生物的流動鑲嵌模型

生物的流動鑲嵌模型第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六吸水漲破膜是系統(tǒng)的邊界膜具有一定的彈性第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六正常的洋蔥表皮細胞明顯發(fā)生質壁分離的洋蔥表皮細胞細胞膜和其它生物膜都是選擇透過性膜。植物細胞的吸水與失水實驗第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六一、對生物膜結構的探索歷程時間：19世紀末實驗：歐文頓(E.Overton)曾用500多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次實驗，發(fā)現(xiàn)細胞膜對不同物質的通透性是不一樣的：凡是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進入細胞。資料一●●不溶于脂質的物質溶于脂質的物質細胞膜提出假說：膜是由脂質組成的第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六資料二時間：20世紀初實驗：科學家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，進行了化學分析。吸水漲破化學分析表明：膜的主要成分是脂質和蛋白質。歐文頓推論是否正確呢？細胞膜中除含有脂質外，還有沒有其他成分呢？

第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六資料三時間：1925年歐文·朗繆爾實驗：兩位荷蘭科學家用丙酮（一種有機溶劑，可以溶解脂質）從人的紅細胞膜中提取脂質，在空氣－水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰好為紅細胞表面積的2倍。結論：細胞膜中的脂質分子必然排列成兩層。s2S第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六親水頭部疏水尾部磷脂分子結構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，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六思考：磷脂分子在空氣-水界面上會怎么樣鋪展？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？水空氣親水的“頭部”與水接觸，疏水的“尾部”遠離水，朝向空氣的一面，在空氣-水界面上鋪展成單分子層。大膽猜測：第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六細胞膜的磷脂分子的排列方式第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六除了脂質外，蛋白質也是細胞膜的成分。那么，蛋白質位于細胞膜的什么位置呢？資料四20世紀40年代，曾經有學者推測脂質兩邊各覆蓋著蛋白質，但直到50年代，電子顯微鏡的誕生，科學家用它來觀察細胞膜。時間、人物：1959年羅伯特森（J.D.Robertsen）實驗：電子顯微鏡是用電子束照射被檢樣品，由于電子與不同物質發(fā)生碰撞而產生不同散射度。因蛋白質電子密度高，故顯暗帶，磷脂分子電子密度低則呈亮帶。第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六暗—亮—暗三明治的結構（暗是什么？亮是什么？）靜態(tài)的蛋白質—脂質—蛋白質三層結構模式圖第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六思考：“三明治”結構模型有什么不足？靜態(tài)的蛋白質—脂質—蛋白質三層結構受到質疑?失水吸水漲破第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六白細胞吞噬病毒的過程第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六資料五時間：1970年實驗：將人和鼠的細胞膜用不同的熒光染料標記后，讓兩種細胞融合，雜交細胞一半發(fā)紅光、另一半發(fā)綠光，放置一段時間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光染料均勻分布。誘導融合40分鐘后370C人細胞鼠細胞熒光標記蛋白質第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六結論:細胞膜具有流動性第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六資料六1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎上，提出了為大多數(shù)人所接受的流動鑲嵌模型。流動鑲嵌模型

第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六一、對生物膜結構的探索歷程

19世紀末：歐文頓發(fā)現(xiàn)脂溶性物質易通過細胞膜→膜是由

組成的?20世紀初：化學分析表明膜的主要成分是?1925年：從紅細胞中提取的脂質鋪展成單分子層后是紅細胞表面積的2倍→膜中的脂質分子排列為?1959年：電鏡下細胞膜呈現(xiàn)清晰的暗—亮—暗三層結構→生物膜是由

三層結構構成?1970年：人鼠細胞雜交實驗→細胞膜具有?1972年：桑格和尼克森提出了生物膜的脂質脂質和蛋白質連續(xù)的2層蛋白質－脂質－蛋白質一定流動性流動鑲嵌模型第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六蛋白質磷脂雙分子層糖蛋白第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六1、磷脂雙分子層構成膜的基本支架。（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側，疏水性的尾部朝向內側）是輕油般的流體，具有流動性。2、蛋白質分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結構內外的不對稱性）二、流動鑲嵌模型的基本內容第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六生物膜的結構示意圖磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本骨架蛋白質分子嵌入在磷脂雙分子層外側鑲嵌在磷脂雙分子層兩側橫跨（貫穿）磷脂雙分子層第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六蛋白質分子：①有的鑲在磷脂雙分子層表面，②有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，③有的橫跨整個磷脂雙分子層。（體現(xiàn)了膜結構內外的不對稱性）磷脂雙分子層---基本支架1、生物膜中脂質和蛋白質的分布：第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六3、大多數(shù)的蛋白質分子也是可以運動的。（也體現(xiàn)了膜的流動性）4、細胞膜外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被與細胞識別、胞間信息交流等有密切聯(lián)系）第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六2.生物膜的結構特點——具有一定的流動性結構基礎（原因）：構成膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質分子不是靜止的，而是可以運動的。第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六3.生物膜的流動性和選擇透過性的關系(1)區(qū)別：具有一定的流動性是生物膜的結構特點；選擇透過性是生物膜的功能特性。(2)聯(lián)系：生物膜的流動性是選擇透過性的結構基礎，膜只有具有流動性，才能實現(xiàn)選擇透過性。第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六1.細胞膜的結構特點是（）A.能主動運輸某些物質B.具有一定的流動性C.由磷脂和蛋白質組成D.具有選擇透過性思路解析：回答此題首先應該清楚細胞膜的化學組成、結構特點、特性、功能等。細胞膜的主要成分是磷脂和蛋白質；細胞膜的結構特點是具有一定的流動性；細胞膜的功能（生理）特性是具有選擇透過性（不同于一般的化學半透膜）；細胞膜的功能是與物質交換、細胞識別、分泌、排泄、免疫等有密切關系。如果不清楚上述知識，則很容易出錯。B第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六解析：細胞膜的流動性是指構成細胞膜的磷脂和蛋白質都具有流動性。2.細胞膜具有流動性是指（）A.整個細胞膜具有流動性B.細胞膜上的磷脂是靜止的，蛋白質具有流動性C.細胞膜中磷脂和蛋白質都具有流動性D.細胞膜上的蛋白質是靜止的，磷脂具有流動性C第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六3.食物中的大分子物質，只有經消化后才能被小腸上皮細胞吸收的原因是（）

A.小腸中有各種消化酶

B.消化后的物質才溶于水

C.細胞膜主要由磷脂和蛋白質組成

D.細胞膜是選擇透過性膜

思路解析：大分子物質是不容易進入細胞的，因為細胞的細胞膜具有選擇透過性，小分子、離子等細胞所需要的物質可進入細胞，大分子的物質、有害物質、細菌、病毒等不容易進入細胞。

D第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六

4.葡萄糖經小腸黏膜上皮進入毛細血管，需透過的磷脂分子層數(shù)是（）

A.4層B.6層C.8層D.10層

思路解析：小腸黏膜是由單層上皮細胞構成，葡萄糖穿過它時要經過2層細胞膜；進入毛細胞血管時，要經過毛細血管壁（單層上皮細胞）又要經過2層細胞膜；一共4層膜。而流動鑲嵌模型告訴我們，生物膜以磷脂雙分子層作為基本支架，因此共需透過8層磷脂分子。C第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六5.用綠色和紅色兩種熒光染料分別標記鼠和人的體細胞，讓其膜蛋白著色，然后使人、鼠細胞融合。在熒光顯微鏡下觀察，剛融合的細胞一半發(fā)紅色熒光，一半發(fā)綠色熒光。將融合細胞放在0℃下培養(yǎng)40min，發(fā)現(xiàn)細胞仍然保持一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。而將融合后的細胞放在37℃下培養(yǎng)40min結果兩種熒光逐漸混雜并均勻分布開來（如圖）。請分析作答：（1）這個實驗說明了細胞膜具有

性，這種特點是由于

。（2）將融合細胞置于0℃下培養(yǎng)40min，細胞仍然一半發(fā)紅色熒光，另一半發(fā)綠色熒光。其合理的解釋是

。第30頁，共31頁，2023年，2月20日，星期六解析：本題考查細胞的結構特點及其與功能的關系。由于組成細胞膜的磷脂和蛋白質分子大都可以運動，因此，細胞膜在結構上具有一定的流動性。溫度、細胞的含水量等能影響磷脂分子和蛋白質分子的運動，因此，只有在適宜的條件下才能體現(xiàn)出細胞膜的流動性。答案：（1）一定的流動組成細胞膜的磷脂和蛋白質分子大都可以運動（2）只有在適宜的條件下才能體現(xiàn)出細胞膜的流動性（1）這個實驗說明