生物膜的流動鑲嵌模型

生物膜的流動鑲嵌模型第1頁/共35頁細胞膜的功能有哪些？問題探討塑料袋普通布彈力布其他……用結構跟功能相適應的觀點分析，用哪種材料做細胞膜更適于體現(xiàn)細胞膜的功能？細胞膜具有：1.分隔2.控制物質的進出3.信息交流彈力布能完全表現(xiàn)細胞膜的功能嗎？第2頁/共35頁開篇：

從生理功能入手的科學研究第3頁/共35頁從生理功能入手的科學研究19世紀末，歐文頓（E.Overton）在研究各種未受精卵細胞的透性實驗不溶于脂質的物質溶于脂質的物質細胞膜從實驗現(xiàn)象能推測出什么結論呢？思考與討論:最初認識到生物膜是由脂質組成的，是通過對實驗現(xiàn)象的推理分析還是通過膜成分的提取和鑒定？在推理分析得出結論后，還有必要對膜的成分進行提取、分離和鑒定嗎？膜是由脂質組成最初依據實驗現(xiàn)象和有關知識，經過嚴謹的推理和大膽的想像，提出設想，是一種常見的科學方法。假說還需要通過實驗觀察來證實。提出假說第4頁/共35頁20世紀初，科學家將細胞膜從哺乳動物的成熟的紅細胞中分離出來，化學分析膜表明：實驗證據從生理功能入手的科學探究膜的主要成分是脂質和蛋白質脂質和蛋白質是怎樣組合形成膜的呢？問題：第5頁/共35頁繼承篇：

單位膜模型的提出第6頁/共35頁單位膜模型的提出小資料磷脂是組成細胞的主要脂質，是一種由甘油、脂肪酸、和磷酸等所組成的分子。它有一個親水磷酸“頭”部，和一個疏水的脂肪酸的“尾”部。想一想：磷脂分子在空氣-水界面上會怎么樣鋪展？親水“頭部”水空氣親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾巴”遠離水，朝向空氣的一面，在水空氣界面上鋪展成單分子層。疏水“尾部”第7頁/共35頁水水D水水E水C水水水A水B水單位膜模型的提出細胞膜的兩側都有水環(huán)境存在，同學們嘗試著大膽的推測和想象一下在這樣的環(huán)境中，磷脂分子在細胞膜中可能是怎樣排布的呢？推測第8頁/共35頁單位膜模型的提出實驗證據1925年兩位荷蘭科學家用丙酮（一種有機溶劑）從一定數量的紅細胞中抽提脂類，在空氣-水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍脂質分子必然排列為連續(xù)的兩層GORTER脂單分子層=2×第9頁/共35頁單位膜模型的提出蛋白質位于細胞膜的什么位置呢？推測？？……40年代，曾經有學者推測蛋白質覆蓋在脂質的兩邊假說問題：第10頁/共35頁單位膜模型的提出1959年，羅伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜電鏡下的照片，顯示暗-明-暗三層結構。實驗證據蛋白質的電子密度高，在電鏡下顯暗色；磷脂分子的電子密度低，顯亮色。蛋白質蛋白質脂質單位膜模型第11頁/共35頁單位膜模型無法解釋的現(xiàn)象第12頁/共35頁植物細胞質壁分離現(xiàn)象第13頁/共35頁第14頁/共35頁“蛋白質—脂質—蛋白質”單位膜模型有什么不足？把生物膜描述為靜態(tài)的剛性結構，這顯然與膜功能的多樣性相矛盾.第15頁/共35頁開拓篇：

新技術帶來新模型膜能運動嗎？如果運動，膜上的蛋白質又該位于什么位置？第16頁/共35頁跨膜蛋白外周蛋白嵌入蛋白新技術帶來新模型蛋白質在膜中的分布是不對稱的科學家關于蛋白質在細胞膜上存在的三種方式的概括：鑲在膜表面嵌在膜中貫穿膜標本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。第17頁/共35頁新技術帶來新模型用熒光染料標記某種物質，利用其熒光特性，來反應研究對象的相關信息。熒光標記技術膜上的蛋白質可以運動第18頁/共35頁新技術帶來新模型小資料磷脂分子的運動細胞膜具有流動性第19頁/共35頁新技術帶來新模型在新的觀察和實驗證據的基礎上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型———流動鑲嵌模型，為多數人所接受。流動鑲嵌模型第20頁/共35頁流動鑲嵌模型基本內容的總結:1、生物膜的組成：2、生物膜的基本骨架：3、蛋白質分子存在形態(tài)：4、生物膜的結構特點：主要由蛋白質和脂質組成磷脂雙分子層（親水性頭部朝向兩側，疏水性尾部朝向內側）。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（磷脂分子和大多數蛋白質分子都是運動的）第21頁/共35頁注意：第22頁/共35頁思考：

單位膜模型與流動鑲嵌模型有何異同？第23頁/共35頁生物膜的流動鑲嵌模型是否已完美無缺呢？？？？第24頁/共35頁

2003年度諾貝爾化學獎授予兩名研究細胞膜的美國科學家阿格雷和麥金農。以表彰他們在細胞膜物質運輸的通道方面所做的貢獻。

不斷完善和發(fā)展的流動鑲嵌模型第25頁/共35頁新篇章：

人類對自然界的認識永無止境，對膜的研究將更加細致入微……第26頁/共35頁現(xiàn)象觀察：19世紀末，歐文頓發(fā)現(xiàn)

物質更容易透過細胞膜。提出假說：

。實驗證明：20世紀初，對膜的化學分析結果指出膜主要由

和

組成。提出問題：脂質和蛋白質是怎樣形成膜的呢？實驗探究：

1925年荷蘭科學家測得膜單分子層恰為紅細胞表面積的2倍，提出

.1959年羅伯特森提出的單位膜模型：所有生物膜都由

三層結構。提出新問題：如果膜是靜態(tài)的，細胞的一些復雜功能又怎樣解釋呢？組織新探究：1970年，熒光標記小鼠細胞和人細胞融合實驗，指出細胞膜具有

。1972年，桑格和尼克森提出了

?；仡櫍簩ι锬そY構的探索歷程溶于脂質的膜是由脂質組成脂質蛋白質脂質分子排列為連續(xù)的兩層蛋白質-脂質-蛋白質流動性流動鑲嵌模型第27頁/共35頁小結：概念圖基本支架具有流動性有的橫跨整個磷脂雙分子層生物膜大多數可以運動生物膜具有結構特性:

磷脂雙分子層蛋白質分子部分鑲在磷脂雙分子層表面部分或全部嵌入磷脂雙分子層中流動性成分第28頁/共35頁A不要灰心，再來一次！CDB不要灰心，再來一次！不要灰心，再來一次！恭喜你，答對了！再接再厲！知識闖關：第一關人體內的白細胞能進行變形運動，穿出毛細血管壁，吞噬侵入人體內的病菌，這個過程的完成依靠細胞膜的（）選擇透過性保護作用

流動性擴散第29頁/共35頁A不要灰心，再來一次！CDB不要灰心，再來一次！不要灰心，再來一次！恭喜你，答對了！再接再厲！知識闖關：第二關使磷脂特別適于形成細胞膜的原因是（）磷脂是疏水性磷脂是親水性的磷脂能迅速吸水

磷脂既是疏水性的又是親水性的第30頁/共35頁A不要灰心，再來一次！CDB不要灰心，再來一次！不要灰心，再來一次！恭喜你，答對了！再接再厲！知識闖關：第三關細胞膜具有選擇透過性，與這一特性密切相關的成分是（

）磷脂糖蛋白

蛋白質

磷脂、蛋白質第31頁/共35頁據研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇、小分子脂肪酸、維生素D等物質較容易優(yōu)先通過細胞膜，這是因為（）A細胞膜具有一定流動性B細胞膜是選擇透過性C細胞膜的結構是以磷脂分子層為基本骨架D細胞膜上鑲嵌有各種蛋白質分子課堂反饋第32頁/共35頁細胞膜上與細胞識別、免疫反應、信息傳遞和血型決定有著密切關系的化學物質是（）A糖蛋白B