)人所接受的流動(dòng)鑲嵌模型。流動(dòng)鑲嵌模型

第17頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程

19世紀(jì)末：歐文頓發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)易通過(guò)細(xì)胞膜→膜是由

組成的?20世紀(jì)初：化學(xué)分析表明膜的主要成分是?1925年：從紅細(xì)胞中提取的脂質(zhì)鋪展成單分子層后是紅細(xì)胞表面積的2倍→膜中的脂質(zhì)分子排列為?1959年：電鏡下細(xì)胞膜呈現(xiàn)清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)→生物膜是由

三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成?1970年：人鼠細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)→細(xì)胞膜具有?1972年：桑格和尼克森提出了生物膜的脂質(zhì)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)連續(xù)的2層蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)一定流動(dòng)性流動(dòng)鑲嵌模型第18頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六蛋白質(zhì)磷脂雙分子層糖蛋白第19頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1、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)）是輕油般的流體，具有流動(dòng)性。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)稱性）二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容第20頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六生物膜的結(jié)構(gòu)示意圖磷脂雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本骨架蛋白質(zhì)分子嵌入在磷脂雙分子層外側(cè)鑲嵌在磷脂雙分子層兩側(cè)橫跨（貫穿）磷脂雙分子層第21頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六蛋白質(zhì)分子：①有的鑲在磷脂雙分子層表面，②有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，③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)稱性）磷脂雙分子層---基本支架1、生物膜中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的分布：第22頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3、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）4、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）第23頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——具有一定的流動(dòng)性結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（原因）：構(gòu)成膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子不是靜止的，而是可以運(yùn)動(dòng)的。第24頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.生物膜的流動(dòng)性和選擇透過(guò)性的關(guān)系(1)區(qū)別：具有一定的流動(dòng)性是生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；選擇透過(guò)性是生物膜的功能特性。(2)聯(lián)系：生物膜的流動(dòng)性是選擇透過(guò)性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，膜只有具有流動(dòng)性，才能實(shí)現(xiàn)選擇透過(guò)性。第25頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1.細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是（）A.能主動(dòng)運(yùn)輸某些物質(zhì)B.具有一定的流動(dòng)性C.由磷脂和蛋白質(zhì)組成D.具有選擇透過(guò)性思路解析：回答此題首先應(yīng)該清楚細(xì)胞膜的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、特性、功能等。細(xì)胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)；細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一定的流動(dòng)性；細(xì)胞膜的功能（生理）特性是具有選擇透過(guò)性（不同于一般的化學(xué)半透膜）；細(xì)胞膜的功能是與物質(zhì)交換、細(xì)胞識(shí)別、分泌、排泄、免疫等有密切關(guān)系。如果不清楚上述知識(shí)，則很容易出錯(cuò)。B第26頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六解析：細(xì)胞膜的流動(dòng)性是指構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)都具有流動(dòng)性。2.細(xì)胞膜具有流動(dòng)性是指（）A.整個(gè)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性B.細(xì)胞膜上的磷脂是靜止的，蛋白質(zhì)具有流動(dòng)性C.細(xì)胞膜中磷脂和蛋白質(zhì)都具有流動(dòng)性D.細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)是靜止的，磷脂具有流動(dòng)性C第27頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.食物中的大分子物質(zhì)，只有經(jīng)消化后才能被小腸上皮細(xì)胞吸收的原因是（）

A.小腸中有各種消化酶

B.消化后的物質(zhì)才溶于水

C.細(xì)胞膜主要由磷脂和蛋白質(zhì)組成

D.細(xì)胞膜是選擇透過(guò)性膜

思路解析：大分子物質(zhì)是不容易進(jìn)入細(xì)胞的，因?yàn)榧?xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，小分子、離子等細(xì)胞所需要的物質(zhì)可進(jìn)入細(xì)胞，大分子的物質(zhì)、有害物質(zhì)、細(xì)菌、病毒等不容易進(jìn)入細(xì)胞。

D第28頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

4.葡萄糖經(jīng)小腸黏膜上皮進(jìn)入毛細(xì)血管，需透過(guò)的磷脂分子層數(shù)是（）

A.4層B.6層C.8層D.10層

思路解析：小腸黏膜是由單層上皮細(xì)胞構(gòu)成，葡萄糖穿過(guò)它時(shí)要經(jīng)過(guò)2層細(xì)胞膜；進(jìn)入毛細(xì)胞血管時(shí)，要經(jīng)過(guò)毛細(xì)血管壁（單層上皮細(xì)胞）又要經(jīng)過(guò)2層細(xì)胞膜；一共4層膜。而流動(dòng)鑲嵌模型告訴我們，生物膜以磷脂雙分子層作為基本支架，因此共需透過(guò)8層磷脂分子。C第29頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.用綠色和紅色兩種熒光染料分別標(biāo)記鼠和人的體細(xì)胞，讓其膜蛋白著色，然后使人、鼠細(xì)胞融合。在熒光顯微鏡下觀察，剛?cè)诤系募?xì)胞一半發(fā)紅色熒光，一半發(fā)綠色熒光。將融合細(xì)胞放在0℃下培養(yǎng)40min，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞仍然保持一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。而將融合后的細(xì)胞放在37℃下培養(yǎng)40min結(jié)果兩種熒光逐漸混雜并均勻分布開來(lái)（如圖）。請(qǐng)分析作答：（1）這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了細(xì)胞膜具有

性，這種特點(diǎn)是由于

。（2）將融合細(xì)胞置于0℃下培養(yǎng)40min，細(xì)胞仍然一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。其合理的解釋是

。第30頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期六解析：本題考查細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其與功能的關(guān)系。由于組成細(xì)胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)分子大都可以運(yùn)動(dòng)，因此，細(xì)胞膜在結(jié)構(gòu)上具有一定的流動(dòng)性。溫度、細(xì)胞的含水量等能影響磷脂分子和蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)，因此，只有在適宜的條件下才能體現(xiàn)出細(xì)胞膜的流動(dòng)性。答案：（1）一定的流動(dòng)組成細(xì)胞膜的磷脂和蛋白質(zhì)分子大都可以運(yùn)動(dòng)（2）只有在適宜的條件下才能體現(xiàn)出細(xì)胞膜的流動(dòng)性（1）這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明