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1、第4章 细胞的物质输入和输出第第2 2节节 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型学习目标1.简述生物膜的结构。2.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。3.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程 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（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
2、进行上万次的通透多种物质对植物细胞进行上万次的通透多种物质对植物细胞进行上万次的通透多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜性实验，发现脂质更容易通过细胞膜性实验，发现脂质更容易通过细胞膜性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。提出假说：提出假说：提出假说：提出假说：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的资料一资料一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 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
3、科学家荷兰科学家GorterGorterGorterGorter和和和和GrendelGrendelGrendelGrendel 实验：实验：实验：实验：从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的积是细胞膜的积是细胞膜的积是细胞膜的2 2倍倍倍倍 提出假说：提出假说：提出假说：提出假说：资料二资料二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磷磷脂脂分分子子亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组
4、成的分磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，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”部部是疏水的。是疏水的。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由在电镜下看到细胞膜由在电镜下看到细胞膜由在电镜下看到细胞膜由“蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质脂质脂质蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质”的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构
5、成 提出假说：提出假说：提出假说：提出假说：生物膜是生物膜是生物膜是生物膜是由由由由“蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质”的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成的静态统一结构的静态统一结构的静态统一结构的静态统一结构资料三资料三 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：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后
6、，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半让两种细胞融合，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匀分布发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布发绿色荧光，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资料四资料四蛋白质分子蛋白质分子时间：时间：1972年年人物
7、：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对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程1919世世世世纪纪纪纪末末末末，欧欧欧欧文文文文顿顿顿顿的的的的实实实实验验验验和和和和推推推推论论论论：膜膜膜膜是是是是由由由由 组组组组成成成成的；的；的；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 和和和和 组成；组成；组成；组成；19591959年年年年罗罗罗罗伯伯伯伯特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
8、明明治治治治”结结结结构构构构模模模模型型型型：所所所所有生物膜都由有生物膜都由有生物膜都由有生物膜都由 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，指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有 ；19721972年，年，年，年，桑格桑格桑格桑格和和和和 提出了提出了提出了提出了 。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
9、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1 1 1 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子（其中磷脂分子（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）2 2 2 2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部
10、、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，有的横跨整个磷脂双分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双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。分子层。分子层。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）（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）3 3、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。、磷脂分子是可以运动的，具有流动性。（其分子的（其分子的运动有多种形式）运动有多种形式）二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容4 4 4 4、大多数的蛋白质分子也
11、是可以运动的。、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了（也体现了（也体现了（也体现了膜的流动性）膜的流动性）膜的流动性）膜的流动性）5 5 5 5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、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。合形成的糖蛋白，叫做糖被。合形成的糖蛋白，叫做糖被。合形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞识别、胞间（糖被与细胞识别、胞间（糖被与细胞识别、胞间（糖被与细胞识别、胞间
12、信息交流等有密切联系）信息交流等有密切联系）信息交流等有密切联系）信息交流等有密切联系）膜脂分子的运动膜脂分子的运动1.侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置（图4-15）。2.旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。3.摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。4.伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。5.翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶（flippase）的催化下完成。6.旋转异构：脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构化运动。膜脂分子的运动膜脂分子的运动 1 侧向扩散侧向扩散、2旋转运动、旋转运动、3摆动运动、摆动运动、4伸缩震荡、伸缩
13、震荡、5翻转运动、翻转运动、6旋转异构旋转异构 膜脂分子的运动膜脂分子的运动1.侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。2.旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。快速旋转。3.摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。左右摆动。4.伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。动。5.翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶（层。是在翻转酶（fl
14、ippase）的催化下完成。）的催化下完成。6.旋转异构：脂肪酸链围绕旋转异构：脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构键旋转，导致异构化运动。化运动。膜脂分子的运动膜脂分子的运动1.侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置（图4-15）。2.旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。3.摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。4.伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。5.翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶（flippase）的催化下完成。6.旋转异构：脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构化运动。膜脂分子的运动膜脂分子的运动1.侧向扩散：同一平面上相
15、邻的脂分子交换位置（图4-15）。2.旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。3.摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。4.伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。5.翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶（flippase）的催化下完成。6.旋转异构：脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构化运动。据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素素D D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为等物质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
16、过性C C 细胞膜的结构是以磷脂细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子蛋白质分子第一关第一关A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！CDB不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！知识闯关知识闯关C下列哪种膜结构能通过生物大分子（）下列哪种膜结构能通过生物大分子（）A A 细胞膜细胞膜B B 核膜核膜C C 线粒体膜线粒体膜D D 叶绿体膜叶绿体膜第二关第二关A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！BDC不要灰心，不要灰心，再来一次！
17、再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！B一分子一分子CO2CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（）穿过的生物膜层数是（）A 5 B 6 C 7 D 8A 5 B 6 C 7 D 8第三关第三关A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！BDC不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！B变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些变形
18、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（）依赖于细胞膜的（）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四关第四关A不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！BDC不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！B细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有密切关系的化学物质是（）和血型决定有密切关系的化学物质是（）
19、A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸第五关第五关B不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！ADC不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！A下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（）（）A A 维生素维生素D D和性激素和性激素 B B 水和尿素水和尿素 C C 氨基酸和葡萄糖氨基酸和葡萄糖 D D 酶和胰岛素酶和胰岛素最后一关最后一关B不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！DAC不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！不要灰心，不要灰心，再来一次！再来一次！恭喜你，答恭喜你，答对了！再接对了！再接再厉！再厉！D