「生物膜的流动镶嵌模型（上课课件）」.ppt

第2节生物膜的流动镶嵌模型 陕西省商洛中学 刘小刚 生物组 学习目标1 简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容2 举例说明生物膜具有流动性特点3 探讨在建立生物膜模型的过程中 实验技术的进步所起的作用 提出时间和学者 1 生物膜组成成分 2 基本支架 3 蛋白质的分布 4 结构特点 5 功能特点 6 糖蛋白 分布 功能7 糖脂 流动镶嵌模型的基本内容 1 生物膜中脂质和蛋白质的分布 2 细胞膜中糖的分布 3 细胞膜的结构特点 功能特点 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 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 功能 保护和润滑作用 消化道 呼吸道上皮细胞 细胞识别 胞间信息交流作用 具有一定流动性 选择透过性 流动镶嵌模型的基本内容 1972年 桑格和尼克森 思考 1 细胞膜的组成成分是什么 2 欧文顿的推论是否正确 有无其他组分 3 脂质和蛋白质是怎样构成细胞膜的 1 磷脂分子在细胞膜上的分布 磷脂分子在空气 水界面上的如何分布 提示 细胞膜内外都是液体有水的环境 2 蛋白质分子位于脂双层什么位置 4 生物膜真的是静态的吗 有什么证据可以证明细胞膜中的物质是不断运动的 5 流动镶嵌模型的基本内容是什么 欧文顿 两位荷兰科学家 罗伯特森 19世纪末 1925年 1959年 1970年 1972年 荧光染料标记实验 桑格和尼克森 20世纪初 对生物膜结构的探索历程 总结流动镶嵌模型的基本内容 填写表格 导学 生物膜 功能 结构 组成成分 结构与功能相适应 结构决定功能 1 细胞膜的组成成分是什么 从生理功能入手的科学探究 19世纪末 欧文顿 E Overton 在研究植物细胞的通透性实验 不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质 细胞膜 从实验现象能推测出什么结论呢 思考与讨论 最初认识到生物膜是由脂质组成的 是通过对实验现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定 在推理分析得出结论后 还有必要对膜的成分进行提取 分离和鉴定吗 膜是由脂质组成 资料1 欧文顿的实验 2 欧文顿的推论是否正确 有无其他组分 时间 20世纪初实验 科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析 化学分析表明 红细胞的细胞膜 资料2 膜的主要成分是脂质和蛋白质 3 脂质和蛋白质是怎样构成细胞膜的 1 磷脂分子在细胞膜上的分布 磷脂分子在空气 水界面上的如何分布 提示 细胞膜内外都是液体有水的环境 2 蛋白质分子位于脂双层什么位置 时间 1925年人物 荷兰科学家戈特E Gorter和格伦德F Grendel实验 用有机溶剂丙酮 可以溶解脂质 从人的红细胞膜中提取脂质 在空气 水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2倍 S 2S0 结论 资料3 荷兰科学家的实验 细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的双分子层 1 磷脂分子在细胞膜上的分布 磷脂分子在空气 水界面上的如何分布 提示 细胞膜内外都是液体有水的环境 B 根据磷脂分子的结构特点 展开你的想像力 尝试构建磷脂分子在水 空气界面中的模型 A 磷脂是一种由甘油 脂肪酸和磷酸所组成的分子 磷酸 头 部是亲水脂肪酸 尾 部是疏水 磷脂分子 磷脂分子的特点 头 部具亲水性 尾 部具疏水性 磷脂分子排列为单分子层 连续两层排列 水 空气界面 2 蛋白质分子位于脂双层什么位置 时间 1959年实验 罗伯特森用电镜了观察到了清晰的细胞膜照片 看到了暗 亮 暗的三层结构 结论 注 蛋白质电子密度高显黑色发暗 磷脂分子的电子密度低发亮 生物膜为蛋白质 脂质 蛋白质三层统一的静态结构 资料4 罗伯特森的实验 透射电子显微镜 REM 资料4 罗伯特森的实验 单位膜模型 罗伯特森观点 蛋白质分子都镶在磷脂双分子层的两侧 所有膜厚度相同 蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的 变形虫的变形运动 变形虫在吞噬草履虫 举例说明生物膜具有流动性 A 白细胞吞噬细菌 变形虫捕食 草履虫取食过程中食物泡的形成 分泌蛋白的分泌过程 B 细胞融合 受精时细胞的融合过程 细胞杂交时的细胞融合 人 鼠细胞的杂交实验 C 变形运动 红细胞通过狭窄毛细血管的变形 精子细胞形成精子的变形 质壁分离和复原实验 变形虫运动时伪足的形成 D 细胞生长分裂 动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程 酵母菌的出芽生殖中长出芽体 生物膜真的是静态的吗 4 生物膜真的是静态的吗 有什么证据可以证明细胞膜中的物质是不断运动的 蛋白质分子到底是怎么分布的 质疑 冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型 资料5 冰冻蚀刻电子显微法 标本用干冰 液氮 冰冻后用冷刀断开 升温后暴露断裂面 蛋白质 在磷脂双分子层中 镶在表面 贯穿其中 部分或全部嵌入 小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻的电镜照片 蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型 时间 1970年实验 弗雷和埃迪登 Frye和Edidin 将人和鼠的细胞膜蛋白分别用红 绿荧光标记后 让两种细胞融合 杂交细胞的一半发红色荧光 另一半发绿色荧光 放置一段时间后发现两种颜色的荧光均匀分布 资料6 人鼠细胞融合实验 荧光标记实验 结论 细胞膜具有流动性 磷脂分子的运动 根据新的观察和实验证据1972年桑格和尼克森提出了新的生物膜结构模型 1 生物膜中脂质和蛋白质的分布 2 细胞膜中糖的分布 3 细胞膜的结构特点 功能特点 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 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 功能 保护和润滑作用 消化道 呼吸道上皮细胞 细胞识别 胞间信息交流作用 具有一定流动性 选择透过性 流动镶嵌模型的基本内容 流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的 但它无法完美地回答生物膜的所有功能 所以后来不断提出一些新的模型 比如Wallach于1975年提出晶格镶嵌模型 Jain和White于1977年提出板块镶嵌模型等 迄今为止 已提出的生物膜结构模型达几十种之多 生物膜的结构模型虽然有很多种 但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的 其要点和特点基本相同 主要包括膜的分子组成和结构特征 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家 这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果 科学无止境 皮特 阿格雷 罗德里克 麦金农 1 细胞膜的流动镶嵌模型与蛋白质 脂质 蛋白质三层结构模型的最大的不同是 A 流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性 课堂反馈 D 蛋白质 脂质 蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有透过性 C 流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性 B 蛋白质 脂质 蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有一定的流动性 2 变形虫的任何部位都