《生物膜的流动镶嵌模型》剖析.ppt

第二节生物膜的流动镶嵌模型,温故知新,1、细胞膜的成分是什么？,脂质约50%蛋白质约40%糖类2%10%,主要成分,2、细胞膜的功能是什么？,（1）将细胞与外界环境分割开（2）控制物质进出细胞（3）进行细胞的信息交流,3、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。,一、对生物膜结构的探索历程,（一）细胞膜的组成成分探索,资料一：,时间：19世纪末1895年人物：欧文顿（E.Overton）实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。,资料一,膜是由脂质组成的,提出假说：,时间：19世纪末1895年人物：欧文顿（E.Overton）实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。,资料一,对生物膜组分的探索脂质,膜是由脂质组成的,提出假说：,一、对生物膜结构的探索历程,资料一：,提出：膜是由脂质组成的,资料二：,（一）细胞膜的组成成分探索,资料二,20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，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,一、对生物膜结构的探索历程,资料一：,提出：膜是由脂质组成的,资料二：,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,资料三：,时间：1925年人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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。,对生物膜结构的探索磷脂双分子层,资料三,磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层,构成细胞膜的脂质主要是磷脂，那为什么磷脂分子在空气水界面上可以铺展成单分子层呢？,磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,单层磷脂分子在空气-水界面上,细胞膜的内外环境均为水环境,时间：1925年人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，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。,结论：,细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！,对生物膜结构的探索磷脂双分子层,资料三,一、对生物膜结构的探索历程,资料一：,提出：膜是由脂质组成的,资料二：,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,资料三：,结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层,资料四：,资料四,时间：1959年人物：罗伯特森实验：用超薄切片技术，获得了清晰的细胞膜照片,显示“暗亮暗”的三层结构。,20世纪40年代，科学家推测脂质两边各覆盖着蛋白质,小资料(关于电镜成像)电子束照射大分子物质散射度高，黑暗；照射小分子物质，散射度低，光亮。,资料四,时间：1959年人物：罗伯特森实验：用超薄切片技术，获得了清晰的细胞膜照片,显示“暗亮暗”的三层结构。提出假说：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；,20世纪40年代，科学家推测脂质两边各覆盖着蛋白质,蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。,一、对生物膜结构的探索历程,资料一：,提出：膜是由脂质组成的,资料二：,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,资料三：,结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层,资料四：,提出假说：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；,提出静止模型的观点,蛋白质脂质蛋白质（三层结构）,要点：1、所有膜结构都相同2、静态的结构3、蛋白质均匀分布,思考：“三明治”结构模型有什么不足？,）各种生物膜功能不同，应该结构也不同）细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好解释,把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾,标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。,蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。,蛋白质在膜中的分布是不对称的,冰冻蚀刻电子显微法,一、对生物膜结构的探索历程,资料一：,提出：膜是由脂质组成的,资料二：,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,资料三：,结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层,资料四：,提出假说：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；,资料五：,资料五：,时间：1970年人物：LarryFrye等实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布,时间：,资料七,1970年,LarryFrye等,将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿光，放置一段时间后发现两种荧光染料均匀分布,细胞膜具有流动性,结论：,人物：,实验：,资料五：,时间：1970年人物：LarryFrye等实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞一半发红光、另一半发绿光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布表明：,细胞膜具有流动性,原因：构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以运动的,从而推翻了静止模型的观点,一、对生物膜结构的探索历程,资料一：,提出：膜是由脂质组成的,资料二：,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,资料三：,结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层,资料四：,提出假说：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；,资料五：,表明：细胞膜具有流动性,资料六：,时间：1972年人物：桑格和尼克森提出：生物膜的流动镶嵌模型,资料六：,一、对生物膜结构的探索历程,资料一：,提出：膜是由脂质组成的,资料二：,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,资料三：,结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层,资料四：,提出假说：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；,资料五：,表明：细胞膜具有流动性,资料六：,提出：生物膜的流动镶嵌模型,一、对生物膜结构的探索历程,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,二、生物膜的流动镶嵌模型,生物膜流动镶嵌模型的内容,1.磷脂双分子层生物膜基本支架（具有流动性）；2.蛋白质分子膜上的分布：蛋白质分子有的镶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蛋白质分子（表现出分布的不对称性）3.生物膜结构特点：一定的流动性；4.流动性的原因：磷脂分子和蛋白质分子大多数可以运动；,一、对生物膜结构的探索历程,（一）细胞膜的组成成分探索,（二）细胞膜的结构探索,二、生物膜的流动镶嵌模型,1.磷脂双分子层生物膜基本支架（具有流动性）；2.蛋白质分子镶在（镶嵌）在脂双层的表面，或嵌入（嵌插）在其内部，或贯穿（横跨）整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。3.生物膜结构特点：一定的流动性；4.流动性的原因：磷脂分子和蛋白质分子大多数可以运动；,结构特点-具有一定的流动性例子：变形虫的运动、质壁分离、细胞融合（精子与卵细胞结合；人鼠细胞融合）白细胞吞噬细菌、胞吞和胞吐（分泌过程）温度升高磷脂双分子层变薄细胞的生长、酵母菌的出芽生殖长出芽体,功能特性-具有选择透过性例子：主动运输（离子跨膜运输）,白细胞吞噬病毒的过程,糖蛋白,糖蛋白：分布在细胞膜外表，由糖类与蛋白质结合形成，也叫做糖被。糖被：具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息传递、血型决定、免疫反应等密切相关。糖脂：除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合而成的。,磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同,呈现了膜的不对称性;糖类在细胞膜中的分布很少,并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面,也呈现了膜的不对称性.,因此,根据糖蛋白的分布,可以判断细胞膜的内外侧.,膜的不对称性,外侧,内侧,外侧,内侧,细胞膜的组成成分,1、主要是脂质和蛋白质，还有少量的糖类。,细胞膜的基本支架？,2、磷脂双分子层构成膜的基本支架,蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？,3、蛋白质分子有的镶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，有的横跨整个磷脂双分子层。,细胞膜的结构特点和功能特点？,4、结构特点-具有一定的流动性功能特性-具有选择透过性,小结：,一、对生物膜结构的探索历程：,1、19世纪末，欧文顿提出：膜由脂质组成；2、20世纪初，化学分析得出：膜的成分是脂质和蛋白质；3、1925年，荷兰科学家得出：膜上脂质分子是双层的；4、1959年，罗伯特森在电镜观察下得出：蛋白质脂质蛋白质的三分层结构；5、1970年，用荧光标记技术证明：膜具有流动性；6、1972年，桑格和尼克森提出：流动镶嵌模型模型。,二、流动镶嵌模型的基本内容,补充：,在细胞膜的外表有蛋白质和糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。,糖蛋白的作用：,有保护、润滑和识别作用；,1、基本支架为，2、蛋白质。3结构特点。,磷脂双分子层,或镶在或嵌入或贯穿于磷脂双分子层,具一定的流动性,概念图小结,生物膜,结构特点,功能特点,结构组成,结构探究历程,决定,流动性,选择透过性,磷脂双分子层,蛋白质分子,1下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（）A细胞膜是选择透过性膜B细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成C细胞膜的分子结构具有流动性D有些蛋白质分子可