第2節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型1

從生理功能入手的科學(xué)探究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(zhì)的物質(zhì)溶于脂質(zhì)的物質(zhì)細胞膜從實驗現(xiàn)象能推測出什么結(jié)論呢？膜是由脂質(zhì)組成一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程本文檔共35頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\8點12分20世紀初，科學(xué)家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，化學(xué)分析膜表明：實驗證據(jù)從生理功能入手的科學(xué)探究膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)是怎樣組合形成膜的呢？問題：本文檔共35頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\8點12分小資料磷脂是組成細胞的主要脂質(zhì)，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”疏水“尾部“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。本文檔共35頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\8點12分實驗證據(jù)1925年Gorter和Grendel用丙酮（一種有機溶劑）從一定數(shù)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(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層GORTER本文檔共35頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\8點12分蛋白質(zhì)位于細胞膜的什么位置呢？推測？？……40年代，曾經(jīng)有學(xué)者推測蛋白質(zhì)覆蓋在脂質(zhì)的兩邊假說問題：本文檔共35頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\8點12分透射電子顯微鏡（REM）1959年，羅伯特森（J.D.Robertson）用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細胞膜電鏡下的照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)。實驗證據(jù)蛋白質(zhì)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(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)三明治模型本文檔共35頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\8點12分變形蟲的變形運動變形蟲在吞噬草履蟲三明治模型無法解釋的現(xiàn)象本文檔共35頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\8點12分新技術(shù)帶來新模型蛋白質(zhì)在膜中的分布是不對稱的科學(xué)家關(guān)于蛋白在細胞膜上存在的三種方式的概括：在膜表面嵌在膜中穿透膜本文檔共35頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\8點12分小鼠細胞和人細胞融合實驗時間：1970年人物：費雷和埃迪登等實驗：將人和鼠的細胞膜蛋白質(zhì)用不同熒光染料標(biāo)記后融合本文檔共35頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\8點12分1）、推翻靜止模型的觀點細胞膜具有流動性2）、提出新的細胞膜模型流動鑲嵌模型本文檔共35頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\8點12分

1972年，桑格和尼克森在新的觀察和實驗證據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了流動鑲嵌模型。本文檔共35頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\8點12分1、磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架。（其中磷脂分子的親水性頭部朝向兩側(cè)，疏水性的尾部朝向內(nèi)側(cè)）二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容本文檔共35頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\8點12分2、蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)內(nèi)外的不對稱性）本文檔共35頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\8點12分4、大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子也是可以運動的。（也體現(xiàn)了膜的流動性）5、細胞膜外表，有一層由細胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)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）3、磷脂分子是可以運動的，具有流動性。（其分子的運動有多種形式）本文檔共35頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\8點12分生物膜的組成及特點：

1、化學(xué)組成：膜主要由

構(gòu)成，其基本支架是

。2、結(jié)構(gòu)特點：組成膜的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)具

，蛋白質(zhì)在磷脂雙分子層上分布是

。3、功能特點：生物膜是一種

膜。這種膜可以讓水分子自由通過，一些離子和小分子可以通過，而其他則不能通過。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)磷脂雙分子層流動性不對稱的選擇透過性本文檔共35頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\8點12分O2、CO2、苯、N2水、甘油乙醇葡萄糖氨基酸核苷酸H+、K+Na+、Ga2+Mg2+、HCO3ˉO2、CO2、N2、苯水、甘油乙醇、葡萄糖氨基酸核苷酸H+、K+Na+、Ga2+Mg2+、HCO3ˉ細胞膜主要成分：磷脂和蛋白質(zhì)成分：磷脂脂雙層膜本文檔共35頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\8點12分問題探討：P701、從圖上可以看出，氧氣、二氧化碳、氮氣、苯（脂溶性的）等小分子很容易通過合成的脂雙層；水、甘油、乙醇等較小的分子也可以通過；氨基酸、葡萄糖等較小的有機分子和帶電荷的離子則不能通過合成的脂雙層。2、葡萄糖不能通過人工合成的無蛋白的脂雙層，但小腸上皮細胞能大量吸收葡萄糖。3、通過此圖還可以聯(lián)想得出，細胞需要的離子是否也通過細胞膜上的蛋白質(zhì)來運輸?shù)葐栴}。小腸上皮細胞上有能轉(zhuǎn)運葡萄糖的蛋白質(zhì)。推測：本文檔共35頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\8點12分——物質(zhì)順濃度梯度進出細胞的擴散

一：被動運輸

提出問題：被動運輸中的擴散和物理上的擴散是否相似？自由擴散與協(xié)助擴散有什么異同？3為什么自由擴散和協(xié)助擴散被統(tǒng)稱為被動運輸？共同點：都是順濃度梯度進行的,不需要消耗能量不同點：前者不需要載體蛋白的協(xié)助，后者必須載體蛋白的協(xié)助才能實現(xiàn)因為自由擴散和協(xié)助擴散都是順濃度梯度進行的不需要消耗能量，所以統(tǒng)稱為被動運輸。相似,物質(zhì)均為順濃度梯度的運輸類型：自由擴散、協(xié)助擴散兩種本文檔共35頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\8點12分物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?、自由擴散2、協(xié)助擴散ab運輸速度物質(zhì)濃度自由擴散協(xié)助擴散本文檔共35頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\8點12分麗藻細胞液與池水的多種離子濃度比人紅細胞中鉀離子的濃度比血漿高30倍；鈉離子的濃度只有血漿的1／6；甲狀腺濾泡上皮細胞內(nèi)碘的濃度比血液高20—25倍。資料：本文檔共35頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\8點12分從低濃度到高濃度；需要載體蛋白的協(xié)助；需要能量（ATP)。二：主動運輸——物質(zhì)逆濃度梯度進出細胞的運輸如：Na+、K+、Ca2+、Mg2+等離子通過細胞膜；葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細胞。本文檔共35頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\8點12分第4節(jié)——物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞轿镔|(zhì)運輸?shù)姆较颉＜毎?nèi)外物質(zhì)的濃度。被運輸物質(zhì)的特點。細胞外細胞內(nèi)細胞外細胞內(nèi)本文檔共35頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\8點12分問題討論：1主動運輸與被動運輸?shù)膮^(qū)別是什么？2你認為以上哪種方式對于活細胞完成各項生命活動最重要，為什么？主動運輸：逆濃度梯度運輸，要消耗能量被動運輸：順濃度梯度運輸，不要消耗能量主動運輸本文檔共35頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\8點12分主動運輸?shù)囊饬x：保證了活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細胞有害的物質(zhì)。主動運輸普遍存在于動植物和微生物細胞中。本文檔共35頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\8點12分運輸方式比較項目被動運輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散運輸方向是否需要載體蛋白是否消耗細胞內(nèi)的能量代表例子物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞奖容^順濃度梯度順濃度梯度逆濃度梯度不需要需要需要不消耗不消耗需要消耗氧氣、水、二氧化碳等通過細胞膜葡萄糖通過紅細胞膜葡萄糖、氨基酸通過小腸上皮細胞膜；離子通過細胞膜本文檔共35頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\8點12分影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩?物質(zhì)濃度氧氣濃度溫度自由擴散協(xié)助擴散主動運輸物質(zhì)濃度運輸速率運輸速率物質(zhì)濃度氧氣濃度氧氣濃度運輸速率自由擴散或協(xié)助擴散運輸速率本文檔共35頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\8點12分大分子物質(zhì)和顆粒性物質(zhì)附著在細胞膜上，由細胞膜內(nèi)陷形成小囊，這些物質(zhì)就被包入小囊內(nèi)，然后，小囊從細胞膜上脫離下來形成小囊泡，進入細胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫做胞吞。如人體內(nèi)白細胞的吞噬作用有些物質(zhì)在細胞膜內(nèi)被一層膜所包圍，形成小囊泡，囊泡膜與細胞膜融合在一起，小囊泡逐漸移到細胞表面，并且向細胞外張開，使內(nèi)涵物質(zhì)排出細胞外，這種現(xiàn)象叫做胞吐。如分泌性蛋白的合成和運輸過程大分子物質(zhì)進出細胞的方式胞吞：胞吐：本文檔共35頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\8點12分人體的白細胞能吞噬入侵的細菌、細胞碎片及衰老的紅細胞，這是細胞的什么作用？對于人體有什么意義？胞吞胞吐本文檔共35頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\8點12分協(xié)助擴散自由擴散物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞剑ㄐ》肿雍碗x子）主動運輸

大分子物質(zhì)胞吞胞吐消耗能量順濃度梯度被動運輸載體蛋白課堂小結(jié)本文檔共35頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\8點12分1、下列哪些物質(zhì)進出細胞時與細胞中的核糖體和線粒體密切相關(guān)（）①尿素通過細胞膜②人的紅細胞從血漿中吸收葡萄糖③腎小管上皮細胞吸收原尿中的Na+④小腸絨毛上皮細胞吸收氨基酸A①②

B③④C②③D①②③④一：基礎(chǔ)檢測隨堂訓(xùn)練本文檔共35頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\8點12分2.下圖是胡蘿卜在不同的含氧情況下從硝酸鉀溶液中吸收的曲線。影響A、B兩點和B、C兩點吸收量不同的因素分別是（）

A.載體數(shù)量、能量

B.能量、載體數(shù)量

C.載體數(shù)量、離子濃度

D.能量、離子濃度本文檔共35頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\8點12分二：能力提升1解讀圖表右圖表示的是一個動物細胞內(nèi)外不同離子的相對濃度。分析圖表提供的信息，結(jié)合本章所學(xué)知識，回答問題。1、哪種離子通過主動運輸進入細胞？2、哪種離子通過主動運輸排出細胞？3、你是如何作出以上判斷的？細胞內(nèi)細胞外100150離子濃度/mmol.L－1500Na＋K＋Mg2＋Cl－離子種類K+Mg2+Na+Cl－主動運輸,物質(zhì)逆濃度進行本文檔共35頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\8點12分2根據(jù)下圖所示曲線回答下列問題運輸速率濃度差協(xié)助擴散（1）從圖中可知該種物質(zhì)進入細胞的方式是什么?

（2）從圖中可以看出物質(zhì)通過細胞膜的運輸速度與細胞外濃度的關(guān)系是什么?

（3）上述運輸方式中，加入蛋白酶后曲線是否會發(fā)生變化？為什么？

在一范圍內(nèi),物質(zhì)的運輸速率與外界濃度成正比會,載體受到破壞本文檔共35頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\8點12分3下圖為物質(zhì)出入細胞膜的示意圖，請據(jù)圖回答：（1）A代表______分子；B代表_______；D代表_______。（3）動物細胞吸水膨脹時B的厚度變小，這說明B具有

__________。（4）在a～e的五種過程中，代表被動轉(zhuǎn)運的是________。（5）可能代表氧氣轉(zhuǎn)運過程的是圖中編號____；葡萄糖從腸腔進入小腸上皮細胞的過程是圖中編號______。蛋白質(zhì)磷脂分子糖蛋白流動性b、c、dba本文檔共35頁；當(dāng)前第34頁