第第2节生物膜的流生物膜的流动镶嵌模型嵌模型知识回顾知识回顾1 1、在上一节课中，通过对几种物质跨膜运、在上一节课中，通过对几种物质跨膜运输的实例，我们明白了生物膜具有的功输的实例，我们明白了生物膜具有的功能特性是能特性是 ，能对一些离子，能对一些离子和小分子进行选择性通过。和小分子进行选择性通过。 2 2、你认为生物膜具备的这个特点应该和什、你认为生物膜具备的这个特点应该和什么有关系呢？么有关系呢？ 生物膜的结构选择透过性选择透过性对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程资料资料1时间：时间：18951895年年人物：欧文顿（人物：欧文顿（E.OvertonE.Overton）实验：用实验：用500500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验。次实验。发现：发现：1 1、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索脂质脂质不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜根据物质相似相溶原理，分析上述材料，你能得出什么推论？根据物质相似相溶原理，分析上述材料，你能得出什么推论？提出假说：提出假说：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程1.欧文顿最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象欧文顿最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取和鉴定？的推理分析还是通过对膜成分的提取和鉴定？ 从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的2.2.在得到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴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？定吗？有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题3.3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢？ 当时的技术不能实现。当时的技术不能实现。当时的技术不能实现。当时的技术不能实现。 对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程2、对生物膜、对生物膜组分组分的探索的探索蛋白质蛋白质2020世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来，化学分析表明：成熟的红细胞中分离出来，化学分析表明：膜的主要成分是膜的主要成分是脂脂质和和蛋白蛋白质实验证据在实验与观察的基础上提出假说，同在实验与观察的基础上提出假说，同在实验与观察的基础上提出假说，同在实验与观察的基础上提出假说，同时又需要更进一步的实验来证明。时又需要更进一步的实验来证明。时又需要更进一步的实验来证明。时又需要更进一步的实验来证明。对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程资料资料2： 19251925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在细胞中提取脂质，在空气空气水界面水界面上铺展上铺展成成单分子层单分子层，测得单分子层的面积恰为红，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的细胞表面积的2 2倍倍。 假如你是当时的科学家假如你是当时的科学家 ，大胆地展开你的想象，大胆地展开你的想象力，你能提出什么假说？力，你能提出什么假说？3 3、对生物膜、对生物膜结构结构的探索的探索磷脂双分子层磷脂双分子层结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层结论：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对生物膜结构的探索历程磷脂分子的结构及性质：磷脂分子的结构及性质：胆胆胆胆 碱碱碱碱磷磷磷磷 酸酸酸酸甘甘甘甘 油油油油脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸小资料磷脂分子的磷脂分子的“头部头部”亲水，所以在水亲水，所以在水空气界面上磷脂分子是空气界面上磷脂分子是“头部头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。这样磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层。子可以在空气和水的界面上展开为一层。亲水亲水亲水亲水头部头部头部头部疏水疏水疏水疏水尾部尾部尾部尾部对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程3、细胞膜中的两层磷脂分子是怎样排布的呢、细胞膜中的两层磷脂分子是怎样排布的呢？进行小组讨论后，请在纸上画出你认为？进行小组讨论后，请在纸上画出你认为最有可能的排布方式。最有可能的排布方式。提示：细胞内外均为液体环境。提示：细胞内外均为液体环境。对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程蛋白质在细胞膜中是如何分布的蛋白质在细胞膜中是如何分布的? ? 和磷脂双分和磷脂双分子层位置关系如何子层位置关系如何? ? 资料资料3 3： 1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清晰的细胞膜照片，显示暗明暗的三层结构。蛋白蛋白质的的电子密子密度高，在度高，在电镜下下显暗色；磷脂分暗色；磷脂分子的子的电子密度低，子密度低，显亮色。亮色。小资料对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程蛋白质蛋白质磷脂单位膜模型罗伯特森罗伯特森提出静止模型的观点提出静止模型的观点 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质（单位膜）蛋白质（单位膜）三明治模型三明治模型 所有的生物膜都所有的生物膜都由由蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白蛋白质质三层结构构成三层结构构成, ,蛋白蛋白质分子为质分子为单层片状单层片状，两，两侧的蛋白质分子不相同。侧的蛋白质分子不相同。生物膜为生物膜为静态静态的统一结的统一结构。构。思考：思考：思考：思考：“ “三明治三明治三明治三明治” ”结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程单位膜静止模型无法解释的现象单位膜静止模型无法解释的现象对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程新技术带来新模型新技术带来新模型 冷冻蚀刻技术发现，膜蛋白并不是全部平铺在冷冻蚀刻技术发现，膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中。脂质表面，有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中。部分嵌入部分嵌入贯穿膜的贯穿膜的蛋白质蛋白质镶在膜表面镶在膜表面的蛋白质的蛋白质全部嵌入全部嵌入对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程用荧光染料标记某种物质，利用其荧光特性，来反应研究对象的相关信息。荧光标记荧光标记技术37下40min后出现了什么现象？说明什么？ 膜上的蛋白质膜上的蛋白质具有具有流动性。流动性。 新技术带来新模型新技术带来新模型在新的观察和实验证据的基础上，1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。生物膜流动镶嵌模型生物膜流动镶嵌模型对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容1 1、生物膜的组成：、生物膜的组成： 膜是由膜是由 和和 组成的组成的2 2、膜的基本支架：、膜的基本支架： （亲水头部朝外，（亲水头部朝外，疏水尾部朝内）疏水尾部朝内）蛋白质蛋白质脂质脂质磷脂双分子层磷脂双分子层流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容4 4、膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分、膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以运动的）的蛋白质分子都是可以运动的）3 3、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。横跨整个磷脂双分子层。功能：功能：保护、润滑作用（消化道、呼吸道上皮的糖蛋白）保护、润滑作用（消化道、呼吸道上皮的糖蛋白）细胞识别细胞识别2 2、少数与膜脂结合、少数与膜脂结合糖脂糖脂糖类在膜上的分布糖类在膜上的分布1 1、生物膜中的糖类大多与、生物膜中的糖类大多与膜外表面膜外表面的蛋白质结合形的蛋白质结合形成糖蛋白，叫糖被。成糖蛋白，叫糖被。2003年度年度诺贝尔化学化学奖授予两名研究授予两名研究细胞膜的美国科学家胞膜的美国科学家阿格雷阿格雷和和麦金麦金农。以。以表彰他表彰他们在在细胞膜物胞膜物质运运输的通道方面所的通道方面所做的做的贡献。献。 不断完善和发展的流动镶嵌模型小结小结19191919世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；组成的；组成的；组成的；20202020世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由由由由 和和和和 组成；组成；组成；组成；1925192519251925年，两位荷兰科学家将红细胞膜的脂质铺展成单层分子发年，两位荷兰科学家将红细胞膜的脂质铺展成单层分子发年，两位荷兰科学家将红细胞膜的脂质铺展成单层分子发年，两位荷兰科学家将红细胞膜的脂质铺展成单层分子发现此时的面积是原膜表面积的两倍，提出了现此时的面积是原膜表面积的两倍，提出了现此时的面积是原膜表面积的两倍，提出了现此时的面积是原膜表面积的两倍，提出了1959195919591959年罗伯特森提出的年罗伯特森提出的年罗伯特森提出的年罗伯特森提出的“三明治三明治三明治三明治”结构模型：所有生物膜都结构模型：所有生物膜都结构模型：所有生物膜都结构模型：所有生物膜都由由由由 三层结构；三层结构；三层结构；三层结构；1970197019701970年年年年，荧荧荧荧光光光光标标标标记记记记小小小小鼠鼠鼠鼠细细细细胞胞胞胞和和和和人人人人细细细细胞胞胞胞融融融融合合合合实实实实验验验验，指指指指出出出出细细细细胞胞胞胞膜膜膜膜具具具具有有有有 ；1972197219721972年年年年 ， 桑桑桑桑 格格格格 和和和和 提提提提 出出出出 了了了了 。 脂质脂质脂质脂质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质流动性流动性流动性流动性尼克森尼克森尼克森尼克森流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层概念图小结概念图小结生物膜生物膜结构特点结构特点功能特点功能特点结构组成结构组成结构探究历程结构探究历程决定决定 流动性流动性选择透过性选择透过性磷脂双分子层磷脂双分子层蛋白质分子蛋白质分子1. 下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是（是（ ）A. 葡萄糖葡萄糖 B. 蛋白质蛋白质 C. 甘油甘油 D. 无机盐离子无机盐离子C C自我检测自我检测2. 脂质能够优先通过细胞膜，这是因为（脂质能够优先通过细胞膜，这是因为（ ）A. 细胞膜以磷脂双分子层为支架细胞膜以磷脂双分子层为支架B. 细胞膜上有搬运脂质物质的载体蛋白细胞膜上有搬运脂质物质的载体蛋白C. 细胞膜外有一层糖蛋白细胞膜外有一层糖蛋白D. 磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动A 3 3细胞膜经脂质溶剂和蛋白酶处理后细胞膜经脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此推断，细胞膜的化学成分主溶解，由此推断，细胞膜的化学成分主要是要是 A A水水 B B脂质和蛋白质脂质和蛋白质 C C多糖多糖 D D核酸核酸4 4若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，静置铺展后，分布模式应是的容器中，静置铺展后，分布模式应是