是谁是谁, ,隔开了原始海洋的动荡隔开了原始海洋的动荡, ,是谁是谁, ,为我日夜守边防为我日夜守边防, ,是谁是谁, ,为我传信报安康。为我传信报安康。没有你没有你, ,我我一个小小的细胞一个小小的细胞会是何等模样会是何等模样? ?第第2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型思考： 如果让你来构建生物膜的结构模型，如果让你来构建生物膜的结构模型，你认为需要获取与生物膜有关的哪些资你认为需要获取与生物膜有关的哪些资料？料？ 不溶于脂不溶于脂质的物质质的物质溶于脂质溶于脂质的物质的物质细胞膜细胞膜资料资料1: 18591859年，年，欧文顿欧文顿(Overton)(Overton)选用选用500500多种化学物质多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现：对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现：从实验现象能推测出什么结论呢？ 提出假说：提出假说：膜是由脂质组成的。膜是由脂质组成的。生物膜成分的探索生物膜成分的探索20世纪初，科学家将细胞膜从哺世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来，乳动物成熟的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：化学分析膜表明：膜的主要成分是脂质脂质和蛋白质。蛋白质。脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？想一想想一想20世纪初，科学家将细胞膜从哺世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来，乳动物成熟的红细胞中分离出来，化学分析膜表明：化学分析膜表明：资料资料2 2：实验证据：实验证据磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等组成其磷酸磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等组成其磷酸“头部头部”是亲水的，脂肪酸是亲水的，脂肪酸“尾部尾部”是疏是疏水的。水的。亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部模型构建模型构建1： 根据磷脂分子的结构特点，想一根据磷脂分子的结构特点，想一想：如果想：如果将很多磷脂分子在空气将很多磷脂分子在空气水界面上铺展成单分子层，磷脂分水界面上铺展成单分子层，磷脂分子的头尾将如何排布？子的头尾将如何排布？模型构建模型构建2：若用玻璃棒将磷脂分若用玻璃棒将磷脂分子搅拌入水中，磷脂子搅拌入水中，磷脂分子在水中将怎样排分子在水中将怎样排布呢？布呢？模型构建模型构建3： 细胞膜内外是水环境，那么，细胞膜中细胞膜内外是水环境，那么，细胞膜中磷脂分子又是如何排布的呢？磷脂分子又是如何排布的呢？资料4实验证据 19251925年，荷兰科学家年，荷兰科学家戈特戈特( (GorterGorter) )和和格伦德尔格伦德尔( (GrendelGrendel) )用丙酮用丙酮从人的红细胞中提从人的红细胞中提取脂质，在空气取脂质，在空气水界面上铺成水界面上铺成单层分子单层分子。发。发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2倍倍结论：结论： 细胞膜中的脂质分子必然排列为细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。连续的两层。 蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？电子束照射大分子物电子束照射大分子物质散射度高，黑暗质散射度高，黑暗 照射小分子物质散射照射小分子物质散射度低，光亮度低，光亮 资料资料5 5两层暗层两层暗层一层亮层一层亮层1959年，罗伯特森（年，罗伯特森（J.D.Robertsen）利用超薄切片技术利用超薄切片技术在电镜下看到细胞膜在电镜下看到细胞膜清晰的清晰的暗暗亮亮暗暗的三层结构的三层结构。 生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”构成的三构成的三层层静态统一静态统一结构。结构。单位膜模型构建模型构建模型要点：要点：蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧蛋白质均匀分布在磷脂双分子层两侧 膜为静止的结构膜为静止的结构罗伯特森提出：罗伯特森提出：资料资料6 6：生物膜的冰冻蚀刻：生物膜的冰冻蚀刻 将细胞膜置于将细胞膜置于-100-100C C的干冰或的干冰或-196-196C C的液氮中，进的液氮中，进行冰冻。用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空行冰冻。用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻，在电条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻，在电镜观察。镜观察。生物膜中的蛋白质生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层。于磷脂双分子层。蛋白质在膜中的分布是蛋白质在膜中的分布是不对称不对称的的资料资料7-7-变形虫运动变形虫运动资资料料8 8：19701970年年，弗弗雷雷和和埃埃迪迪登登人鼠细胞融合实验人鼠细胞融合实验结论：结论：细胞膜具有流动性（蛋白质）细胞膜具有流动性（蛋白质）资料资料9 9：磷脂分子的运动磷脂分子的运动 19721972年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据年，桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上，提出了生物膜的的基础上，提出了生物膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型。生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型基本支架基本支架: 磷脂双分子层磷脂双分子层.（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的的亲水性亲水性头部朝向两侧头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧疏水性的尾部朝向内侧）蛋白质分子的位置蛋白质分子的位置: 蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面蛋白质分子有的镶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，有有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。的贯穿于整个磷脂双分子层。 （体现了膜结构内外的不对称性体现了膜结构内外的不对称性） 思考：思考：问题问题1 1：在生物膜模型的建立和完善过程中，你：在生物膜模型的建立和完善过程中，你受到哪些启示？受到哪些启示？作业：作业： 1.生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？细胞膜上除了含有磷脂、蛋白质外，还有其他细胞膜上除了含有磷脂、蛋白质外，还有其他物质吗？请你课后搜集这方面的信息。物质吗？请你课后搜集这方面的信息。 2.制作细胞膜模型有没有更好的设计方法和制作细胞膜模型有没有更好的设计方法和更合适的实验材料，请各小组课后尝试制作一更合适的实验材料，请各小组课后尝试制作一个模型。个模型。 3.尝试画出生物膜成分结构的概念图尝试画出生物膜成分结构的概念图 磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等组成，其磷酸磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等组成，其磷酸“头部头部”是亲水的，脂肪酸是亲水的，脂肪酸“尾部尾部”是疏水是疏水的。的。亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部