生物膜流动镶嵌模型正式

1、 1 1、简述生物膜的结构。、简述生物膜的结构。 2 2、探讨在建立生物膜型的过程中，实、探讨在建立生物膜型的过程中，实 验技术进步所起的作用。验技术进步所起的作用。 3 3、探讨建立生物膜模型的过程中如何、探讨建立生物膜模型的过程中如何 体现结构与功能相适应的观点。体现结构与功能相适应的观点。 【学习目标学习目标】 从物质运输的实例可以看出，生物从物质运输的实例可以看出，生物 膜对物质进出细胞是有选择性的。膜对物质进出细胞是有选择性的。 “ “为为 什么生物膜能够控制物质的进出？什么生物膜能够控制物质的进出？”,“这这 与生物膜的结构有什么关系？与生物膜的结构有什么关系？”正是对物正是对物

2、质跨膜运输现象产生的疑问，科学家开始质跨膜运输现象产生的疑问，科学家开始 了对生物膜结构的探索。了对生物膜结构的探索。 小组讨论: 欧文顿的实验如何进行的？ 欧文顿得出了什么“结论”? “结论”得出后还有必要进行验证吗？ 一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程 1 1、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索 时间：时间：18951895年年 人物：欧文顿（人物：欧文顿（E.OvertonE.Overton） 实验：实验：用用500500多种化学物质对植物细胞的多种化学物质对植物细胞的通透性通透性进行了上万次进行了上万次 实验。实验。 一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探

3、索历程 1 1、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索 不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质溶于脂质的物质 细胞膜细胞膜 时间：时间：2020世纪初世纪初 小组讨论: 科学家又进行了怎样的实验？ 实验得出什么样的结论? 结论得出后还有必要进行验证吗？ 第一次分离出哺乳动物的红细第一次分离出哺乳动物的红细 胞细胞膜胞细胞膜, ,并对其进行化学分析。并对其进行化学分析。 发现：细胞膜不但会被发现：细胞膜不但会被溶解脂质溶解脂质 的物质溶解，也会被的物质溶解，也会被蛋白酶蛋白酶( (能专能专 一地分解蛋白质的物质一地分解蛋白质的物质) )分解。分解。 时间：时间：2020世纪初世纪初 脂

4、质和蛋白质是怎样有机结合脂质和蛋白质是怎样有机结合 构成膜的呢？构成膜的呢？ 时间：时间：19251925年年 人物：人物：两位荷兰科学家两位荷兰科学家 2 2、对生物膜、对生物膜结构结构的探索的探索 小组讨论: 科学家是如何进行的实验？ 在实验中观察到什么现象? 他们推测磷脂分子在细胞膜中是怎样 排列的? 亲水头部 疏水尾部 磷脂由磷酸、甘油和脂肪酸等所组成的磷脂由磷酸、甘油和脂肪酸等所组成的 分子，分子，磷酸磷酸“头头”部是亲水的，脂肪酸部是亲水的，脂肪酸“尾尾” 部是疏水的。部是疏水的。 将磷脂分子在将磷脂分子在空气空气水水界面上铺展界面上铺展 成单分子层，磷脂分子的头尾将如成单分子层，

5、磷脂分子的头尾将如 何排布？何排布？ 空气空气 水水 讨论：讨论：在细胞中，在细胞中，细胞膜细胞膜 的两侧都有水环境存在，的两侧都有水环境存在， 此时磷脂分子的头尾将如何此时磷脂分子的头尾将如何 排布？排布？ 蛋白质蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？位于细胞膜的什么位置呢？ 推测？推测？ 40年代，曾经有学者推测蛋白质覆盖在脂质的两边 假 说 问题：问题： 小组讨论： 实验的现象是什么？ 罗伯特森提出了什么假说？ 时间：时间：19591959年年 人物：人物：罗伯特森（罗伯特森（J.D.RobertsonJ.D.Robertson） 两层暗层两层暗层（蛋白质）（蛋白质） 一层明层一层明层（脂质）（

6、脂质） 时间：时间：19591959年年 人物：人物：罗伯特森（罗伯特森（J.D.RobertsonJ.D.Robertson） 在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三层结构。的三层结构。 变形虫的变形运动 冰冻蚀刻冰冻蚀刻( (冰冻断裂冰冻断裂) )技术技术 蛋白质蛋白质镶在、嵌入、横跨镶在、嵌入、横跨磷脂双分磷脂双分 子层中。子层中。 结论：细胞膜蛋白质具有一定的结论：细胞膜蛋白质具有一定的流动性流动性 人细胞人细胞 鼠细胞鼠细胞 荧光标记 膜蛋白 诱导 融合 40分钟后 370C 资料资料 1919/23/23 时间：时间：19701970年年 人物：人物：弗雷

7、和埃迪登弗雷和埃迪登( Frye ( Frye 和和 Edidin )Edidin ) 结论：细胞膜上磷脂具有一定的结论：细胞膜上磷脂具有一定的流动性流动性 新技术带来新模型新技术带来新模型 时间：时间：19721972年年 人物：人物：桑格与尼克森桑格与尼克森 流动镶嵌模流动镶嵌模 型型 1、磷脂分子磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧，以疏水性尾部相对朝向膜的内侧， 亲水性头部朝向膜的外侧，亲水性头部朝向膜的外侧，磷脂双分子层磷脂双分子层组成组成 生物膜的生物膜的基本骨架；基本骨架； 2、蛋白质蛋白质或或镶镶在脂双层的表面，或在脂双层的表面，或嵌插嵌插在在 其内部，或其内部，或横跨横跨整个

8、磷脂双分子层，表现整个磷脂双分子层，表现 出分布的不对称性。出分布的不对称性。 3、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运 动的，体现了动的，体现了膜的流动性膜的流动性。 多糖 蛋白质 糖蛋白糖蛋白 1 有保护和润滑作用。有保护和润滑作用。 2 与细胞膜表面的识与细胞膜表面的识 别有密切关系。别有密切关系。 糖蛋白的作用：糖蛋白的作用： 4、 二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容 1 1、膜的基本支架、膜的基本支架: :磷脂双分子层磷脂双分子层构成了膜的基本构成了膜的基本 支架支架 ( (其中磷脂分子的其中磷脂分子的亲水性的头部亲水性的头部朝向两侧，朝向

9、两侧， 疏水性的尾部疏水性的尾部朝向内侧朝向内侧) ) 是轻油般的流体，具有是轻油般的流体，具有 流动性流动性。 2 2、蛋白质分子、蛋白质分子: :有的有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表在磷脂双分子层表 面，有的面，有的部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂双分子层中，磷脂双分子层中， 有的有的贯穿贯穿整个磷脂双分子层（整个磷脂双分子层（体现了膜结构体现了膜结构 内外的不对称性内外的不对称性）。）。大多数的蛋白质分子也大多数的蛋白质分子也 是可以运动的（是可以运动的（也体现了膜的流动性也体现了膜的流动性）。）。 镶镶 嵌入嵌入 贯穿贯穿 3、糖蛋白：细胞膜外表，有一层由细胞、糖蛋白：细胞膜外表，有一层由

10、细胞 膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，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、胞间信息交叫做糖被（糖被与细胞识别、胞间信息交 流等有密切联系）。流等有密切联系）。 生物膜的结构特点生物膜的结构特点-一定的流动性一定的流动性 磷脂分子是可以运动的，具有流动性；大多磷脂分子是可以运动的，具有流动性；大多 数的蛋白质分子也是可以运动的，也体现了流数的蛋白质分子也是可以运动的，也体现了流 动性。动性。 生物膜的功能特点生物膜的功能特点-选择透过性选择透过性 水分子可自由通过，细胞需要的离子和小分水分子可自由通过，细胞需要的离子和小分 子也可自由通过。而其它离子、小分子和大分

11、子也可自由通过。而其它离子、小分子和大分 子不能通过。子不能通过。 三、生物膜的特点三、生物膜的特点 3030/23/23 时间和人物时间和人物历史事件历史事件历史结论历史结论 多种物质对膜通透性实验多种物质对膜通透性实验 对红细胞膜化学分析对红细胞膜化学分析 红细胞膜的脂质铺展成单红细胞膜的脂质铺展成单 层分子的面积是原膜表面层分子的面积是原膜表面 积的两倍积的两倍 电镜下膜呈电镜下膜呈“暗暗亮亮暗暗” 三层结构三层结构 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质 人、鼠细胞融合实验。人、鼠细胞融合实验。 新的观察和实验证据的基础新的观察和实验证据的基础 上，提出分子结构模型。上，提出分子结构模型。

12、膜是由膜是由脂质组成的脂质组成的 膜中含脂质和膜中含脂质和蛋白质蛋白质 脂质双层脂质双层结构结构 膜具膜具流动流动性性 流动镶嵌流动镶嵌模型模型 19721972，桑格，桑格 和尼克森和尼克森 19701970年年 19591959年，年， 罗伯特森罗伯特森 19251925年，年， 两位荷兰两位荷兰 科学家科学家 2020世纪初世纪初 1919世纪末世纪末 欧文顿欧文顿 总结：总结：生物膜结构的探究历程生物膜结构的探究历程 生物膜的流动镶嵌模型是否已完 美无缺呢？ ？ ？ ？ 20032003年度诺贝年度诺贝 尔化学奖授予两名研尔化学奖授予两名研 究细胞膜的美国科学究细胞膜的美国科学 家家阿

13、格雷阿格雷和和麦金农麦金农。 以表彰他们在细胞膜以表彰他们在细胞膜 物质运输的通道方面物质运输的通道方面 所做的贡献。所做的贡献。 不断完善和发展的流动镶嵌模型不断完善和发展的流动镶嵌模型 概念图小结概念图小结 生物膜生物膜 结构特点结构特点功能特点功能特点 结构组成结构组成 结构探究历程结构探究历程 决定决定 流动性流动性 选择透过性选择透过性 磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子 作业作业 以小组为单位利用废旧物品 制作生物膜模型 两层暗层两层暗层（蛋白质）（蛋白质） 一层明层一层明层（脂质）（脂质） 时间：时间：19591959年年 人物：人物：罗伯特森（罗伯特森（J.D.Rob

14、ertsonJ.D.Robertson） 在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三层结构。的三层结构。 2 2、蛋白质分子、蛋白质分子: :有的有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表在磷脂双分子层表 面，有的面，有的部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂双分子层中，磷脂双分子层中， 有的有的贯穿贯穿整个磷脂双分子层（整个磷脂双分子层（体现了膜结构体现了膜结构 内外的不对称性内外的不对称性）。）。大多数的蛋白质分子也大多数的蛋白质分子也 是可以运动的（是可以运动的（也体现了膜的流动性也体现了膜的流动性）。）。 镶镶 嵌入嵌入 贯穿贯穿 3、糖蛋白：细胞膜外表，有一层由细胞、糖蛋白：细胞膜

15、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，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、胞间信息交叫做糖被（糖被与细胞识别、胞间信息交 流等有密切联系）。流等有密切联系）。 生物膜的结构特点生物膜的结构特点-一定的流动性一定的流动性 磷脂分子是可以运动的，具有流动性；大多磷脂分子是可以运动的，具有流动性；大多 数的蛋白质分子也是可以运动的，也体现了流数的蛋白质分子也是可以运动的，也体现了流 动性。动性。 生物膜的功能特点生物膜的功能特点-选择透过性选择透过性 水分子可自由通过，细胞需要的离子和小分水分子可自由通过，细胞需要的离子和小分 子也可自由通过。而其它离子、小分子和大分子也可自由通过。而其它离子、小分子和大分 子不能通过。子不能通过。 三、生物膜的特点三、生物膜的特点 4040/23/23 时间和人物时间和人物历史事件历史事件历史结论历史结论 多种物质对膜通透性实验多种物质对膜通透性实验 对红细胞膜化学分析对红细胞膜化学分析 红细胞膜的脂质铺展成单红细胞膜的脂质铺展成单 层分子的面积是原膜表面层分子的面积是原膜表面 积的两倍积的两倍 电镜下膜呈电镜下膜呈“暗暗亮亮暗暗” 三层结构三层结构 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质 人、鼠细胞融合实验。人、鼠细胞融合实验。 新的观察和实验证据的基础新的观察和实验证据的基础 上，提出分子结构模型。上