Transcript 生物膜的流动镶嵌模型

下图中具有膜的结构有哪些？
这些细胞器膜、核膜和细胞膜共同构成了什么
细胞器 —线粒体、（叶绿体） 内质网、高尔基体、
生物膜系统
系统？
溶酶体 、（液泡）、
细胞膜、 核膜
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
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对生物膜的探索历程（成分）
材料一
时间：19世纪末
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞的通透性进行上万
次的实验。
不溶于脂质的物质 ●
● 溶于脂质的物质
细胞膜
假说：膜是由脂质组成的
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对生物膜的探索历程（成分）
材料一（续）
科学家在进一步实验中发现：细胞膜不但会被溶
解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶分解。
提出：膜中可能还有蛋白质
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对生物膜的探索历程（成分）
思考与讨论
1、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？
2、在推理分析得出结论后，有必要对膜的
成分进行提取、分离和鉴定吗？
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材料二
时间：20世纪初
实验：科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出
来，进行了化学分析。
吸水
涨破
化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质。
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亲水头部
疏水尾部
磷脂分子
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对生物膜探究历程（结构）
模拟活动一：磷脂分子水面铺展… …
空气
空气
水水
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾部”远离水，
朝向空气的一面，在空气-水界面上铺展成单分子层。
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探究历程（结构：磷脂分子的排布）
材料三：
1925年，两位荷兰科学家用丙酮（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恰好为红细
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
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细胞膜上两层磷脂究竟如何排布？
模拟活动二：细胞膜上磷脂分子的排布… …
水
水
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水
细
胞
膜
的
磷
脂
分
子
的
排
列
磷
脂
双
分
子
层
水
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探究历程（结构：蛋白质的排布）
材料四
1959年，罗伯特森（J. D. Robertson ）在电子显微
镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
细胞膜结构的电镜照片
电镜下蛋白质电子密度高，
显暗色，磷脂分子电子密度
低，显亮色
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单位膜结构模型：所有的生物膜都由蛋白质—脂质—
蛋白质三层结构构成，是静态的统一结构。
“三明治”
静态模型 蛋白质
脂质
蛋白质
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矛盾………
从“三明治”结构推算出来的结果呢？
实际膜厚度：
7.5nm
实际测得：
亮带厚约：3.5nm
暗带厚约：2.0nm
模型膜厚度：
>10nm
蛋白质厚约5~10nm
一般细胞膜厚度约为：
5~10nm
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技术发展带来的突破………
电镜冰冻蚀刻：标本用干冰等冰冻。后用冷
刀断开，升温后暴露断裂面。
蛋白质在膜中的分布是不对称的
蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中
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模拟活动三：修正细胞（生物）膜模型
重新排布蛋白质
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静态生物膜模型无法解释的现象
变形虫的摄食
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探究历程（结构特点）
材料四 —1970 小鼠细胞和人细胞融合实验
细胞膜具有流动性
膜上的蛋白质具有流动性
为什么最后两种颜色的荧光均匀分布？该实验说明什么？
流动镶嵌模型
时间：1972年
人物：桑格和尼克森
提出：以新的观察和实验证据为基础
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流动镶嵌模型
组成成分 ：蛋白质，脂质，糖类等
基本支架： 磷脂双分子层
蛋白质分布：镶 嵌入 贯穿
结构特点： 具有一定的流动性 不对称性
功能特点： 选择透过性
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糖蛋白（识别、保护、润滑）
思考与讨论：
分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到
哪些启示？
科学研究的艰辛历程
建立模型的一般方法：
提出假说
验证、补充、完善
细胞膜的流动镶嵌模型是完美无缺的
吗？？
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不断完善和发展的流动镶嵌模型
2003年度诺贝尔
化学奖授予两名研究
细胞膜的美国科学家
阿格雷和麦金农。以
表彰他们在细胞膜
物质运输的通道方面
所做的贡献。
Thanks