生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型課件

第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型11/5/2022第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型11/2/20221

1895年歐文頓

用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：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。細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)一歐文頓的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜●根據(jù)“相似相溶”（結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)容易互溶）的原理，歐文頓得出了什么結(jié)論?一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程11/5/20221895年歐文頓細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)一歐2（1）最初認(rèn)識(shí)到膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過對(duì)膜成分的提取和鑒定？是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的。（2）在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對(duì)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。思考與討論：11/5/2022（1）最初認(rèn)識(shí)到膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還3像這樣，僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)知識(shí)推理得出的結(jié)論稱為假說，提出假說是實(shí)驗(yàn)探究過程中非常重要的一步。假說的提出要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)，同時(shí)還需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?。假說需要通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。那么，如何提出假說呢？11/5/2022像這樣，僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)知識(shí)推理得出的結(jié)論420世紀(jì)初

科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶分解。由此，你能做出什么推論？（提出假說）實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)推論：細(xì)胞膜組成成分中含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。進(jìn)一步完善：化學(xué)分析表明，細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)(主要是磷脂)和蛋白質(zhì)，還含有少量的糖類。（這是對(duì)歐文頓實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證和完善）11/5/202220世紀(jì)初實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)推論：細(xì)胞膜組成成分中51925年兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮(一種有機(jī)溶劑，可以溶解磷脂)從人的紅細(xì)胞中提取磷脂，在空氣—水界面上鋪成單分子層。測(cè)得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍。實(shí)驗(yàn)三荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)“單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍”說明了什么？（提出假說）細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。假說:問題:11/5/20221925年兩位荷蘭科學(xué)家實(shí)驗(yàn)三荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)“單6磷脂是組成細(xì)胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸所組成的分子。它有一個(gè)親水的磷酸“頭”部，和一個(gè)疏水的脂肪酸的“尾”部。親水“頭部”疏水“尾部”（1）為什么磷脂分子在空氣-水界面上鋪展成單分子層？(2)膜中的兩層磷脂分子是如何分布的呢？思考：小資料：11/5/2022磷脂是組成細(xì)胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸所組成7水活動(dòng)一：請(qǐng)構(gòu)建磷脂分子在空氣——水界面上分布圖

因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在空氣——水界面上磷脂分子是“頭部”朝下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣一面，排列成單分子層。空氣11/5/2022水活動(dòng)一：請(qǐng)構(gòu)建磷脂分子在空氣——水界面上分布圖8細(xì)胞生活的環(huán)境中，內(nèi)、外均有水，那么磷脂在細(xì)胞膜上應(yīng)當(dāng)如何分布呢？活動(dòng)二：嘗試構(gòu)建磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布圖膜外（水）膜內(nèi)(水）猜想的模型：11/5/2022細(xì)胞生活的環(huán)境中，內(nèi)、外均有水，那么磷脂在細(xì)胞9

1959年羅伯特森用電子顯微鏡獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示出暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)四羅伯特森的生物膜模型生物膜是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。生物膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。他提出了這樣一個(gè)生物膜模型（提出假說）：11/5/20221959年羅伯特森用電子顯微鏡獲得了清晰的細(xì)胞膜照片10

“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模式圖這種模型的特點(diǎn):1、蛋白質(zhì)分子覆蓋在磷脂雙分子層的兩側(cè)（對(duì)稱排列）；2、生物膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

這個(gè)模型有沒有什么局限性？11/5/2022“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模式圖這種模型的特點(diǎn):11變形蟲的捕食活動(dòng)11/5/2022變形蟲的捕食活動(dòng)11/2/202212如果膜是靜態(tài)的，變形蟲還能完成捕食活動(dòng)嗎？由此你推測(cè)生物膜具有什么樣的特點(diǎn)？

不能，可見靜態(tài)的“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模型不能很好地體現(xiàn)膜的功能，生物膜應(yīng)該是可以流動(dòng)的。11/5/2022如果膜是靜態(tài)的，變形蟲還能完成捕食活動(dòng)嗎？由此你推測(cè)生物膜具13實(shí)驗(yàn)表明:實(shí)驗(yàn)五熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)?zāi)ぶ械牡鞍踪|(zhì)是可以運(yùn)動(dòng)的。11/5/2022實(shí)驗(yàn)表明:實(shí)驗(yàn)五熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)?zāi)ぶ械?4科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的厚度變小而表面積增大，這說明：多種實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子也能夠運(yùn)動(dòng)11/5/2022科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的厚度變小而表面15將標(biāo)本用干冰等冰凍后，用冷刀斷開，升溫后暴露出斷裂面。電鏡冰凍蝕刻技術(shù)實(shí)驗(yàn)顯示膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面，有的是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中。11/5/2022將標(biāo)本用干冰等冰凍后，用冷刀斷開，升溫后暴露161972年桑格和尼克森

在繼承前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了為多數(shù)人所接受的流動(dòng)鑲嵌模型。11/5/20221972年桑格和尼克森

在繼承前人研究成果17實(shí)驗(yàn)一：歐文頓的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四羅伯特森的生物膜模型

實(shí)驗(yàn)五人——鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)及電鏡冰凍蝕刻技術(shù)膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)探究膜的成分探究分子排列構(gòu)建相應(yīng)模型完善模型實(shí)驗(yàn)結(jié)論（假說）小結(jié)11/5/2022實(shí)驗(yàn)一：歐文頓的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三荷蘭181、

構(gòu)成了膜的基本支架，這個(gè)支架具有

。2、蛋白質(zhì)分子有的

在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部

磷脂雙分子層中，有的

于整個(gè)磷脂雙分子層。大多數(shù)蛋白質(zhì)也是可以

。3、在細(xì)胞膜的外表有一層

，它具有

、

和

等功能。磷脂雙分子層流動(dòng)性鑲嵌入貫穿運(yùn)動(dòng)的糖蛋白（糖被）潤(rùn)滑保護(hù)識(shí)別二、流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容11/5/20221、構(gòu)成了膜的基19

糖蛋白（糖被）分布在細(xì)胞膜外表面，作用：1、有保護(hù)和潤(rùn)滑作用，2、還與細(xì)胞表面的識(shí)別有密切關(guān)系11/5/2022糖蛋白（糖被）分布在細(xì)胞膜外表面，201.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ǎ〢細(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)分子鞏固練習(xí)C11/5/20221.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)213.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2.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AB11/5/20223.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22謝謝！11/5/2022謝謝！11/2/202223第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型11/5/2022第二節(jié)生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型11/2/202224

1895年歐文頓

用500多種物質(zhì)對(duì)植物細(xì)胞進(jìn)行上萬次的通透性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對(duì)不同物質(zhì)的通透性是不一樣的：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。細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)一歐文頓的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：●不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細(xì)胞膜●根據(jù)“相似相溶”（結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)容易互溶）的原理，歐文頓得出了什么結(jié)論?一、對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程11/5/20221895年歐文頓細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)一歐25（1）最初認(rèn)識(shí)到膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還是通過對(duì)膜成分的提取和鑒定？是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析得出的。（2）在推理分析得出結(jié)論后，還有必要對(duì)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。思考與討論：11/5/2022（1）最初認(rèn)識(shí)到膜是由脂質(zhì)組成的，是通過對(duì)現(xiàn)象的推理分析，還26像這樣，僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)知識(shí)推理得出的結(jié)論稱為假說，提出假說是實(shí)驗(yàn)探究過程中非常重要的一步。假說的提出要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)，同時(shí)還需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?。假說需要通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。那么，如何提出假說呢？11/5/2022像這樣，僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和有關(guān)知識(shí)推理得出的結(jié)論2720世紀(jì)初

科學(xué)家將細(xì)胞膜從哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞中分離出來，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不但會(huì)被溶解脂質(zhì)的物質(zhì)溶解，也會(huì)被蛋白酶分解。由此，你能做出什么推論？（提出假說）實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)推論：細(xì)胞膜組成成分中含有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。進(jìn)一步完善：化學(xué)分析表明，細(xì)胞膜的主要成分是脂質(zhì)(主要是磷脂)和蛋白質(zhì)，還含有少量的糖類。（這是對(duì)歐文頓實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證和完善）11/5/202220世紀(jì)初實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)推論：細(xì)胞膜組成成分中281925年兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮(一種有機(jī)溶劑，可以溶解磷脂)從人的紅細(xì)胞中提取磷脂，在空氣—水界面上鋪成單分子層。測(cè)得單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍。實(shí)驗(yàn)三荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)“單分子層的面積恰好為紅細(xì)胞表面積的2倍”說明了什么？（提出假說）細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層。假說:問題:11/5/20221925年兩位荷蘭科學(xué)家實(shí)驗(yàn)三荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)“單29磷脂是組成細(xì)胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸所組成的分子。它有一個(gè)親水的磷酸“頭”部，和一個(gè)疏水的脂肪酸的“尾”部。親水“頭部”疏水“尾部”（1）為什么磷脂分子在空氣-水界面上鋪展成單分子層？(2)膜中的兩層磷脂分子是如何分布的呢？思考：小資料：11/5/2022磷脂是組成細(xì)胞的主要脂質(zhì)，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸所組成30水活動(dòng)一：請(qǐng)構(gòu)建磷脂分子在空氣——水界面上分布圖

因?yàn)榱字肿拥摹邦^部”親水，所以在空氣——水界面上磷脂分子是“頭部”朝下與水面接觸，“尾部”則朝向空氣一面，排列成單分子層?？諝?1/5/2022水活動(dòng)一：請(qǐng)構(gòu)建磷脂分子在空氣——水界面上分布圖31細(xì)胞生活的環(huán)境中，內(nèi)、外均有水，那么磷脂在細(xì)胞膜上應(yīng)當(dāng)如何分布呢？活動(dòng)二：嘗試構(gòu)建磷脂分子在細(xì)胞膜上的分布圖膜外（水）膜內(nèi)(水）猜想的模型：11/5/2022細(xì)胞生活的環(huán)境中，內(nèi)、外均有水，那么磷脂在細(xì)胞32

1959年羅伯特森用電子顯微鏡獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示出暗—亮—暗的三層結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)四羅伯特森的生物膜模型生物膜是由蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，中間的亮層是脂質(zhì)分子，兩邊的暗層是蛋白質(zhì)分子。生物膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。他提出了這樣一個(gè)生物膜模型（提出假說）：11/5/20221959年羅伯特森用電子顯微鏡獲得了清晰的細(xì)胞膜照片33

“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模式圖這種模型的特點(diǎn):1、蛋白質(zhì)分子覆蓋在磷脂雙分子層的兩側(cè)（對(duì)稱排列）；2、生物膜是靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。

這個(gè)模型有沒有什么局限性？11/5/2022“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模式圖這種模型的特點(diǎn):34變形蟲的捕食活動(dòng)11/5/2022變形蟲的捕食活動(dòng)11/2/202235如果膜是靜態(tài)的，變形蟲還能完成捕食活動(dòng)嗎？由此你推測(cè)生物膜具有什么樣的特點(diǎn)？

不能，可見靜態(tài)的“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)模型不能很好地體現(xiàn)膜的功能，生物膜應(yīng)該是可以流動(dòng)的。11/5/2022如果膜是靜態(tài)的，變形蟲還能完成捕食活動(dòng)嗎？由此你推測(cè)生物膜具36實(shí)驗(yàn)表明:實(shí)驗(yàn)五熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)?zāi)ぶ械牡鞍踪|(zhì)是可以運(yùn)動(dòng)的。11/5/2022實(shí)驗(yàn)表明:實(shí)驗(yàn)五熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞與人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)?zāi)ぶ械?7科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的厚度變小而表面積增大，這說明：多種實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性細(xì)胞膜中的脂質(zhì)分子也能夠運(yùn)動(dòng)11/5/2022科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，細(xì)胞膜的厚度變小而表面38將標(biāo)本用干冰等冰凍后，用冷刀斷開，升溫后暴露出斷裂面。電鏡冰凍蝕刻技術(shù)實(shí)驗(yàn)顯示膜蛋白并不是全部平鋪在脂質(zhì)表面，有的是鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中。11/5/2022將標(biāo)本用干冰等冰凍后，用冷刀斷開，升溫后暴露391972年桑格和尼克森

在繼承前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了為多數(shù)人所接受的流動(dòng)鑲嵌模型。11/5/20221972年桑格和尼克森

在繼承前人研究成果40實(shí)驗(yàn)一：歐文頓的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四羅伯特森的生物膜模型

實(shí)驗(yàn)五人——鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)及電鏡冰凍蝕刻技術(shù)膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)探究膜的成分探究分子排列構(gòu)建相應(yīng)模型完善模型實(shí)驗(yàn)結(jié)論（假說）小結(jié)11/5/2022實(shí)驗(yàn)一：歐文頓的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三荷蘭411、

構(gòu)成了膜的基本支架，這個(gè)支架具有

。2、蛋白質(zhì)分子有的

在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部

磷脂雙分子層中，有的

于整個(gè)磷脂雙分子層。大多數(shù)蛋白質(zhì)也是可以

。3、