最全面【第四章第二節(jié)流動鑲嵌模型】課件

第2節(jié)生物膜的流動(liúdòng)鑲嵌模型第一頁，共三十一頁。膽固醇磷脂分子蛋白質(zhì)分子糖蛋白磷脂雙分子層生物膜的結(jié)構(gòu)(jiégòu)第二頁，共三十一頁。思考：1、細胞膜的組成(zǔchénɡ)成分？2、磷脂分子在空氣-水界面上如何分布？3、磷脂分子在細胞膜上如何分布？（細胞膜內(nèi)外都是液體有水的環(huán)境？）3、蛋白質(zhì)分子在細胞膜上如何分布？

第三頁，共三十一頁?！瘛癫蝗苡谥|(zhì)的物質(zhì)(wùzhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)(wùzhì)細胞膜●●●●●●●●1、根據(jù)實驗，提出了什么假說？2、最初對細胞膜的認識，是通過對現(xiàn)象的推理分析還是通過對膜成分的提取與分離？在得到結(jié)論之后還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？3、歐文頓的推論是否正確呢？細胞膜除了脂質(zhì)外，還有沒有其他成分呢？假說：膜是由脂質(zhì)構(gòu)成的。對現(xiàn)象的推理分析。有必要，通過鑒定能更準(zhǔn)確地說明問題材料1:歐文頓實驗第四頁，共三十一頁。紅細胞的細胞膜化學(xué)分析表明：膜的主要(zhǔyào)成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。

20世紀(jì)初，科學(xué)家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來。并對細胞膜進行(jìnxíng)了化學(xué)成分分析材料２第五頁，共三十一頁。時間：1917年實驗：朗姆瓦（Langmuir）將磷脂溶于苯和水中，當(dāng)苯揮發(fā)完以后，磷脂分子在空氣(kōngqì)與水的界面上分布散亂，經(jīng)過推擠排列成了單層，而且每個磷脂分子的頭部浸入水中，尾部浮于水面。材料3第六頁，共三十一頁。磷脂(línzhī)分子的結(jié)構(gòu)A：磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸所組成(zǔchénɡ)的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。磷脂分子親水頭部疏水尾部第七頁，共三十一頁。

請根據(jù)朗姆瓦的實驗構(gòu)建(ɡòujiàn)磷脂分子在空氣與水界面上分布的模型磷脂分子(fēnzǐ)的特點：“頭”部具親水性，“尾”部具疏水性磷脂分子排列為單分子層活動一：第八頁，共三十一頁。磷脂分子在細胞膜上如何(rúhé)分布？（細胞膜內(nèi)外都是液體有水的環(huán)境？）活動二：第九頁，共三十一頁。

1925年荷蘭科學(xué)家Gorter和Grendel用丙酮從人的紅細胞中提取脂質(zhì)，在空氣—水界面上鋪成單層分子。發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)展開層后的脂單層面積是紅細胞的表面積的2倍。結(jié)論(jiélùn)：材料4細胞膜中的脂質(zhì)（磷脂）分子排列為連續(xù)的雙分子層第十頁，共三十一頁。時間：1959年實驗(shíyàn)：羅伯特森用電鏡了觀察到了清晰的細胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三層結(jié)構(gòu)。結(jié)論：

注：蛋白質(zhì)電子密度高顯黑色發(fā)暗，磷脂分子(fēnzǐ)的電子密度低發(fā)亮。生物膜為蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)三層統(tǒng)一的靜態(tài)結(jié)構(gòu)材料5：羅伯特森實驗第十一頁，共三十一頁。單位(dānwèi)膜模型無法解釋的現(xiàn)象第十二頁，共三十一頁。時間：1970年實驗：弗雷和埃迪登(Frye和Edidin)將人和鼠的細胞膜蛋白分別用紅、綠熒光標(biāo)記(biāojì)后，讓兩種細胞融合，雜交細胞的一半發(fā)紅色熒光、另一半發(fā)綠色熒光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種顏色的熒光均勻分布。材料7第十三頁，共三十一頁。誘導(dǎo)融合人細胞(xìbāo)鼠細胞(xìbāo)熒光標(biāo)記蛋白質(zhì)40分鐘后37℃雜交細胞熒光標(biāo)記的小鼠細胞和人細胞融合試驗示意圖第十四頁，共三十一頁。磷脂分子的運動第十五頁，共三十一頁。實驗(shíyàn)表明：細胞膜具有流動性。問題：1.該實驗表明什么？

白細胞吞噬細菌的過程；變形蟲的偽足運動現(xiàn)象；受精時細胞的融合過程；動物細胞分裂時細胞膜的縊裂過程；動物細胞吸水膨脹和失水皺縮；植物細胞的質(zhì)壁分離等。

2.根據(jù)已有的生物知識或生活經(jīng)驗，你能列舉(lièjǔ)哪些證明細胞膜具有流動性的證據(jù)。第十六頁，共三十一頁。冰凍蝕刻電鏡技術(shù)觀察(guānchá)的蛋白質(zhì)分布模型

標(biāo)本用干冰(gānbīng)（液氮）冰凍后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面蛋白質(zhì)

、

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在磷脂雙分子層中鑲在貫穿嵌入小鼠肝細胞膜冰凍蝕刻的電鏡照片材料6：冰凍時刻電子顯微發(fā)第十七頁，共三十一頁。

時間(shíjiān)：1972年桑格()和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型——流動鑲嵌模型，為多數(shù)人所接受。材料6：流動鑲嵌模型第十八頁，共三十一頁。細胞膜的組成成分？細胞膜的基本(jīběn)支架？蛋白質(zhì)分子在磷脂雙分子層上如何排布的？細胞膜的結(jié)構(gòu)特點？二、流動鑲嵌模型(móxíng)的基本內(nèi)容第十九頁，共三十一頁。桑格和尼克森流動(liúdòng)鑲嵌模型磷脂分子磷脂雙分子層蛋白質(zhì)分子糖蛋白第二十頁，共三十一頁。蛋白質(zhì)請根據(jù)蛋白質(zhì)的三種存在形式構(gòu)建蛋白質(zhì)分子(fēnzǐ)在磷脂雙分子(fēnzǐ)層中的排布模型活動主題四：第二十一頁，共三十一頁。

1972年，桑格和_______提出(tíchū)了______________。

1970年，熒光標(biāo)記小鼠細胞和人細胞融合實驗(shíyàn)，指出細胞膜具有__________；

1959年羅伯特森提出的“三明治”結(jié)構(gòu)模型：所有生物膜都由_______________________三層結(jié)構(gòu)；

20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由_______________組成；

19世紀(jì)末，歐文頓的實驗和推論：膜由_____組成的；一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程脂質(zhì)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)流動性尼克森流動鑲嵌模型第二十二頁，共三十一頁。1、生物膜的組成(zǔchénɡ)：2、生物膜的基本(jīběn)骨架：3、蛋白質(zhì)分子存在形態(tài)：4、生物膜的結(jié)構(gòu)特點：主要由蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成磷脂雙分子層（親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性尾部朝向內(nèi)側(cè)）。有鑲在表面、嵌入、貫穿三種，外側(cè)的蛋白質(zhì)分子與糖類結(jié)合形成糖被。體現(xiàn)了生物膜的不對稱性。（糖被與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）流動性（磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子都是運動的）二、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程第二十三頁，共三十一頁。小提示

細胞膜的化學(xué)成分主要是磷脂和蛋白質(zhì)，此外，還有少量糖類(tánɡlèi)。其中，脂質(zhì)約占總量的50%，蛋白質(zhì)約占40%，糖類約占2%~10%。第二十四頁，共三十一頁。討論(tǎolùn)：1.生物膜的流動鑲嵌模型是不是就完美無缺了呢？

流動鑲嵌模型是目前人們(rénmen)普遍認同的，但它無法完美地回答生物膜的所有功能。所以后來不斷提出一些新的模型，如Wallach于1975年提出晶格鑲嵌模型；Jain和White于1977年提出板塊鑲嵌模型等。迄今為止，已提出的生物膜結(jié)構(gòu)模型達幾十種之多。生物膜的結(jié)構(gòu)模型雖然有很多種，但被廣泛接受的結(jié)構(gòu)模型基本內(nèi)容是趨向一致的，其要點和特點基本相同，主要包括膜的分子組成和結(jié)構(gòu)特征。第二十五頁，共三十一頁。2003年度諾貝爾化學(xué)獎授予兩名研究膜蛋白的美國(měiɡuó)科學(xué)家，這是自1991年來諾貝爾獎第三次頒發(fā)給與細胞膜蛋白質(zhì)有關(guān)的研究成果

。

科學(xué)(kēxué)無止境皮特·阿格雷羅德里克·麥金農(nóng)第二十六頁，共三十一頁。例題：實驗結(jié)果表明，細胞開始融合時，人、鼠細胞的表面抗原“涇渭分明”，各自只分布于各自的細胞表面；但在融合之后，兩種抗原就平均地分布在融合細胞的表面了(如下(rúxià)圖)。請分析問答以下問題：第二十七頁，共三十一頁。(1)細胞融合的實驗表明了組成細胞膜的

分子是可以運動的，由此也證明了細胞膜具有

的特點。(2)在細胞融合實驗中，一種抗體只能與相應(yīng)的抗原結(jié)合(jiéhé)，說明了這類物質(zhì)在分子結(jié)構(gòu)上具有

性。(3)細胞融合實驗若在20℃條件下進行，則兩種表面抗原平均分布的時間大大延長，這說明

。答案：(1)蛋白質(zhì)流動性(2)特異(3)溫度較高時，蛋白質(zhì)分子的運動速度較快第二十八頁，共三十一頁。1、細胞膜的流動(liúdòng)鑲嵌模型與蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型的最大的不同是A、流動鑲嵌模型(móxíng)認為細胞膜具有一定的流動性課堂反饋D、蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型認為細胞膜具有透過性C、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有選擇性B、蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型認為細胞膜具有一定的流動性第二十九頁，共三十一頁。2、變形蟲的任何部位都能伸出偽足(wěizú)，這一生理過程的完成依賴于細胞膜的A