生物必修一(00001)(00003)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

第二節(jié)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型

主講老師：陳福民第1頁第1頁一個(gè)物質(zhì)或物體結(jié)構(gòu)，事實(shí)上是指其構(gòu)成成份之間組合形式。要弄清一個(gè)物質(zhì)或物體結(jié)構(gòu)，首先要弄清它構(gòu)成成份。問題細(xì)胞膜構(gòu)成成份是什么呢？第2頁第2頁歐文頓的實(shí)驗(yàn)時(shí)間：19世紀(jì)末（1895年）試驗(yàn)：歐文頓(E.Overton)用500各種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞通透性進(jìn)行上萬次試驗(yàn)，發(fā)覺細(xì)胞膜對不同物質(zhì)通透性是不同：能夠溶于脂質(zhì)物質(zhì)比不能溶于脂質(zhì)物質(zhì)更容易經(jīng)過細(xì)胞膜。提出假說：膜成份中有脂質(zhì)●●不溶于脂質(zhì)物質(zhì)溶于脂質(zhì)物質(zhì)細(xì)胞膜第3頁第3頁時(shí)間：20世紀(jì)初試驗(yàn)：科學(xué)家第一次將膜從哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞中分離出來?；瘜W(xué)分析表明：膜主要成份是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)證實(shí)：歐文頓假說是正確第4頁第4頁問題脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是如何構(gòu)成膜呢？第5頁第5頁時(shí)間：1925年

試驗(yàn)：兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮（一個(gè)有機(jī)溶劑，能夠溶解脂質(zhì)）從人紅細(xì)胞膜中提取脂質(zhì)，在空氣－水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層面積正好為紅細(xì)胞表面積2倍。得出結(jié)論：細(xì)胞膜中脂質(zhì)分子為兩層荷蘭科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)第6頁第6頁磷脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)第7頁第7頁水空氣問題科學(xué)家是如何從這一現(xiàn)象中得出“磷脂在細(xì)胞膜中必定是雙層排列”這一假說呢？第8頁第8頁磷脂分子在細(xì)胞膜中排列水水水水水水第9頁第9頁問題蛋白質(zhì)在脂質(zhì)雙分子層中是如何分布呢？第10頁第10頁

標(biāo)本用干冰等冰凍。后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面。蛋白質(zhì)鑲在、嵌入、橫跨在磷脂雙分子層中。蛋白質(zhì)在膜中分布是不對稱冰凍蝕刻電子顯微法第11頁第11頁羅伯特森的實(shí)驗(yàn)和假說時(shí)間：20世紀(jì)50年代

試驗(yàn)：20世紀(jì)40年代，有學(xué)者推測脂質(zhì)兩邊各覆蓋著蛋白質(zhì)。50年代，電子顯微鏡誕生，科學(xué)家用它來觀測細(xì)胞膜。1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細(xì)胞膜清楚暗－亮－暗三層結(jié)構(gòu)（如圖示）。他結(jié)合其它科學(xué)家工作，大膽提出生物膜模型（也被稱為“三明治”結(jié)構(gòu)模型）。

主要內(nèi)容：膜主體是連續(xù)脂雙分子層，所有生物膜都由蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電鏡下亮層是脂質(zhì)，暗層是蛋白質(zhì)。他把生物膜描述為靜態(tài)、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)，也稱為“單位膜模型”。第12頁第12頁問題這樣結(jié)構(gòu)模型能解釋膜功效嗎？結(jié)構(gòu)與功效相適應(yīng)基本生物學(xué)觀點(diǎn)第13頁第13頁紅色熒光染料標(biāo)識(shí)人細(xì)胞表面蛋白質(zhì)細(xì)胞融合綠色熒光染料標(biāo)識(shí)鼠細(xì)胞表面蛋白質(zhì)雜交細(xì)胞37℃40min科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)時(shí)間：1970年得出結(jié)論：細(xì)胞膜含有流動(dòng)性試驗(yàn)：第14頁第14頁單位膜模型缺點(diǎn)：單位膜模型認(rèn)為：膜是靜止；試驗(yàn)或事實(shí)證實(shí)：膜是運(yùn)動(dòng)；膜是統(tǒng)一不同膜功效不同決定不同膜結(jié)構(gòu)不同單位膜模型不能較好地解釋膜各種功效問題如何對這一模型進(jìn)行修正，從而能更加好地表達(dá)結(jié)構(gòu)與功效相適應(yīng)特點(diǎn)呢？第15頁第15頁第16頁第16頁流動(dòng)鑲嵌模型的基本內(nèi)容1、磷脂雙分子層構(gòu)成膜基本支架，磷脂含有流動(dòng)性。2、蛋白質(zhì)分子有鑲在磷脂雙分子層表面，有部分或所有嵌入磷脂雙分子層中，有橫跨整個(gè)磷脂雙分子層。（這表達(dá)了膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外不對稱性）。大多數(shù)蛋白質(zhì)分子能夠運(yùn)動(dòng)。第17頁第17頁小資料細(xì)胞膜通道研究突破諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)，以表彰他們在細(xì)胞膜通道方面做出開創(chuàng)性奉獻(xiàn)。阿格雷得獎(jiǎng)是由于發(fā)覺了細(xì)胞膜水通道，而麥金農(nóng)奉獻(xiàn)主要是在細(xì)胞膜離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究方面。他們發(fā)覺闡明了鹽分和水如