细胞膜及生物膜的流动镶嵌模型.ppt

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1、 必修必修1 分子与细胞分子与细胞 3.1细胞膜细胞膜系统的边界系统的边界4.2生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型 每一个生物科学问题的答案都必须在每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找。细胞中寻找。美国细胞生物学家威尔逊美国细胞生物学家威尔逊 不溶于脂不溶于脂质的分子质的分子溶于脂质的分子溶于脂质的分子相似相溶原理相似相溶原理溶质与溶剂在结构上相似溶质与溶剂在结构上相似 彼此互溶彼此互溶 资料资料1 1：18951895年年,欧文顿（欧文顿（E.Overton)E.Overton)选取了选取了500500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万

2、次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性不一样性不一样:根据这些结果，你会作出怎样的推测？根据这些结果，你会作出怎样的推测？18971897年，年，CrijinsCrijins和和HedinHedin用用红细胞红细胞做做实验，同样也证明分子的通透性与其实验，同样也证明分子的通透性与其在脂类中的溶解度有关。在脂类中的溶解度有关。资料资料2 2：二十世纪初，科学家第一次将：二十世纪初，科学家第一次将膜从膜从哺乳动物的红细胞哺乳动物的红细胞中分离出来。中分离出来。磷脂分子在水磷脂分子在水空气界面中以及水溶液中的排布方式？空气界面中以及水溶液中的排布方式？对生物膜结

3、构的探索历程对生物膜结构的探索历程亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂分子磷脂分子空气空气水水资料资料3 3：19171917年，朗缪尔（年，朗缪尔（LangmuirLangmuir）完成了）完成了一项重要的实验。他将磷脂溶于有机溶剂苯一项重要的实验。他将磷脂溶于有机溶剂苯和无机溶剂水中，当苯挥发以后，磷脂依然和无机溶剂水中，当苯挥发以后，磷脂依然保持着薄膜状，亲水的头部浸入在水中。保持着薄膜状，亲水的头部浸入在水中。单层磷脂分子在空气单层磷脂分子在空气水界面上是如何水界面上是如何排布的呢？排布的呢？磷脂分子的排列方式磷脂分子的排列方式亲水端疏水端细细胞胞内内液液细细胞胞外外液液资料资料4 4

4、：2020世纪初，荷兰科学家利用丙酮将红细胞中世纪初，荷兰科学家利用丙酮将红细胞中的脂质提取出来，并通过制备干的红细胞，计算细的脂质提取出来，并通过制备干的红细胞，计算细胞的表面积。在测定了红细胞的磷脂含量和计算后胞的表面积。在测定了红细胞的磷脂含量和计算后证实：从一个红细胞膜中提取出来的脂质所形成的证实：从一个红细胞膜中提取出来的脂质所形成的面积是原红细胞表面积的面积是原红细胞表面积的2 2倍。倍。细胞膜中的细胞膜中的磷脂分子排列为磷脂分子排列为连续的两层。连续的两层。细细胞胞内内液液细细胞胞外外液液资料资料5 5：19351935年，英国学者丹尼尔（年，英国学者丹尼尔（Danielli D

5、anielli）和戴维尔（）和戴维尔（DavsonDavson）提出了）提出了”蛋白质蛋白质-脂类脂类-蛋白质蛋白质”的三明治模型。认为质膜由双层脂类的三明治模型。认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。资料资料6 6：2020世纪世纪5050年代，电子显微镜诞年代，电子显微镜诞生。生。19591959，罗伯特森在电镜下看到细，罗伯特森在电镜下看到细胞膜的暗胞膜的暗亮亮暗三层结构，提出生暗三层结构，提出生物膜是由物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”的三层结构构成的的三层结构构成的静态静态统一结构统一结构。变形虫细胞表面任何部位都能伸出伪

6、足，变形虫细胞表面任何部位都能伸出伪足，变形虫的捕食、运动与伪足的形成密切相关。变形虫的捕食、运动与伪足的形成密切相关。人们发现动物细人们发现动物细胞吸水膨胀时，磷脂胞吸水膨胀时，磷脂双分子层的厚度变小。双分子层的厚度变小。推测？推测？资料资料7 7：19701970年，弗雷和埃迪登做了荧光染年，弗雷和埃迪登做了荧光染料标记膜蛋白抗体实验。料标记膜蛋白抗体实验。红色红色的的荧光物荧光物质标记质标记 绿色绿色的的荧光物荧光物质标记质标记细胞融合细胞融合37oc40min杂交细胞杂交细胞人细胞人细胞小鼠细胞小鼠细胞构成细胞膜的磷脂分子也可以运动。构成细胞膜的磷脂分子也可以运动。七十年代冰冻蚀刻电镜

7、扫描七十年代冰冻蚀刻电镜扫描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 可以从各种成分的分布、基本支架、结可以从各种成分的分布、基本支架、结构特点等方面介绍构特点等方面介绍 19721972年年 辛辛格格和和尼尼克克森森（S.S.J.J.Singer Singer&G.G.NicolsonNicolson）根根据据免免疫疫荧荧光光技技术术、冰冰冻冻蚀蚀刻刻技技术术的的研研究究结结果果，提提出出“流流动动镶镶嵌嵌模模型型”。时间时间科学家科学家科学实验科学实验假说或结论假说或结论19世纪末世纪末欧文顿欧文顿

8、用用500多种物质对植物细胞进行多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验上万次的通透性实验膜是由脂质组膜是由脂质组成的成的1925年年两位荷兰两位荷兰科学家科学家 从细胞膜中提取脂质，铺成单从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的层分子，面积是细胞膜的2倍倍细胞膜中脂质细胞膜中脂质为连续的两层为连续的两层 1959年年 罗伯特森罗伯特森电镜下看到细胞膜由电镜下看到细胞膜由“暗暗亮亮暗暗”的三层结构构成的三层结构构成生物膜为三层生物膜为三层静态统一结构静态统一结构 1970年年弗雷和埃弗雷和埃迪登迪登 荧光染料标记实验荧光染料标记实验细胞膜具有流细胞膜具有流动性动性 1972年年桑格和尼

9、桑格和尼克森克森 在新的观察和实验证据基础上在新的观察和实验证据基础上提出流动镶嵌提出流动镶嵌模型模型 20世纪初世纪初某科学家某科学家 从哺乳动物红细胞中分离出细从哺乳动物红细胞中分离出细胞膜，并分析其成分胞膜，并分析其成分膜的主要成分是膜的主要成分是脂质和蛋白质脂质和蛋白质生物膜结构的探索历程生物膜结构的探索历程 2003 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜通道年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜通道蛋白的美国科学家，这是自蛋白的美国科学家，这是自19911991年来诺贝尔奖第年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果。皮特皮特阿格雷阿格雷罗德里克罗德里克麦金农麦金农科学无止境科学无止境细胞膜的结构模型示意图细胞膜的结构模型示意图你能用细胞膜的你能用细胞膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”解释活细解释活细胞膜具有选择透性的原因吗？胞膜具有选择透性的原因吗？