1、第4章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出,第2節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型,一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程,生物膜結(jié)構(gòu)模型的建構(gòu)歷程是比較長， 也是一個(gè)不斷繼承、發(fā)展、開拓、修正 的過程，這方面資料很多，教材僅按時(shí) 間進(jìn)程選取部分。,時(shí)間：19世紀(jì)末 1895年 人物：歐文頓（E.Overton） 實(shí)驗(yàn)：用500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行上萬次的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)凡是溶于脂質(zhì)的物質(zhì),比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。,資料一,歐文頓的推論是否正確？ 細(xì)胞膜中除了含脂質(zhì)外，還有沒有其他的成分呢？,提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的,資料二,時(shí)間:,20世紀(jì)初,實(shí)驗(yàn):,將膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來.化學(xué)分析表

2、明, 膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì).,那么，脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣形成膜的呢？,時(shí)間：1925年 人物：荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel 實(shí)驗(yàn)：用丙酮從人的紅細(xì)胞中提取脂質(zhì)，在空氣-水界面上鋪成單層分子，測得單分子層面積是紅細(xì)胞表面積的2倍. 提出假說：,資料三,細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然為連續(xù)的兩層！,磷脂是一種由甘油，脂肪酸和磷酸所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,請運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解釋,為什么磷脂在空氣-水界面上鋪展成單分子層,而科學(xué)家如何從這一現(xiàn)象推導(dǎo)出“脂質(zhì)在細(xì)胞膜中必然排列為連續(xù)的兩層”這一結(jié)論的。,提示：因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在水空氣界面上磷脂分子是“

3、頭部”向下與水面接觸，尾部則朝向空氣一面?？茖W(xué)家因測得單分子層的面積恰為紅細(xì)胞表面積的2倍，才得出膜中的脂質(zhì)必然排列為連續(xù)的兩層這一結(jié)論。,蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢？,時(shí)間：1959年 人物：羅伯特森（J.D.Robertsen） 實(shí)驗(yàn)：在電子顯微鏡下看到細(xì)胞膜由“暗亮暗”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成 提出假說：生物膜是由“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)” 的三層結(jié)構(gòu)模型.,資料四,思考,這種“三明治”結(jié)構(gòu)模型有什么不足？,把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結(jié)構(gòu)，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾，無法解釋變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)和細(xì)胞的生長等生命活動(dòng)。,有什么證據(jù)證明 細(xì)胞膜中的物質(zhì)不是靜態(tài)的呢？,時(shí)間：1970年 人物：Larry Fr

4、ye等 實(shí)驗(yàn)：將人和鼠的細(xì)胞膜用不同的熒光抗體標(biāo)記后， 讓兩種細(xì)胞融合，雜交細(xì)胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半 發(fā)綠色熒光，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布 提出假說：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性,資料五,實(shí)例還有那些？,時(shí)間：1972年 人物：桑格和 尼克森 提出：流動(dòng)鑲嵌模型,二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容,流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容：,成分:,基本支架:,蛋白質(zhì)排布方式:,結(jié)構(gòu)特點(diǎn):,功能特點(diǎn):,蛋白質(zhì) 脂質(zhì) 少量多糖,磷脂雙分子層,蛋白質(zhì)分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性）,具有一定的流動(dòng)性(磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是

5、可以運(yùn)動(dòng)的),選擇透過性,多糖：,糖被（僅外側(cè)）,識(shí)別、保護(hù)、潤滑,2.歐文頓的分析假說是如何提出的呢？,根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：凡可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。,1.最初認(rèn)識(shí)到生物膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？,從生理功能上入手，通過對現(xiàn)象的推理分析的。,思考,3.在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定嗎？,有必要，僅靠推理得出的結(jié)論不一定準(zhǔn)確,還應(yīng)通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正.,4.那為什么一開始不直接對膜的成分進(jìn)行提取、分離和鑒定呢？,當(dāng)時(shí)的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)，人們無法親眼看見細(xì)胞膜，只能從功能入手，再嚴(yán)謹(jǐn)推

6、理大膽想象。,1.生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？,生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型不可能完美無缺。,2.縱觀整個(gè)人們建立生物膜模型的探索過程，實(shí)驗(yàn)技 術(shù)的進(jìn)步所起到怎樣的作用？,實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步起到了關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。,3.分析生物膜模型的建立過程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)是如何體現(xiàn)的？,在建立生物膜模型的過程中，結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng) 的觀點(diǎn)始終引導(dǎo)人們不斷實(shí)踐、認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐、 再認(rèn)識(shí)；使人類一步步接近生物膜的真相。,思考,對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程,19世紀(jì)末，歐文頓的實(shí)驗(yàn)和推論：膜是由 組成的； 20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由 和 組成； 1959年羅伯特森提出的“單位膜”結(jié)構(gòu)模型：所有生

7、物膜都由 三層結(jié)構(gòu)； 1970年，熒光標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，指出細(xì)胞膜具有 ； 1972年，桑格和 提出了 。,脂質(zhì),脂質(zhì),蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì),流動(dòng)性,尼克森,流動(dòng)鑲嵌模型,小結(jié),1、據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質(zhì)較容易優(yōu)先通過細(xì)胞膜，這是因?yàn)椋?） A 細(xì)胞膜具有一定流動(dòng)性 B 細(xì)胞膜是選擇透過性 C 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是以磷脂分子層為基本骨架 D 細(xì)胞膜上鑲嵌有各種蛋白質(zhì)分子,課堂練習(xí),2.下列哪一種膜結(jié)構(gòu)能通過生物大分子（ ）,A 細(xì)胞膜 B 核膜 C 線粒體膜 C 葉綠體膜,3、一分子CO2從葉肉細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中擴(kuò)散出來，進(jìn)入一相鄰細(xì)胞葉葉綠體基質(zhì)內(nèi)，共穿過

8、的生物膜層數(shù)是（ ） A 5 B 6 C 7 D 8,4、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識(shí)別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（ ） A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸,4、細(xì)胞膜上與細(xì)胞識(shí)別、免疫反應(yīng)、信息傳遞和血型決定有著密切關(guān)系的化學(xué)物質(zhì)是（ ） A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸,5、變形蟲的任何部位都能伸出偽足，人體某些白細(xì)胞能吞噬病菌，這些生理過程的完成都依賴于細(xì)胞膜的（ ） A 保護(hù)作用 B 一定的流動(dòng)性 C 主動(dòng)運(yùn)輸 D 選擇透過性,6、下列物質(zhì)中，不能橫穿細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的是（ ） A 維生素D和性激素 B 水和尿素 C 氨基酸和葡萄糖 D 酶和胰島素,4、下列有關(guān)膜的敘述，錯(cuò)誤的是 A細(xì)胞