42生物膜的流动镶嵌模型.ppt

一、对生物膜结构的探索历程1、19世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质世纪末，欧文顿提出：膜是由脂质组成组成2、20世纪初，两位荷兰人提出：细胞膜世纪初，两位荷兰人提出：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。中的脂质分子必然排列为连续的两层。3、 20世纪世纪50年代，年代，(电子显微镜诞生电子显微镜诞生)罗罗伯特森于伯特森于1956年提出：是由年提出：是由蛋蛋-脂脂-蛋蛋组组成的三层膜，中间亮的是脂质，同时认成的三层膜，中间亮的是脂质，同时认为膜是静止不动的。为膜是静止不动的。4、 20世纪世纪60年代，质疑了。年代，质疑了。1970年，细年，细胞融合实验证明膜具有胞融合实验证明膜具有流动性流动性。1972年，年，桑格和尼克森提出桑格和尼克森提出流动镶嵌模型流动镶嵌模型。 19世纪末，欧文顿用世纪末，欧文顿用500多种化学物质多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现发现问题：问题：细胞膜对不同物质的通透性不同。细胞膜对不同物质的通透性不同。非脂溶性物质非脂溶性物质脂溶性物质脂溶性物质对膜的化学成分提出假说：对膜的化学成分提出假说： 膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的时间：20世纪初实验：科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了化学分析成果：确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。时间：时间：1925年 人物：人物：两位荷兰科学家实验：实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，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两倍。单位膜模型的提出单位膜模型的提出小资料磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。它有一个亲水磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。想一想：想一想：磷脂分子在空气磷脂分子在空气- -水界面水界面上会怎么样铺展？上会怎么样铺展？亲水“头部”疏水“尾部“水水空气空气亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单分子层。水水水水 D水水水水 E水水 C水水水水水水 A水水 B水水单位膜模型的提出单位膜模型的提出细胞膜的两侧都有水环境存在，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能是怎样排布的呢？推推测测连连续续两两层层排排列列探测脂质分子的排列方式探测脂质分子的排列方式膜中脂质分子排列为连续两膜中脂质分子排列为连续两层层单位膜模型的提出单位膜模型的提出蛋白质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假说说问题：问题：1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的细胞膜照片，显示暗的细胞膜照片，显示暗明明暗的三层结构。暗的三层结构。提出静止模型的观点：提出静止模型的观点： 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质（单位膜蛋白质（单位膜）“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”三明治模型三明治模型变形虫的变形运动单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象变形虫的变形运动变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫变形虫在吞噬草履虫小鼠细胞和人细胞融合实验时间：时间：1970年 人物：人物：费雷和埃迪登等实验：实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合 1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。二、生物膜的流动镶嵌模型1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中的蛋白质组成。还有少量的多糖。的蛋白质组成。还有少量的多糖。 2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的、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，组成生内侧，亲水性头部朝向膜的外侧，组成生物膜的基本骨架物膜的基本骨架3、蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现出分布的不对称性。出分布的不对称性。4、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂（2）膜蛋白的运动性）膜蛋白的运动性5、磷脂分子和大多数蛋白质是可以、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的，体现了膜的流动性运动的，体现了膜的流动性（1）磷脂分子的流动性）磷脂分子的流动性 磷脂分子的运动磷脂分子的运动蛋白质分子的运动流动镶嵌模型基本内容的总结3 3、蛋白质分子存在形态：、蛋白质分子存在形态：有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白有镶在表面、嵌入、横跨三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）交流等有密切联系）实验技术与科学发展实验技术与科学发展1.1.在建立生物膜模型的过程中，实验技术在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到怎样的作用？的进步起到怎样的作用？话题：话题：实验技术的进步对科学的发展起到关键性的推动作用实验技术的进步对科学的发展起到关键性的推动作用2.2.在生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应在生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的？是如何体现的？结构和功能相适应的观点始终引结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识、再实践、导人们不断实践、认识、再实践、再认识，使人类一步步接近生物再认识，使人类一步步接近生物膜的真相膜的真相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小结：小结：1.生物膜的组成：生物膜的组成：生物膜是由生物膜是由_和和_组成的。组成的。脂质脂质蛋白质蛋白质2.生物膜的流动镶嵌模型。生物膜的流动镶嵌模型。 生物膜的流动模型认为，生物膜的流动模型认为，_构成了膜的基构成了膜的基本骨架；构成生物膜的磷脂是成本骨架；构成生物膜的磷脂是成_排列的，具排列的，具有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。磷脂双分子层磷脂双分子层双层双层3.糖被的结构及功能。糖被的结构及功能。 糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_和和_结合形成的糖蛋白，其作用是结合形成的糖蛋白，其作用是_、_等。等。蛋白质蛋白质糖类糖类细胞识别细胞识别免疫反应免疫反应小结：概念图基本支架具有流动性有的横跨整个磷脂双分子层生物膜大多数可以运动生物膜具有结构特性: 磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子部分镶在磷脂部分镶在磷脂双分子层表面双分子层表面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流动性流动性成分3、思考：、思考：流动镶嵌模型与蛋白质流动镶嵌模型与蛋白质脂质脂质蛋白质三层蛋白质三层结构模型有何异同？结构模型有何异同？1下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（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细胞膜的分子结构具有流动性 D有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动 2人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（ ）。）。 A选择透过性选择透过性 B保护作用保护作用 C流动性流动性 D自由扩散自由扩散3一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的面积一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的面积增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（ ）。）。 A结构特点具有流动性结构特点具有流动性 B选择透过性选择透过性 C专一性专一性 D具有运输物质的功能具有运输物质的功能 ACA课堂练习课堂练习:4在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分泾渭分明明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。（1）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有以运动的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。的特点。 （2）在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说）在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说 明了这类物质在分子结构上具有明了这类物质在分子结构上具有_性。性。 蛋白质蛋白质 流动性流动性 特异性特异性