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生物必修一第四章第节 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 一种物质或物体的结构，实际上是指其组成一种物质或物体的结构，实际上是指其组成成分之间的组合形式。要弄清一种物质或物体的成分之间的组合形式。要弄清一种物质或物体的结构，首先要弄清它的组成成分。结构，首先要弄清它的组成成分。细胞膜的组成成分是什么呢？细胞膜的组成成分是什么呢？时间：时间：1919世纪末（世纪末（18951895年）年）实验：欧文顿实验：欧文顿(E.Overton)E.Overton)用用500500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，发现细对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。过细胞膜。提出假说：提出假说：膜的成分中有脂质膜的成分中有脂质不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质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溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜时间：时间：2020世纪初世纪初实验：科学家第一次将膜从哺乳动物的红实验：科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来。化学分析表明：细胞中分离出来。化学分析表明：膜的主膜的主要成分是脂质和蛋白质要成分是脂质和蛋白质实验证明：欧文顿的假说是正确的实验证明：欧文顿的假说是正确的脂质和蛋白质是怎样构成膜的呢？脂质和蛋白质是怎样构成膜的呢？时间：时间：19251925年年实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，实验：两位荷兰科学家用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的子层的面积恰好为红细胞表面积的2 2倍。倍。得出结论：得出结论：细胞膜中的脂质分子为两层细胞膜中的脂质分子为两层水水空气空气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排列磷脂在细胞膜中必然是双层的排列”这一假说的呢？这一假说的呢？磷脂分子在细胞膜中的排列磷脂分子在细胞膜中的排列水水水水水水水水水水水水 蛋白质在脂质双分子层中是蛋白质在脂质双分子层中是怎样分布的呢？怎样分布的呢？标本用干冰等标本用干冰等冰冻冰冻。后用冷刀断开，升温。后用冷刀断开，升温后暴露断裂面。后暴露断裂面。蛋白质蛋白质镶在镶在、嵌入嵌入、横跨横跨在在磷脂双分子层中磷脂双分子层中。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时间：时间：2020世纪世纪5050年代年代实验实验：2020世纪世纪4040年代，有学者推测年代，有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。脂质两边各覆盖着蛋白质。5050年代，年代，电子显微镜诞生，科学家用它电子显微镜诞生，科学家用它来观察细胞膜。来观察细胞膜。19591959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构（如图示）。他结合其膜清晰的暗亮暗的三层结构（如图示）。他结合其他科学家的工作，大胆提出生物膜的模型（也被称为他科学家的工作，大胆提出生物膜的模型（也被称为“三明治三明治”结构模型）。结构模型）。主要内容：膜的主体是连续的脂双分子层，主要内容：膜的主体是连续的脂双分子层，所有的所有的生物生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，电镜下的膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，电镜下的亮层是脂质，暗层是蛋白质。他把生物膜描述为亮层是脂质，暗层是蛋白质。他把生物膜描述为静态的静态的、统一统一的结构，也称为的结构，也称为“单位膜模型单位膜模型”。这样的结构模型能解释膜的功能吗？这样的结构模型能解释膜的功能吗？结构与功能相适应结构与功能相适应基本的生物学观点基本的生物学观点红色荧光染料标记红色荧光染料标记人细胞表面蛋白质人细胞表面蛋白质细胞融合细胞融合绿色荧光染料标记绿色荧光染料标记鼠细胞表面蛋白质鼠细胞表面蛋白质杂交细胞杂交细胞373740min40min时间：时间：19701970年年得出结论：得出结论：细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性实验：实验：单位膜模型的缺陷：单位膜模型的缺陷：单位膜模型认为：单位膜模型认为：膜是膜是静止静止的；的；实验或事实证明：实验或事实证明：膜是膜是运动运动的；的；膜是膜是统一统一的的不同的膜功能不同的膜功能不同不同决定决定不同的膜结构不同的膜结构不同不同单位膜模型不能很好地解释膜的多种功能单位膜模型不能很好地解释膜的多种功能怎样对这一模型进行修正，从而怎样对这一模型进行修正，从而能更好地体现结构与功能相适应能更好地体现结构与功能相适应的特点呢？的特点呢？1 1、磷磷脂脂双双分分子子层层构构成成膜膜的的基基本本支支架架，磷磷脂脂具具有有流动流动性。性。2 2、蛋蛋白白质质分分子子有有的的镶镶在在磷磷脂脂双双分分子子层层表表面面，有有的的部部分分或或全全部部嵌嵌入入磷磷脂脂双双分分子子层层中中，有有的的横横跨跨整整个个磷磷脂脂双双分分子子层层。（这这体体现现了了膜膜结结构构内内外外的的不不对对称称性性）。大大多多数数蛋蛋白白质质分分子子可可以以运动运动。细胞膜通道研究的突破细胞膜通道研究的突破 2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得阿格阿格雷和罗德里克雷和罗德里克麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。