生物膜流動鑲嵌模型正式

1、 1 1、簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。、簡述生物膜的結(jié)構(gòu)。 2 2、探討在建立生物膜型的過程中，實、探討在建立生物膜型的過程中，實 驗技術(shù)進(jìn)步所起的作用。驗技術(shù)進(jìn)步所起的作用。 3 3、探討建立生物膜模型的過程中如何、探討建立生物膜模型的過程中如何 體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】 從物質(zhì)運(yùn)輸?shù)膶嵗梢钥闯?，生物從物質(zhì)運(yùn)輸?shù)膶嵗梢钥闯?，生?膜對物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞是有選擇性的。膜對物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞是有選擇性的。 “ “為為 什么生物膜能夠控制物質(zhì)的進(jìn)出？什么生物膜能夠控制物質(zhì)的進(jìn)出？”,“這這 與生物膜的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？與生物膜的結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？”正是對物正是對物

2、質(zhì)跨膜運(yùn)輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問，科學(xué)家開始質(zhì)跨膜運(yùn)輸現(xiàn)象產(chǎn)生的疑問，科學(xué)家開始 了對生物膜結(jié)構(gòu)的探索。了對生物膜結(jié)構(gòu)的探索。 小組討論: 歐文頓的實驗如何進(jìn)行的？ 歐文頓得出了什么“結(jié)論”? “結(jié)論”得出后還有必要進(jìn)行驗證嗎？ 一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程 1 1、對生物膜、對生物膜組分組分的探索的探索 時間：時間：18951895年年 人物：歐文頓（人物：歐文頓（E.OvertonE.Overton） 實驗：實驗：用用500500多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性通透性進(jìn)行了上萬次進(jìn)行了上萬次 實驗。實驗。 一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探

3、索歷程 1 1、對生物膜、對生物膜組分組分的探索的探索 不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)不溶于脂質(zhì)的物質(zhì) 溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì) 細(xì)胞膜細(xì)胞膜 時間：時間：2020世紀(jì)初世紀(jì)初 小組討論: 科學(xué)家又進(jìn)行了怎樣的實驗？ 實驗得出什么樣的結(jié)論? 結(jié)論得出后還有必要進(jìn)行驗證嗎？ 第一次分離出哺乳動物的紅細(xì)第一次分離出哺乳動物的紅細(xì) 胞細(xì)胞膜胞細(xì)胞膜, ,并對其進(jìn)行化學(xué)分析。并對其進(jìn)行化學(xué)分析。 發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜不但會被發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞膜不但會被溶解脂質(zhì)溶解脂質(zhì) 的物質(zhì)溶解，也會被的物質(zhì)溶解，也會被蛋白酶蛋白酶( (能專能專 一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì)一地分解蛋白質(zhì)的物質(zhì)) )分解。分解。 時間：時間：2020世紀(jì)初世紀(jì)初 脂

4、質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣有機(jī)結(jié)合脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣有機(jī)結(jié)合 構(gòu)成膜的呢？構(gòu)成膜的呢？ 時間：時間：19251925年年 人物：人物：兩位荷蘭科學(xué)家兩位荷蘭科學(xué)家 2 2、對生物膜、對生物膜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的探索的探索 小組討論: 科學(xué)家是如何進(jìn)行的實驗？ 在實驗中觀察到什么現(xiàn)象? 他們推測磷脂分子在細(xì)胞膜中是怎樣 排列的? 親水頭部 疏水尾部 磷脂由磷酸、甘油和脂肪酸等所組成的磷脂由磷酸、甘油和脂肪酸等所組成的 分子，分子，磷酸磷酸“頭頭”部是親水的，脂肪酸部是親水的，脂肪酸“尾尾” 部是疏水的。部是疏水的。 將磷脂分子在將磷脂分子在空氣空氣水水界面上鋪展界面上鋪展 成單分子層，磷脂分子的頭尾將如成單分子層，

5、磷脂分子的頭尾將如 何排布？何排布？ 空氣空氣 水水 討論：討論：在細(xì)胞中，在細(xì)胞中，細(xì)胞膜細(xì)胞膜 的兩側(cè)都有水環(huán)境存在，的兩側(cè)都有水環(huán)境存在， 此時磷脂分子的頭尾將如何此時磷脂分子的頭尾將如何 排布？排布？ 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)位于細(xì)胞膜的什么位置呢？位于細(xì)胞膜的什么位置呢？ 推測？推測？ 40年代，曾經(jīng)有學(xué)者推測蛋白質(zhì)覆蓋在脂質(zhì)的兩邊 假 說 問題：問題： 小組討論： 實驗的現(xiàn)象是什么？ 羅伯特森提出了什么假說？ 時間：時間：19591959年年 人物：人物：羅伯特森（羅伯特森（J.D.RobertsonJ.D.Robertson） 兩層暗層兩層暗層（蛋白質(zhì)）（蛋白質(zhì)） 一層明層一層明層（脂質(zhì)）（

6、脂質(zhì)） 時間：時間：19591959年年 人物：人物：羅伯特森（羅伯特森（J.D.RobertsonJ.D.Robertson） 在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三層結(jié)構(gòu)。的三層結(jié)構(gòu)。 變形蟲的變形運(yùn)動 冰凍蝕刻冰凍蝕刻( (冰凍斷裂冰凍斷裂) )技術(shù)技術(shù) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、橫跨鑲在、嵌入、橫跨磷脂雙分磷脂雙分 子層中。子層中。 結(jié)論：細(xì)胞膜蛋白質(zhì)具有一定的結(jié)論：細(xì)胞膜蛋白質(zhì)具有一定的流動性流動性 人細(xì)胞人細(xì)胞 鼠細(xì)胞鼠細(xì)胞 熒光標(biāo)記 膜蛋白 誘導(dǎo) 融合 40分鐘后 370C 資料資料 1919/23/23 時間：時間：19701970年年 人物：人物：弗雷

7、和埃迪登弗雷和埃迪登( Frye ( Frye 和和 Edidin )Edidin ) 結(jié)論：細(xì)胞膜上磷脂具有一定的結(jié)論：細(xì)胞膜上磷脂具有一定的流動性流動性 新技術(shù)帶來新模型新技術(shù)帶來新模型 時間：時間：19721972年年 人物：人物：桑格與尼克森桑格與尼克森 流動鑲嵌模流動鑲嵌模 型型 1、磷脂分子磷脂分子以疏水性尾部相對朝向膜的內(nèi)側(cè)，以疏水性尾部相對朝向膜的內(nèi)側(cè)， 親水性頭部朝向膜的外側(cè)，親水性頭部朝向膜的外側(cè)，磷脂雙分子層磷脂雙分子層組成組成 生物膜的生物膜的基本骨架；基本骨架； 2、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)或或鑲鑲在脂雙層的表面，或在脂雙層的表面，或嵌插嵌插在在 其內(nèi)部，或其內(nèi)部，或橫跨橫跨整個

8、磷脂雙分子層，表現(xiàn)整個磷脂雙分子層，表現(xiàn) 出分布的不對稱性。出分布的不對稱性。 3、磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運(yùn)、磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運(yùn) 動的，體現(xiàn)了動的，體現(xiàn)了膜的流動性膜的流動性。 多糖 蛋白質(zhì) 糖蛋白糖蛋白 1 有保護(hù)和潤滑作用。有保護(hù)和潤滑作用。 2 與細(xì)胞膜表面的識與細(xì)胞膜表面的識 別有密切關(guān)系。別有密切關(guān)系。 糖蛋白的作用：糖蛋白的作用： 4、 二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容 1 1、膜的基本支架、膜的基本支架: :磷脂雙分子層磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本構(gòu)成了膜的基本 支架支架 ( (其中磷脂分子的其中磷脂分子的親水性的頭部親水性的頭部朝向兩側(cè)，朝向

9、兩側(cè)， 疏水性的尾部疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)朝向內(nèi)側(cè)) ) 是輕油般的流體，具有是輕油般的流體，具有 流動性流動性。 2 2、蛋白質(zhì)分子、蛋白質(zhì)分子: :有的有的鑲嵌鑲嵌在磷脂雙分子層表在磷脂雙分子層表 面，有的面，有的部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，磷脂雙分子層中， 有的有的貫穿貫穿整個磷脂雙分子層（整個磷脂雙分子層（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu) 內(nèi)外的不對稱性內(nèi)外的不對稱性）。）。大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也 是可以運(yùn)動的（是可以運(yùn)動的（也體現(xiàn)了膜的流動性也體現(xiàn)了膜的流動性）。）。 鑲鑲 嵌入嵌入 貫穿貫穿 3、糖蛋白：細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞、糖蛋白：細(xì)胞膜外表，有一層由

10、細(xì)胞 膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白， 叫做糖被（糖被與細(xì)胞識別、胞間信息交叫做糖被（糖被與細(xì)胞識別、胞間信息交 流等有密切聯(lián)系）。流等有密切聯(lián)系）。 生物膜的結(jié)構(gòu)特點生物膜的結(jié)構(gòu)特點-一定的流動性一定的流動性 磷脂分子是可以運(yùn)動的，具有流動性；大多磷脂分子是可以運(yùn)動的，具有流動性；大多 數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動的，也體現(xiàn)了流數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動的，也體現(xiàn)了流 動性。動性。 生物膜的功能特點生物膜的功能特點-選擇透過性選擇透過性 水分子可自由通過，細(xì)胞需要的離子和小分水分子可自由通過，細(xì)胞需要的離子和小分 子也可自由通過。而其它離子、小分子和大分

11、子也可自由通過。而其它離子、小分子和大分 子不能通過。子不能通過。 三、生物膜的特點三、生物膜的特點 3030/23/23 時間和人物時間和人物歷史事件歷史事件歷史結(jié)論歷史結(jié)論 多種物質(zhì)對膜通透性實驗多種物質(zhì)對膜通透性實驗 對紅細(xì)胞膜化學(xué)分析對紅細(xì)胞膜化學(xué)分析 紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)鋪展成單紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)鋪展成單 層分子的面積是原膜表面層分子的面積是原膜表面 積的兩倍積的兩倍 電鏡下膜呈電鏡下膜呈“暗暗亮亮暗暗” 三層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 人、鼠細(xì)胞融合實驗。人、鼠細(xì)胞融合實驗。 新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ) 上，提出分子結(jié)構(gòu)模型。上，提出分子結(jié)構(gòu)模型。

12、膜是由膜是由脂質(zhì)組成的脂質(zhì)組成的 膜中含脂質(zhì)和膜中含脂質(zhì)和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 脂質(zhì)雙層脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 膜具膜具流動流動性性 流動鑲嵌流動鑲嵌模型模型 19721972，桑格，桑格 和尼克森和尼克森 19701970年年 19591959年，年， 羅伯特森羅伯特森 19251925年，年， 兩位荷蘭兩位荷蘭 科學(xué)家科學(xué)家 2020世紀(jì)初世紀(jì)初 1919世紀(jì)末世紀(jì)末 歐文頓歐文頓 總結(jié)：總結(jié)：生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程生物膜結(jié)構(gòu)的探究歷程 生物膜的流動鑲嵌模型是否已完 美無缺呢？ ？ ？ ？ 20032003年度諾貝年度諾貝 爾化學(xué)獎授予兩名研爾化學(xué)獎授予兩名研 究細(xì)胞膜的美國科學(xué)究細(xì)胞膜的美國科學(xué) 家家阿

13、格雷阿格雷和和麥金農(nóng)麥金農(nóng)。 以表彰他們在細(xì)胞膜以表彰他們在細(xì)胞膜 物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ婪矫嫖镔|(zhì)運(yùn)輸?shù)耐ǖ婪矫?所做的貢獻(xiàn)。所做的貢獻(xiàn)。 不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型 概念圖小結(jié)概念圖小結(jié) 生物膜生物膜 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點功能特點功能特點 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 結(jié)構(gòu)探究歷程結(jié)構(gòu)探究歷程 決定決定 流動性流動性 選擇透過性選擇透過性 磷脂雙分子層磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子 作業(yè)作業(yè) 以小組為單位利用廢舊物品 制作生物膜模型 兩層暗層兩層暗層（蛋白質(zhì)）（蛋白質(zhì)） 一層明層一層明層（脂質(zhì)）（脂質(zhì)） 時間：時間：19591959年年 人物：人物：羅伯特森（羅伯特森（J.D.Rob

14、ertsonJ.D.Robertson） 在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的在電鏡下看到細(xì)胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三層結(jié)構(gòu)。的三層結(jié)構(gòu)。 2 2、蛋白質(zhì)分子、蛋白質(zhì)分子: :有的有的鑲嵌鑲嵌在磷脂雙分子層表在磷脂雙分子層表 面，有的面，有的部分或全部嵌入部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，磷脂雙分子層中， 有的有的貫穿貫穿整個磷脂雙分子層（整個磷脂雙分子層（體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了膜結(jié)構(gòu) 內(nèi)外的不對稱性內(nèi)外的不對稱性）。）。大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也 是可以運(yùn)動的（是可以運(yùn)動的（也體現(xiàn)了膜的流動性也體現(xiàn)了膜的流動性）。）。 鑲鑲 嵌入嵌入 貫穿貫穿 3、糖蛋白：細(xì)胞膜外表，有一層由細(xì)胞、糖蛋白：細(xì)胞膜

15、外表，有一層由細(xì)胞 膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白，膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白， 叫做糖被（糖被與細(xì)胞識別、胞間信息交叫做糖被（糖被與細(xì)胞識別、胞間信息交 流等有密切聯(lián)系）。流等有密切聯(lián)系）。 生物膜的結(jié)構(gòu)特點生物膜的結(jié)構(gòu)特點-一定的流動性一定的流動性 磷脂分子是可以運(yùn)動的，具有流動性；大多磷脂分子是可以運(yùn)動的，具有流動性；大多 數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動的，也體現(xiàn)了流數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運(yùn)動的，也體現(xiàn)了流 動性。動性。 生物膜的功能特點生物膜的功能特點-選擇透過性選擇透過性 水分子可自由通過，細(xì)胞需要的離子和小分水分子可自由通過，細(xì)胞需要的離子和小分 子也可自由通過。而其它離子、小分子和大分子也可自由通過。而其它離子、小分子和大分 子不能通過。子不能通過。 三、生物膜的特點三、生物膜的特點 4040/23/23 時間和人物時間和人物歷史事件歷史事件歷史結(jié)論歷史結(jié)論 多種物質(zhì)對膜通透性實驗多種物質(zhì)對膜通透性實驗 對紅細(xì)胞膜化學(xué)分析對紅細(xì)胞膜化學(xué)分析 紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)鋪展成單紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)鋪展成單 層分子的面積是原膜表面層分子的面積是原膜表面 積的兩倍積的兩倍 電鏡下膜呈電鏡下膜呈“暗暗亮亮暗暗” 三層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 人、鼠細(xì)胞融合實驗。人、鼠細(xì)胞融合實驗。 新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ) 上，提出分子結(jié)構(gòu)模型。上