第四章第节生物膜的流动镶嵌模型优秀课件.ppt

第四章第节生物膜的流动镶嵌模型第1页，本讲稿共46页葡萄糖葡萄糖 进入细胞，水分进入细胞，水分 进出细胞进出细胞同一种植物对不同离子的吸收是同一种植物对不同离子的吸收是 的的 不同种植物对同一离子的吸收是不同种植物对同一离子的吸收是 的的物质的跨膜运输并物质的跨膜运输并 是顺相对浓度梯度的是顺相对浓度梯度的不同生物对不同矿物质的吸收表现出很大不同生物对不同矿物质的吸收表现出很大 细胞膜和其它生物膜细胞膜和其它生物膜 为膜为膜回顾：跨膜运输实例回顾：跨膜运输实例选择透过性选择透过性说明说明不能不能能能不一样不一样不一样不一样不一定不一定差异差异膜的功能特点膜的功能特点第2页，本讲稿共46页时间：时间：18951895年年人物：人物：欧文顿（欧文顿（E.OvertonE.Overton）实验：实验：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资料资料1 1细胞膜的通透性实验细胞膜的通透性实验膜中含膜中含脂脂质。质。一、对生物膜组分的探索一、对生物膜组分的探索第3页，本讲稿共46页问题1最初认识到细胞膜是由脂质构成的，最初认识到细胞膜是由脂质构成的，是直接对膜成分进行提取、鉴定，是直接对膜成分进行提取、鉴定，还是一种推理？还是一种推理？问题2在推理分析得出结论后，还有必要对在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？为什么？为什么？从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题第4页，本讲稿共46页资料资料2 2 科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶解脂质的物质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，也会被溶解，也会被蛋白酶蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质能专一地分解蛋白质的物质)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否还有新你对膜化学成分在种类上认识是否还有新的结论的结论?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第5页，本讲稿共46页成果：确定细胞膜的主要成分的确是成果：确定细胞膜的主要成分的确是:脂质脂质(主要是磷脂主要是磷脂)蛋白质蛋白质后来还有其它实验证实了细胞膜还含有后来还有其它实验证实了细胞膜还含有少量糖类少量糖类探索这些物质是如何组成膜的？探索这些物质是如何组成膜的？第6页，本讲稿共46页二、二、对生物膜模型架构的探索对生物膜模型架构的探索？1 1、脂质的排布方式？、脂质的排布方式？2 2、蛋白质的排布方式？、蛋白质的排布方式？第7页，本讲稿共46页B B：根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像力，尝试画：根据磷脂分子的结构特点，展开你的想像力，尝试画出磷脂分子在出磷脂分子在水水空气界面中空气界面中的排布方式？的排布方式？A A：磷脂是一种由甘油、脂肪酸：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子和磷酸所组成的分子 ，磷酸磷酸 “头头”部是部是亲水亲水的，脂肪酸的，脂肪酸“尾尾”部是部是疏水疏水的。的。资料资料3 3：磷脂分子结构磷脂分子结构磷脂分子磷脂分子第8页，本讲稿共46页Back第9页，本讲稿共46页水水空气空气问题科学家是怎样从这一现象中得出科学家是怎样从这一现象中得出“磷脂在细胞膜中必然是双层的磷脂在细胞膜中必然是双层的排列排列”这一假说的呢？这一假说的呢？第10页，本讲稿共46页 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恰为红细胞表面积的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 2倍倍。资料资料4 4：E.Gorter和和F.Grendel对血影的研究对血影的研究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！结论：结论：第11页，本讲稿共46页通过以上资料，同学们请大胆试想，细胞膜中磷脂分子排成两层，可能会有哪些排布方式？思考讨论：第12页，本讲稿共46页根据结构与功能相适应的观点，分析设想蛋白质在细胞膜中是如何排布的？思考讨论：第13页，本讲稿共46页一层还是两层？一层还是两层？两层两层怎样排列？怎样排列？磷脂分子磷脂分子第14页，本讲稿共46页哪一种对？哪一种对？对对错错错错第15页，本讲稿共46页亲水部分亲水部分疏水部分疏水部分磷脂分子磷脂分子1432对对 错错 错错 错错第16页，本讲稿共46页推测：膜中磷脂分子排列为连续两层推测：膜中磷脂分子排列为连续两层第17页，本讲稿共46页注注 意意两层磷脂分子两层磷脂分子一层膜一层膜两层膜两层膜四层磷脂分子四层磷脂分子第18页，本讲稿共46页第19页，本讲稿共46页资料资料5 5：电子显微镜是用电子束电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同照射被检样品，由于电子与不同物质发生碰撞而产生不同散射度。物质发生碰撞而产生不同散射度。因因蛋白质蛋白质电子密度高，故显电子密度高，故显暗暗带带，磷脂磷脂分子电子密度低则呈分子电子密度低则呈亮亮带带。超薄切片技术获得的细胞膜照片超薄切片技术获得的细胞膜照片 19591959年，罗伯特森（年，罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.Robertsen）的）的“单位膜单位膜”模模型认为：生物膜是由型认为：生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”构成的构成的三层三层静态统一静态统一结构。结构。第20页，本讲稿共46页提出假说提出假说 所有的生物膜都由所有的生物膜都由 三层结构三层结构 构成，电镜下看到的中间的亮层构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。是脂质分子，两边暗层是蛋白质分子。三明治模型三明治模型蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质他把生物膜描述为他把生物膜描述为静态静态的统一结构的统一结构第21页，本讲稿共46页“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第22页，本讲稿共46页对于这样的一种静态模型，它对于这样的一种静态模型，它是不是完美无缺的呢？是不是完美无缺的呢？第23页，本讲稿共46页细胞膜是不是静止不动的呢？你能举出实例吗？思考讨论：第24页，本讲稿共46页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第25页，本讲稿共46页第26页，本讲稿共46页 资料资料7 7细胞膜具有流动性（细胞膜具有流动性（蛋白质蛋白质）荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图时间：时间：19701970年年人物：人物：弗雷和埃迪登弗雷和埃迪登(Frye(Frye 和和 Edidin)Edidin)实验：实验：结论：结论：红色荧光染红色荧光染料标记的膜料标记的膜蛋白蛋白绿色荧光染绿色荧光染料标记的膜料标记的膜蛋白蛋白第27页，本讲稿共46页 冰冻蚀刻冰冻蚀刻(冰冻断裂冰冻断裂)。标本用干冰等。标本用干冰等冰冻冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。资料资料6 6蛋白质蛋白质镶在镶在、嵌入嵌入、横跨横跨在磷脂双分子层中在磷脂双分子层中。蛋白质在膜中的分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的第28页，本讲稿共46页从而推翻了静止模型的观点从而推翻了静止模型的观点结论：细胞膜具有流动性结论：细胞膜具有流动性提出新的细胞膜模型提出新的细胞膜模型第29页，本讲稿共46页流动镶嵌模型流动镶嵌模型第30页，本讲稿共46页资料六时间：时间：1972年年人物：桑格和人物：桑格和 尼克森尼克森提出：提出：流动镶嵌模型流动镶嵌模型(为大多数人所接受为大多数人所接受)第31页，本讲稿共46页膜上蛋白质分子是不停运动的膜上蛋白质分子是不停运动的膜上磷脂分子也是不停运动的膜上磷脂分子也是不停运动的膜具有一定的流动性膜具有一定的流动性导致导致第32页，本讲稿共46页静止模型静止模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型被推翻被推翻并提出并提出流流动动性性第33页，本讲稿共46页问题问题2 2：在生物膜模型的建立和完善过程中，你在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示受到哪些启示?问题问题1 1：请你谈谈流动镶嵌模型的基本内容是请你谈谈流动镶嵌模型的基本内容是什么什么?生物膜在结构上有什么样的特点生物膜在结构上有什么样的特点?小组讨论总结：小组讨论总结：第34页，本讲稿共46页1 1、膜的基本、膜的基本支架支架磷脂双分子层磷脂双分子层。（。（磷脂分子是可以运磷脂分子是可以运动的，具有动的，具有流动流动性。性。）2 2、蛋白质蛋白质分子有的分子有的镶镶、有的、有的嵌嵌入、有的入、有的横跨横跨在磷脂双分在磷脂双分子层。子层。（体现膜结构内外的（体现膜结构内外的流动性流动性和和不对称性不对称性）三、流动镶嵌模型的基本内容三、流动镶嵌模型的基本内容3 3、膜在结构特性上具有、膜在结构特性上具有流动性流动性4 4、膜的功能特性：、膜的功能特性：选择透过性选择透过性第35页，本讲稿共46页 5.糖被：糖被：细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白的糖蛋白 作用：识别、保护和润滑、细胞间作用：识别、保护和润滑、细胞间信息交流信息交流 第36页，本讲稿共46页第37页，本讲稿共46页根根据据现现象象和和已已有有知知识识提提出出假假说说或或模模型型用用观观察察和和实实验验对对假假说说或或模模型型进进行行检检验验、修修正正 和和 补补充充实实践践检检验验建模的基本方法建模的基本方法问题问题2 2：在生物膜模型的建立和完善过程中，你受在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示到哪些启示?第39页，本讲稿共46页1 1、细胞膜的流动镶嵌模型与蛋白质细胞膜的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的最大的不同是结构模型的最大的不同是A A、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性课内反馈课内反馈D D、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细胞蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有透过性膜具有透过性C C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性B B、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细胞膜蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有一定的流动性具有一定的流动性第40页，本讲稿共46页2 2、变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一生变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一生理过程的完成依赖于细胞膜的理过程的完成依赖于细胞膜的 A A、保护作用、保护作用 B B、一定的流动性一定的流动性C C、全透性、全透性 D D、信息交流、信息交流第41页，本讲稿共46页3 3、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白质、蛋白质 C C、甘油、甘油 D D、无机盐离子、无机盐离子第42页，本讲稿共46页对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；组成的；20世世纪纪初初，科科学学家家的的化化学学分分析析结结果果，指指出出膜膜主主要要由由 和和 组成；组成；罗罗伯伯特特森森1959年年提提出出的的“三三明明治治”结结构构模模型型：所所有有生生物膜都由物膜都由 三层结构；三层结构；1970年年，荧荧光光标标记记小小鼠鼠细细胞胞和和人人细细胞胞融融合合实实验验，指指出出细胞膜具有细胞膜具有 ；1972年年，桑桑 格格 和和 提提 出出 了了 。脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质流动性流动性尼克森尼克森流动镶嵌模型流动镶嵌模型第43页，本讲稿共46页小结：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，_构成了膜的基本骨架；构成了膜的基本骨架；构成生物膜的磷脂是成构成生物膜的磷脂是成_排列的，具有流动性；大排列的，具有流动性；大多数蛋白质分子也是可以运动的。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第44页，本讲稿共46页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人人体体某某些些白白细细胞胞能能进进行行变变形形运运动动、穿穿出出小小血血管管壁壁，吞吞噬噬侵侵入入人人体体内内的的病病菌菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（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3一一位位细细胞胞学学家家发发现现，当当温温度度升升高高到到一一定定程程度度时时，细细胞胞膜膜的的面面积积增增大大而而厚厚度度变小，其决定因素是细胞膜的（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:第45页，本讲稿共46页4在在人人和和鼠鼠的的细细胞胞融融合合实实验验中中，用用两两种种荧荧光光物物分分别别标标记记两两种种抗抗体体，使使之之分分别别结结合合到到鼠鼠和和人人的的细细胞胞膜膜表表面面抗抗原原物物质质上上（如如下下图图）。实实验验结结果果表表明明，细细胞胞开开始始融融合合时时，人人、鼠鼠细细胞胞的的表表面面抗抗原原“泾泾渭渭分分明明”，各各自自只只分分布布于于各各自自的的细细胞胞表表面面；但但在在融融合合之之后后，两两种种抗抗原原就就平平均均地地分分布布在在融融合合细细胞胞的的表表面面了。请分析回答下面的问题。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_分子是可以运动分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。的特点。（2）在在细细胞胞融融合合实实验验中中，一一种种抗抗体体只只能能与与相相应应的的抗抗原原结结合合，说说明明了了这这类类物质在分子结构上具有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第46页，本讲稿共46页