生物膜的流動鑲嵌模型

1、第第4 4章章 細胞的物質輸入和輸出細胞的物質輸入和輸出第第4 4章章 細胞的物質輸入和輸出細胞的物質輸入和輸出糖糖 類類（占細胞膜總量的（占細胞膜總量的2%2% 10%10%）脂脂 質質（約占細胞膜總量的（約占細胞膜總量的50%50%）蛋白質蛋白質（約占細胞膜總量的（約占細胞膜總量的40%40%）細胞膜的成分細胞膜的成分 細胞膜、細胞器膜和核膜共同構成了細胞細胞膜、細胞器膜和核膜共同構成了細胞的的生物膜系統(tǒng)生物膜系統(tǒng)。細胞膜和其他生物膜都是細胞膜和其他生物膜都是選擇透過性膜選擇透過性膜。 為什么生物膜能控制物質進出？生物膜的結構到底如何？第第2 2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模

2、型一一 對生物膜結構的探索歷程對生物膜結構的探索歷程時間時間：19世紀末（世紀末（18951895年）年） 人物：人物：歐文頓歐文頓實驗：實驗：凡是凡是可以溶于脂質的物質比不能溶于脂質的物質可以溶于脂質的物質比不能溶于脂質的物質更容易通過細胞膜。更容易通過細胞膜。提出假說：膜是由脂質組成的。提出假說：膜是由脂質組成的。非脂溶性物質非脂溶性物質脂溶性物質脂溶性物質歐文頓歐文頓推論是否正確呢？細胞膜中除含推論是否正確呢？細胞膜中除含有脂質外，還有沒有其他成分呢？有脂質外，還有沒有其他成分呢？ 化學分析表明：膜的主要成分是化學分析表明：膜的主要成分是 脂質脂質 和和蛋白質蛋白質 吸水吸水漲破漲破 時

3、間：時間：2020世紀初世紀初第第2 2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型 脂質和蛋白質是通過什么樣的排列方式參與膜的構建的？想一想將紅細胞中提取的脂質，在空氣將紅細胞中提取的脂質，在空氣水界面上水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的細胞表面積的2倍。倍。結論：細胞膜中的脂質分子必然排列結論：細胞膜中的脂質分子必然排列成連續(xù)成連續(xù)兩兩層層鋪成單分子層后鋪成單分子層后時間：時間：1925年年 人物：荷蘭科學家人物：荷蘭科學家這兩層脂質分子是這兩層脂質分子是怎樣排列的呢？怎樣排列的呢？小資料小資料磷脂是組成細胞磷脂是組成細胞

4、的主要脂質，是的主要脂質，是一種由甘油、脂一種由甘油、脂肪酸、和磷酸等肪酸、和磷酸等所組成的分子。所組成的分子。它有一個它有一個親水親水的的磷酸磷酸“頭頭”部，部，和一個和一個疏水疏水的脂的脂肪酸肪酸 “尾尾”部。部。想一想：想一想：磷脂分子在空氣磷脂分子在空氣- -水界面水界面上會怎么樣鋪展上會怎么樣鋪展？親水“頭部”疏水“尾部“水水空氣空氣親水的親水的“頭部頭部”與水接與水接觸，疏水的觸，疏水的“尾巴尾巴”遠遠離水，朝向空氣的一面，離水，朝向空氣的一面，在水空氣界面上鋪展成在水空氣界面上鋪展成單分子層。單分子層。一一 、對生物膜結構的探索歷程、對生物膜結構的探索歷程（一）從生物膜成分入手的

5、探究（一）從生物膜成分入手的探究水水水水 D水水水水 E水水 C水水水水水水 A水水 B水水雙層雙層磷脂分子在細胞膜中具體是磷脂分子在細胞膜中具體是怎樣排布的呢？怎樣排布的呢？問題：問題：一一 、對生物膜結構的探索歷程、對生物膜結構的探索歷程（一）從生物膜成分入手的探究（一）從生物膜成分入手的探究連連續(xù)續(xù)兩兩層層排排列列蛋白質位于細胞膜的什么位置呢？蛋白質位于細胞膜的什么位置呢？11實驗證據：從形態(tài)學角度入手的科學探究從形態(tài)學角度入手的科學探究蛋白質蛋白質脂質單位膜模型“蛋白質蛋白質- -脂質脂質- -蛋白質蛋白質”三三層統(tǒng)一的層統(tǒng)一的靜態(tài)靜態(tài)模式模式圖圖蛋白質的電子密度高，在蛋白質的電子密度

6、高，在電鏡下顯暗色；磷脂分子電鏡下顯暗色；磷脂分子的電子密度低，顯亮色。的電子密度低，顯亮色。時間：時間：1959年年 人物：羅伯特森人物：羅伯特森12單位膜模型無法解釋的現象單位膜模型無法解釋的現象第第2 2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型a a、各種生物膜功能難以實現；、各種生物膜功能難以實現；b b、細胞的生長、變形蟲的變形運動等現、細胞的生長、變形蟲的變形運動等現象不好解釋。象不好解釋。對蛋白質對蛋白質脂質脂質蛋白質（單位膜模型）蛋白質（單位膜模型）質疑：質疑： 14新技術帶來新模型新技術帶來新模型科學家關于蛋白質科學家關于蛋白質在細胞膜上存在的在細胞膜上存在的三種方式的

7、概括：三種方式的概括：1 在膜表面在膜表面2 嵌在膜中嵌在膜中3 穿透膜穿透膜跨膜蛋白外周蛋白嵌入蛋白蛋白質在膜中的分布是蛋白質在膜中的分布是不對稱不對稱的的第第2 2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型小鼠細胞和人細胞融合實驗時間：時間：1970年 人物：人物：費雷和埃迪登等實驗：實驗：將人和鼠的細胞膜蛋白質用不同熒光染料標記后融合結論：細胞膜具有流動性結論：細胞膜具有流動性16實驗結論:細胞膜具有流動性第第2 2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型 1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實桑格和尼克森在新的觀察和實驗證據的基礎上，提出了流動鑲嵌模型驗證據的基礎上，提出了流

8、動鑲嵌模型。1. 磷脂雙分子層構成了膜的基本支架磷脂雙分子層構成了膜的基本支架,這個支架這個支架不是靜止的。不是靜止的。2. 磷脂雙分子層是輕油般的液體磷脂雙分子層是輕油般的液體,具有流動性。具有流動性。3. 蛋白質分子有鑲在表面、嵌入、貫穿三種，蛋白質分子有鑲在表面、嵌入、貫穿三種， 外側的蛋白質分子與糖類結合形成糖蛋白。外側的蛋白質分子與糖類結合形成糖蛋白。 （判斷細胞膜的內側和外側）（判斷細胞膜的內側和外側）1. 磷脂雙分子層磷脂雙分子層 2. 蛋白質分子蛋白質分子 （1）分布：鑲嵌）分布：鑲嵌 嵌入嵌入 貫穿貫穿 （2）功能：載體）功能：載體3. 糖類糖類 （1）糖蛋白（糖被）糖蛋白（

9、糖被） 保護保護 潤滑潤滑 識別識別 免疫免疫 血型決定血型決定 （2）糖脂）糖脂 蛋白質分子蛋白質分子磷脂雙分子層磷脂雙分子層糖蛋白糖蛋白多糖多糖膜的基本支架膜的基本支架第第2 2節(jié)節(jié) 生物膜的流動鑲嵌模型生物膜的流動鑲嵌模型二二 流動鑲嵌模型的基本內容流動鑲嵌模型的基本內容3 3、蛋白質有的、蛋白質有的鑲嵌鑲嵌在脂雙層的表面，有的在脂雙層的表面，有的嵌插嵌插在其內部，有在其內部，有的的貫穿貫穿整個整個磷脂雙分子層，表現出磷脂雙分子層，表現出分布的不對稱性。分布的不對稱性。1 1、生物膜主要由流動的磷脂雙分子層和嵌在其中、生物膜主要由流動的磷脂雙分子層和嵌在其中的蛋白質組成。還有少量的多糖。的蛋白質組成。還有少量的多糖。4 4、在細胞膜的、在細胞膜的外表外表，有一層由細胞膜上的蛋白，有一層由細胞膜上的蛋白質與多糖結合形成的糖蛋白，叫做質與多糖結合形成的糖蛋白，叫做糖被糖被。細胞膜。細胞膜表面還有糖類和脂質分子結合成的表面還有糖類和脂質分子結合成的糖脂糖脂。2 2、磷脂、磷脂分子頭部向外，尾部相接構成