膜的研究是当前细胞生物学和分子生物学的重要膜的研究是当前细胞生物学和分子生物学的重要 课题之一。课题之一。 -引自汪堃仁院士等主编的引自汪堃仁院士等主编的细胞生物学细胞生物学第第2 2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型时间时间时间时间科学家或科学家或 实验实验实验实验 名名 称称实验实验实验实验 内容内容假假说说说说或或结论结论结论结论欧文顿欧文顿两位荷两位荷 兰科学兰科学 家家罗伯特森罗伯特森1919世纪末世纪末19251925年年19591959年年19701970年年19721972年年荧光染料荧光染料 标记实验标记实验桑格和桑格和 尼克森尼克森对植物细胞的通透性进行实验对植物细胞的通透性进行实验 ，发现，发现可以溶于脂质的物质可以溶于脂质的物质更更 易通过细胞膜易通过细胞膜进入细胞进入细胞膜是由脂质膜是由脂质 组成的组成的脂质在空气脂质在空气水界面上铺展成水界面上铺展成 单层分子单层分子发现脂面积是红细胞发现脂面积是红细胞 表面积的表面积的2 2倍倍细胞膜中的细胞膜中的 脂质为连续脂质为连续 的两层的两层在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的 暗暗亮亮暗暗的三层结构的三层结构1 1、生物膜是由、生物膜是由蛋蛋 白质白质脂质脂质蛋白蛋白 质质三层结构构成三层结构构成 2 2、静态静态统一结构统一结构 荧光染料分别标记人、荧光染料分别标记人、 鼠细胞表面膜蛋白，两鼠细胞表面膜蛋白，两 种荧光均匀分布种荧光均匀分布细胞膜上的蛋细胞膜上的蛋 白质是运动的白质是运动的在新的观察和实验证据基础上在新的观察和实验证据基础上流动镶嵌模型流动镶嵌模型对生物膜结构的探索历程磷脂分子的结构亲水疏水应用化学手段分析表明：组成膜的脂质中组成膜的脂质中磷脂磷脂含量最多含量最多尾部头部单层磷脂分子在空气单层磷脂分子在空气- -水界水界 面上怎样分布的？面上怎样分布的？根据细胞膜的内外环境，你根据细胞膜的内外环境，你 认为细胞膜上两层连续的磷认为细胞膜上两层连续的磷 脂分子应该怎么排列？脂分子应该怎么排列？磷脂 双分 子层“蛋白质脂质蛋白质”静态静态模型时间时间：19591959年年 人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.Robertsen） 实验实验：在电镜下看到细胞膜清晰的在电镜下看到细胞膜清晰的暗暗亮亮暗暗的三层结构的三层结构 。小资料小资料( (关于电镜成像关于电镜成像) )电子束照射大分子 物质散射度高，黑暗； 照射小分子物质，散射 度低，光亮。用荧光物质标记细胞表面的蛋白质分子荧光染料标记实验荧光染料标记实验时间时间：19701970年年人物人物：Larry FryeLarry Frye等等实验实验：将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光 标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、 另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均 匀分布匀分布 1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验 证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。二、流动镶嵌模型的基本内容补充： 在细胞膜的外表有糖蛋白，又叫做糖被。还有糖脂。糖蛋白的作用： 有保护、润滑和识别作用；有保护、润滑和识别作用；1 1、基本支架为、基本支架为 ， 2 2、蛋白质、蛋白质 。 3 3结构特点结构特点 。磷脂双分子层磷脂双分子层 或镶嵌或嵌插或或镶嵌或嵌插或横跨磷脂双分子层横跨磷脂双分子层 流动性流动性（1）生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？请说说你的看法。 （2）分析生物膜模型的建立过程，你受到什么启示？ 小组讨论：1 1、细胞膜的细胞膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型与与蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构三层结构模型的最大的模型的最大的不同不同是：是：A A、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性B B、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细胞膜具蛋白质三层结构模型认为细胞膜具 有一定的流动性有一定的流动性C C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性D D、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细胞膜具蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有透过性有透过性课堂反馈2、变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一生理过程的完 成依赖于细胞膜的A 、保护作用 B、 一定的流动性C 、全透性 D、信息交流 3 3、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白质、蛋白质 C C、甘油、甘油 D D、无机盐离子、无机盐离子A AB BC C利用生活中的废旧物品，尝试 制作生物膜的立体结构模型。时间时间：19251925年年人物人物：荷兰科学家：荷兰科学家GorterGorter和和GrendelGrendel实验实验：用丙酮：用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气从人的红细胞中提取脂质，在空气水水 界面上铺成界面上铺成单层分子单层分子。发现展开层后的脂单层面。发现展开层后的脂单层面积是红积是红 细胞的表面积的细胞的表面积的2 2倍倍提出假说提出假说：实验三实验三细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的设问： 假如你是当时的科学家，当你做实验时发现单分子的磷脂分 子正好是红细胞的两倍时，大胆地展开你的想象力，你能做出什么 假说？ 那这两层磷脂分子在细胞中又是怎样排布的呢？细胞膜应两 面都处于水环境中，所以讨论得到正确的排布方式是怎样的？形成 什么样的结构呢？设计实验进行实验得出结论 实验结果观察现象 提出问题 作出假说 脂溶性物质比非脂溶性 物质更容易通过细胞膜 细胞膜的成分是什么？ 细胞膜是由脂质组成的。从细胞膜中提取到大量磷脂。 细胞膜是由脂质组成的提取细胞膜进行化学检测2020世纪初红细胞膜化学分析世纪初红细胞膜化学分析1、最初对细胞膜的 认识，是通过对现象 的推理分析还是通过 对膜成分的提取与分 离？在得到结论之后 还有必要对膜的成分 进行提取、分离和鉴 定吗？ 2、为什么一开始不 对生物膜直接进行提 取、分离和鉴定呢？时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万次的实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。