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1、细胞膜的流动镶嵌模型第1页，本讲稿共29页第2页，本讲稿共29页 根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你根据细胞膜结构与功能相适应的观点，你会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？会选择哪一种材料做细胞膜，为什么？A:A:塑料袋塑料袋B:B:编织袋编织袋C:C:普通皮普通皮D:D:弹力布弹力布选择依据选择依据:系统的边界系统的边界 薄薄 选择选择透过性透过性 伸缩性伸缩性第3页，本讲稿共29页一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程第4页，本讲稿共29页 时间时间时间时间：19191919世纪末世纪末世纪末世纪末 1895189518951895年年年年 人物人物人物人物：欧文顿（：欧文顿
2、（：欧文顿（：欧文顿（E.OvertonE.OvertonE.OvertonE.Overton）实验实验实验实验：用：用：用：用500500500500多种物质对植物细胞进行上万次的通多种物质对植物细胞进行上万次的通多种物质对植物细胞进行上万次的通多种物质对植物细胞进行上万次的通 透透透透性实验性实验性实验性实验,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶凡可以溶凡可以溶凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更
3、容易通过细胞膜进入细胞。于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。实验一实验一实验一实验一第5页，本讲稿共29页不溶于脂质的物质不溶于脂质的物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溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜提出假说：提出假说：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的。第6页，本讲稿共29页 2.2.2.2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行
4、 提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？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 3.3.3.3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离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？和鉴定呢？和鉴定呢？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1.1.1.1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是
5、由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过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。第7页，本讲稿共29页实验:采用哺乳动物的红细胞,经过特殊处理使细胞发生溶血现象,一些物质溶出,再将溶出细胞外的物质洗掉,即可得到纯净的细胞膜(又称血影).化学分
6、析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质。时间：20世纪初实验二实验二第8页，本讲稿共29页 脂质和蛋白质是怎样有机结合构脂质和蛋白质是怎样有机结合构成膜的呢？成膜的呢？第9页，本讲稿共29页 时间时间时间时间：1925192519251925年年年年 人物人物人物人物：荷兰科学家：荷兰科学家：荷兰科学家：荷兰科学家GorterGorterGorterGorter和和和和GrendelGrendelGrendelGrendel 实验实验实验实验：用丙酮：用丙酮：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，在空气水界水
7、界水界水界面上铺成面上铺成面上铺成面上铺成单层分子单层分子单层分子单层分子。发现展开层后的脂单层面。发现展开层后的脂单层面。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细胞的积是红细胞的表面积的表面积的2 2倍倍倍倍 提出假说提出假说提出假说提出假说：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细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的第10页，本讲稿共29页磷脂分子的结构磷脂分子的结构尾部尾部头部头部亲水亲水疏水疏水磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸磷酸“头头”部是亲水的，脂肪酸部是亲水的，脂肪酸“尾尾”部是疏水
8、的。部是疏水的。第11页，本讲稿共29页水水空气界面空气界面第12页，本讲稿共29页 时间时间时间时间：1959195919591959年年年年 人物人物人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.Robertsen）实验实验实验实验：在电镜下看到细胞膜清晰的：在电镜下看到细胞膜清晰的：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暗暗亮亮亮亮暗暗暗暗的三层结构。的三层结构。的三层结构。的三层结构。实验四实验四实验四实验四第13页，本讲稿共29页 提出假说：生物膜是由提出假说：生物膜是由“
9、蛋白质蛋白质脂脂 质质蛋白质蛋白质”的三层结构构成的静态统的三层结构构成的静态统一结构一结构第14页，本讲稿共29页“蛋白质蛋白质-脂质脂质-蛋白质蛋白质”三层的统一结构模式三层的统一结构模式图图第15页，本讲稿共29页“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”三明治结三明治结构模型有什么不足？构模型有什么不足？把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾膜功能的多样性相矛盾.第16页，本讲稿共29页举例说明细胞膜静态统一结构不通举例说明细胞膜静态统一结构不通变形虫的变形运动变形虫的变形运动植物细胞的质壁分离植物细胞的质壁分离动物细胞吸水膨胀和失水
10、皱缩动物细胞吸水膨胀和失水皱缩第17页，本讲稿共29页 时间时间时间时间：1970197019701970年年年年 人物人物人物人物：Larry FryeLarry FryeLarry FryeLarry Frye等等等等 实验实验实验实验：将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记将人和鼠的细胞表面膜蛋白分别用不同的荧光标记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、另一半发后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发后，让两种细胞融合，
11、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匀分布绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布 提出假说提出假说提出假说提出假说：细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性实验五实验五第18页，本讲稿共29页蛋白质分子蛋白质分子时间：时间：1972年年人物：桑格和人物：桑格和 尼克森尼克森提出：提出：流动镶嵌模型流动镶嵌模型 磷脂双分子层磷脂双分子层糖蛋白糖蛋白多糖多糖第19页，本讲稿共29页流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：1
12、、膜的组成成分：、膜的组成成分：主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类2、膜的基本支架、膜的基本支架:磷脂双分子层磷脂双分子层.（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的亲水性头的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）3、蛋白质分子的位置、蛋白质分子的位置:蛋白质分子有的蛋白质分子有的镶嵌镶嵌在磷脂双分子层表面在磷脂双分子层表面,有的部分或全部有的部分或全部嵌入嵌入磷脂双分子层中，有磷脂双分子层中，有的的横跨横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）构内外的不对称性）第20页，本讲稿共29页蛋白质
13、分子的位置蛋白质分子的位置蛋白质蛋白质第21页，本讲稿共29页4、生物膜的结构特点生物膜的结构特点:流动性流动性.(.(磷脂分子是可以运动的，具有磷脂分子是可以运动的，具有流动性流动性;大多数的大多数的蛋白质分子也是可以运动的蛋白质分子也是可以运动的,也体现了流动性。也体现了流动性。)5 5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被。结合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）胞间信息交流等有密切联系）第22页，本讲稿共29页1.1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物
14、膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。2.2.2.2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术
15、的进步起到了关键性的推动作用。思考思考3.3.分析生物膜模型的建立过程分析生物膜模型的建立过程,你受到什么启示你受到什么启示?第23页，本讲稿共29页答案:科学研究是要在实验和观察的基础上科学研究是要在实验和观察的基础上,通过严通过严谨的推理和大胆的想像谨的推理和大胆的想像,提出假说提出假说,再通过实再通过实验进一步验证假说。验进一步验证假说。科学发展是一个长期的过程科学发展是一个长期的过程,涉及到许多科学涉及到许多科学家辛勤的工作家辛勤的工作.科学研究依赖于科学的进步科学研究依赖于科学的进步,科学进步了科学进步了,就就可以得到更多的数据可以得到更多的数据.科学家的观点并不全是真理科学家的观点
16、并不全是真理,还必须通过实践还必须通过实践验证验证;科学学说不是一成不变的科学学说不是一成不变的,需要不断完需要不断完善善.第24页，本讲稿共29页对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程1919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；2020世世世世纪纪纪纪初初初初，科科科科学学学学家家家家的的的的化化化化学学学学分分分分析析析析结结结结果果果果，指指指指出出出出膜膜膜膜主主主主要要要要由由由由组成；组成；组成；组成；19591959年年年年罗罗罗罗伯伯伯伯特
17、特特特森森森森提提提提出出出出的的的的“三三三三明明明明治治治治”结结结结构构构构模模模模型型型型：所所所所有有有有生生生生物膜都由物膜都由物膜都由物膜都由 三层结构；三层结构；三层结构；三层结构；19701970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膜具有胞膜具有胞膜具有胞膜具有 ；19721972年，桑格和年，桑格和年，桑格和年，桑格和 提出了提出了提出了提出了 。脂质脂质脂质脂质脂质和脂质和脂质和脂质和 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
18、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小结小结第25页，本讲稿共29页1.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等物质等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（较容易优先通过细胞膜，这是因为（）A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子课堂练习课堂练习2.2.下列哪一种膜结
19、构能通过生物大分子（下列哪一种膜结构能通过生物大分子（）A 细胞膜细胞膜 B 核膜核膜C 线粒体膜线粒体膜 C 叶绿体膜叶绿体膜第26页，本讲稿共29页3.一分子一分子COCO2 2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶绿体基质内，共穿过的生物膜进入一相邻细胞叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（层数是（）A 5 B 6 C 7 D 8A 5 B 6 C 7 D 84.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是（型决定有着密切关系的化学物质是（）A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸第27页，本讲稿共29页5.5.变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完成都依赖于细胞膜的（赖于细胞膜的（）A A 保护作用保护作用 B B 一定的流动性一定的流动性 C C 主动运输主动运输 D D 选择透过性选择透过性第28页，本讲稿共29页THE ENDAZHE制作制作1 1第29页，本讲稿共29页