第二节 生物膜的流动镶嵌模型

第2节生物膜的流动镶嵌模型,1855年瑞典科学家奈利的实验：色素分子进入受损的植物细胞的速度比进入完整细胞的速度要快得多；在显微镜下用微细的探针刺向细胞时能看到细胞表面出现褶皱，并感到阻力，一旦刺破细胞进入细胞内部，阻力就随之消失，这些都说明细胞表面有一层膜，即细胞的边界。,细胞的边界细胞膜,想一想？,1.作为一个最小生命系统-细胞，最外层的系统边界-细胞膜有哪些功能？选择透过性2.如果让你制作一个细胞模型，作为细胞膜的材料有三种：塑料袋、普通布和弹力布，你认为哪种材料最能体现细胞的功能？弹力布,既然生物膜对物质进出细胞是有选择性的，为什么生物膜能够控制物质的进出？这与生物膜的结构有什么关系？当年科学家是怎样通过跨膜运输现象来探索生物膜的结构的呢？,(1)细胞膜是由脂质参与组成的,一、对生物膜结构的探索历程,1.细胞膜的组成成分,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，发现脂质更容易通过细胞膜。,不溶于脂质的物质,溶于脂质的物质,相似相溶原理,提出假说：膜是由脂质组成的,资料一细胞膜的通透性实验,资料二细胞膜提取分离和成分分析时间；20世纪初。实验：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溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。问题：细胞膜是由哪些化学成分构成的?膜的主要成分是脂质和蛋白质。,(2)验证假说膜是由脂质组成的,时间：1925年人物：荷兰科学家高特Gorter和格伦德Grendel实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的2倍提出假说：,资料三两位荷兰科学家实验过程,细胞膜中的磷脂是双层的,2.细胞膜的单位膜模型,现象:测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。实验结论:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。,细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢?,磷脂分子由磷酸、甘油、脂肪酸组成。其磷酸“头部”是亲水性的，其脂肪酸“尾部”是疏水性的。该结构决定了细胞膜中磷脂分子的排列方式。,细胞膜中的磷脂如果是单层的，则膜面积展开后应该相等,只有细胞膜中的磷脂是双层的，则膜面积展开后才为1:2,磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,时间：1959年人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）实验：在电镜下看到细胞膜由“蛋白质脂质蛋白质”的三层结构构成提出假说：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,资料四三明治”结构模型,资料五电镜冰冻蚀刻细胞膜,时间：20世纪60年代,实验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。,讨论实验的现象是什么?实验表明蛋白质并不是全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中的。,3.新技术带来新模型,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,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荧光抗体均匀分布提出假说：细胞膜具有流动性,资料五免疫荧光技术细胞融合实验,结论：细胞膜具有一定的流动性,时间：1972年人物：桑格和尼克森提出：流动镶嵌模型,1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）是轻油般的流体，具有流动性。,2、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，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）,二、流动镶嵌模型的基本内容,4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）,5、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。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）,6.细胞膜的流动性与细胞功能的关系,吞噬作用,对生物膜结构的探索历程,19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由组成的；20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由和组成；1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由三层结构；1970年，荧光