生物膜的流动镶嵌模型吕怡.ppt

1、首先，我们来总结一下我们已知的 细胞膜的特点?,1.细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边界。,2.细胞膜是选择透过性膜，能够控制物质的 进出，让一些物质通过，其他物质不能通过。,3.植物细胞质壁分离和复原的实验告诉我们， 细胞能够在一定范围内胀大和缩小，说明细胞 膜具有一定的弹性。,白细胞吞噬病菌的过程,第四章 细胞的物质输入和输出,第2节 生物膜的流动镶嵌模型,生物膜探索历程,19世纪中,19世纪末,探究历程,对生物膜组分的探索,Year,1895年,欧文顿（E.Overton）实验,细胞膜,欧文顿假说：,膜是由脂质组成的。,非脂溶性物质,脂溶性物质,相似相溶 原理：分子 结构越相似 的物质，

2、 越是容易 相互溶解。,探究历程,19世纪中,19世纪末,20世纪初,探究历程,对生物膜组分的探索,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。,红细胞的细胞膜,化学分析表明：膜的主要成分是脂质(主要是 磷脂)和蛋白质。,探究历程,Year,20世纪初,19世纪中,19世纪末,20世纪初,探究历程,1917年,探究历程,Year,1917年,对生物膜分子排布的探索,美国科学家朗姆瓦,指出磷脂分子的头部是亲水的，尾部是疏水的。,尾部,头部,(亲水),(疏水),自主探究,Year,1917年,对生物膜分子排布的探索,活动一：请根据磷脂分子的特点，建构磷脂分子在空气水界面的分布模型。,水,空气,自

3、主探究,Year,1917年,对生物膜分子排布的探索,活动二：请根据组织细胞生活的环境，构建磷脂分子在细胞膜中的排布模型。,膜外（水溶液）,膜内（水溶液）,自主探究,Year,1917年,对生物膜分子排布的探索,提出假说：磷脂分子在细胞膜中排列为双分子层,膜外（水溶液）,膜内（水溶液）,19世纪中,19世纪末,20世纪初,探究历程,1925年,探究历程,Year,对生物膜分子排布的探索,荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel用丙酮从红细胞中提取脂质，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！,1925年,自主探

4、究,Year,对生物膜分子排布的探索,活动三：展开你的想像力，尝试构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型。,1925年,磷脂双分子层,蛋白质分子,探究历程,1959年,Year,1959年,对生物膜分子排布的探索,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。,探究历程,罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。,Year,1959年,罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。,对生物膜分子排布的探索,结论：生物膜是由“蛋白质脂质蛋白质”构成的三层静态统一结构（单位膜模

5、型）。,“ 蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图,探究历程,利用冰冻蚀刻电子显微法观察细胞膜,20世纪60年代,探究历程,Year,20世纪 60年代,冰冻蚀刻电子显微法：将标本用干冰（或液氮）冰冻后断开，升温后暴露断裂面,在电镜下观察到的蛋白质分布模型如下：,对生物膜分子排布的探索,蛋白质 、 、 在磷脂双分子层中。,覆盖,镶嵌,贯穿,探究历程,1970年,探究历程,Year,1970年,对生物膜结构特点的探究,弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ):,结论:细胞膜上的蛋白质是可以运动的。,人鼠细胞融合实验,生物膜具有流动性,结 论 : 细 胞 膜 具 有 流 动 性,探究历程

6、,1972年,探究历程,Year,1972年,流动镶嵌模型的诞生,桑格和尼克森在继承创新中提出了流动镶嵌模型,S. J. Singer,G. Nicolson,多种物质对膜通透性实验,对红细胞膜化学分析,红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍,电镜下膜呈“暗亮暗”三层结构,蛋白质脂质蛋白质,人、鼠细胞融合实验。,新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。,膜是由脂质组成的,膜中含脂质和蛋白质,脂质双层结构,膜具流动性,流动镶嵌模型,1972，桑格和尼克森,1970年,1959年， 罗伯特森,1925年， 两位荷兰 科学家,20世纪初,19世纪末 欧文顿,列表总结：生物膜结构的

7、探究历程,探究历程,Year,1972年,流动镶嵌模型的诞生,根据现象和已有知识提出假说或模型,建模的基本方法,问题：在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示?,2、生物膜的流动镶嵌模型是否已 经完美无缺？,1975年，Wallach提出晶格镶嵌模型。,1977年，Jain和Whit提出板块镶嵌模型。,新的征程,2003年,人类对自然界的认识永无止境，随着技术的不断创新和改进，人们对膜的研究必将更加细致入微,新的征程,桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型,问题 ：细胞膜的组成成分？,主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类。,问题 ：细胞膜的基本支架？,磷脂双分子层构成膜的基本支架。,问题

8、 ：蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排 布的？,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。,问题：细胞膜的结构特点和功能特性？,磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的,而是具有一定的流动性（结构特点）。细胞膜具有选择透过性（功能特性）。,糖蛋白,细胞膜上的糖 分布在细胞膜外表，主要与蛋白质结合形成糖蛋白。 细胞膜外侧许多糖蛋白组成的一层结构叫做糖被。 糖被：具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息传递等密切 除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合而成的糖脂。,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