第2节生物膜的流动镶嵌模型

1、 在制作真核细胞三维结构模型的活动中，选在制作真核细胞三维结构模型的活动中，选用塑料袋、普通布、弹力布三种材料做细胞膜，用塑料袋、普通布、弹力布三种材料做细胞膜，哪种材料更适于体现细胞膜的功能？哪种材料更适于体现细胞膜的功能？三种材料特性：三种材料特性： 塑料袋不具有通透性；塑料袋不具有通透性； 普通布不具有伸缩性；普通布不具有伸缩性； 弹力布不仅具有伸缩性，还具有一定的通透性。弹力布不仅具有伸缩性，还具有一定的通透性。结论：弹力布做细胞膜的材料，更适于体现细胞结论：弹力布做细胞膜的材料，更适于体现细胞膜的功能。膜的功能。选择依据：系统的边界选择依据：系统的边界 伸缩性伸缩性 选择透过性选择透

2、过性科幻之旅科幻之旅 现在让我们乘坐“时光机器”，将此刻的我们送回19世纪，了解对生物膜结构的探索历程。一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程时间：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。发现：发现：E.OvertonE.Overton的推测：的推测： 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膜是由膜是由脂脂质组成的质组成的1 1、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索脂质

3、脂质资料资料1 1细胞膜的通透性实验细胞膜的通透性实验时间：时间：19251925年年 人物：人物：荷兰科学家荷兰科学家E.GorterE.Gorter和和F.GrendelF.Grendel 实验：实验：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水水 界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积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恰为红细胞表面积的2 2倍倍。结论：结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！2 2、对生物膜、对生物膜结构结构的探索的探索磷脂双分子层磷脂双分子层资料资料2 2亲水头部亲

4、水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷磷酸酸“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。资料资料2 2：磷脂分子结构磷脂分子结构思考：磷脂分子在空气思考：磷脂分子在空气- -水界面上会怎么样铺展？水界面上会怎么样铺展？细胞膜的两侧都有水环境存在，细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推同学们尝试着大胆的推测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可测和想象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？能是怎样排布的呢？水水思考与讨论思考与讨论 科学家在实验中发现：细

5、胞膜不但会被溶解脂科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被质的物质溶解，也会被蛋白酶蛋白酶( (能专一地分解蛋白能专一地分解蛋白质的物质质的物质) )分解。分解。 根据实验现象根据实验现象, ,你对膜化学成分在种类上认识是你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论否还有新的结论? ? 问题探讨问题探讨：得出结论：得出结论： 推测膜中可能还含有蛋白质等推测膜中可能还含有蛋白质等3 3、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索蛋白质蛋白质资料资料3 33 3、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索蛋白质蛋白质在电子显微镜下看到了细胞膜清晰的暗在电子显微镜下看到了细胞膜清晰的暗-

6、-亮亮- -暗暗的三层结构。的三层结构。4 4、对生物膜、对生物膜架构架构的探索的探索脂质和蛋白质的脂质和蛋白质的排布排布方式方式 随着新的科学技术的不断运用，科学家发随着新的科学技术的不断运用，科学家发现蛋白质在在膜中的分布是现蛋白质在在膜中的分布是不对称不对称的的蛋白质可以蛋白质可以镶在镶在、嵌入嵌入及及横跨横跨在磷脂双分子层中在磷脂双分子层中。膜蛋白在磷脂双分子层中的位置：膜蛋白在磷脂双分子层中的位置：内在蛋白内在蛋白外周蛋白外周蛋白镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分子层镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分子层(大部分蛋白质是可以运动的）大部分蛋白质是可以运动的）人物：人物：实验：实验：举例说

7、明细胞膜具有流动性举例说明细胞膜具有流动性（1）变形虫的变形运动）变形虫的变形运动（2）植物细胞的质壁分离）植物细胞的质壁分离（3）动物细胞吸水膨胀和失水）动物细胞吸水膨胀和失水皱缩皱缩Singer ） （Nicolson）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.磷脂双分子层组成生物膜的基本支架；磷脂双分子层组成生物膜的基本支架；（磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内（磷脂分子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。）侧，亲水性头部朝向膜的外侧。）膜膜具有一定的流动性具有一定的流动性（结构特点）（结构特点）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

8、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 一定的流动一定的流动性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三、复习小结三、复习小结一、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、1919世纪末世纪末, ,欧文顿提出欧文顿提出: :膜由膜由 组成；组成；2 2、2020世纪初世纪初, ,化学分析得出化学分析得出: :膜的成分是膜的成分是 和和 ；3 3、19251925年年, ,两位荷兰科学家得出：脂质分子是两位荷兰科学家得出：脂质分子是 ；4 4、19591959年年, ,罗伯特森在电镜观察下得出罗伯特森在电镜观察下得出: : 的三分层结

9、构；的三分层结构；5 5、19701970年年, ,用荧光标记技术证明用荧光标记技术证明: :膜具有膜具有 性；性；6 6、19721972年年, ,桑格和尼克森提出桑格和尼克森提出: : 模型。模型。脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质双层排列双层排列蛋白质蛋白质- -脂质脂质- -蛋白质蛋白质流动流动流动镶嵌流动镶嵌二、流动镶嵌模型的主要内容：二、流动镶嵌模型的主要内容：1 1）生物膜以）生物膜以 基本支架；基本支架；2 2）蛋白质在磷脂双分子层上的分布方式）蛋白质在磷脂双分子层上的分布方式有：有： ； 3 3）生物膜的结构特点：具有）生物膜的结构特点：具有 。4 4）生物膜的功能特点：）生物膜的功能