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对生物膜结构的探索历程问题的提出实验观察提出假说实验验证引出新问题实验探究为什么生物膜能控制物质的进出？这与生物膜的结构有什么关系 ？细胞膜对不同物质通透性不同，溶于脂质的物质更容易通过。膜由脂质组成分离哺乳动物红细胞的膜，分析其化学成分主要为脂质和蛋白质脂质和蛋白质如何构成细胞膜？脂质在细胞膜中如何排列？蛋白质在细胞中如何分布？流动镶嵌模型“单位膜”模型建立模型完善模型磷脂是一种由甘油、脂肪酸 和磷酸所组成的分子 ， 磷酸 “ 头” 部是亲水的，脂肪酸“尾” 部是疏水的。 磷脂分子探究一：根据磷脂分子的结构特点，展开你的想 像力，尝试构建磷脂分子在空气水界面中的模型要求：1. 前后两桌为一小组。2. 小桶内不同颜色的橡皮泥代表膜上的不同成 分，包装还没打开的那种用来做磷脂分子，一小块 橡皮泥可以做2-3个磷脂分子。3.组长分工要明确，小组成员间通力合作，看 哪一组又快又好地完成模型构建任务。4.展示成果时，声音要哄亮，简明扼要地描述 本组想法。对生物膜结构的探索程磷脂分子排列为单分子层资料1 朗姆瓦的实验1917年,朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯和水中，当苯 挥发完以后，磷脂分子在空气与水的界面上分布散乱，经过 推挤排列成了单层，而且每个磷脂分子的头部浸入水中，尾 部浮于水面。探究二：细胞膜的两侧均为水环境，细胞膜中 的磷脂分子又会如何排列？请构建模型。对生物膜结构的探索历程资料2 荷兰科学家的实验1925年，荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德F.Grendel ，用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞 膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得 单分子层的面积约为红细胞表面积的2倍结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层对生物膜结构的探索历程探究三：根据膜中蛋白质的功能，大胆想像蛋 白质分子在膜中的位置，继续完善模型资料3：罗伯特森的实验1959年电镜下观察到的细胞膜 暗亮暗的三层结构，并构建了 “单位膜”模型。超薄切片技术获得的细胞膜照片对生物膜结构的探索历程生物膜都由蛋白质磷脂蛋白质 三层结构构成结论：蛋白质分子都覆盖在磷脂 双分子层的两侧; 构成细胞膜的蛋白质分子和磷 脂分子都是静止不动的。特点特点：不足： 难以解释原生质层的伸缩、 细胞生长、变形虫运动、白 细胞吞噬病菌病毒等现象标本用干冰等冰冻后用冷刀断开，升温后暴 露断裂面。蛋白质分布不规则，或镶在、或嵌入、或 贯穿在磷脂双分子层中。资料4 冰冻蚀刻电子显微法对生物膜结构的探索思考：蛋白质在生物膜中的分布有什么特点？资料5：磷脂分子的运动对生物膜结构特点的探索资料6：人-鼠细胞融合实验资料5、6表明什么？对生物膜结构特点的探索 诱导融合40分钟后人细胞鼠细胞荧光标记 的蛋白质细胞膜中的磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的 ，因此细胞膜具有一定的流动性。2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国 科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞 膜蛋白质有关的研究成果 。 皮特阿格雷罗德里克麦金农