第2节 生物膜的流动镶嵌模型.ppt

第2节生物膜的流动镶嵌模型 一、对生物膜结构的探索历程 1、根据实验，提出了什么假说？ 2、最初对细胞膜的认识，是通过对现象的推理分析还是通过对膜成分的提取与分离？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？ 假说：膜是由脂质组成的。 对现象的推理分析。有必要，通过鉴定能更准确地说明问题 植物细胞的通透性实验 时间：20世纪初 实验：科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学成分分析 化学分析表明： 红细胞的细胞膜 膜的主要成分是脂质和蛋白质 时间：1917年 实验：朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，磷脂分子在空气与水的界面上分布散乱，经过推挤排列成了单层，而且每个磷脂分子的头部浸入水中，尾部浮于水面。 A：磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子 ， 磷酸 “头” 部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。 磷脂分子 请根据朗姆瓦的实验构建磷脂分子在空气与水界面上分布的模型 磷脂分子的特点： “头”部具亲水性，“尾”部具疏水性 磷脂分子排列为单分子层 时间：1925年人物：荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德F.Grendel 实验：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约为红细胞表面积的2倍 结论： 细胞膜中的脂质（磷脂）分子必然排列为连续的两层 请根据以上实验结论构建细胞膜中磷脂分子的排布模型 时间：1959年 实验：罗伯特森用电镜观察到了清晰的细胞膜照片，看到了暗－亮－暗的三层结构。 结论： 注：蛋白质电子密度高显黑色发暗，磷脂分子的电子密度低发亮。 生物膜为蛋白质－脂质－蛋白质三层统一的静态结构 单位膜模型 罗伯特森观点： ①蛋白质分子都镶在磷脂双分子层的两侧，所有膜厚度相同 ②蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的 单位膜模型无法解释的现象 冰冻蚀刻电镜技术观察的蛋白质分布模型 标本用干冰（液氮）冰冻后用冷刀断开，升温后暴露断裂面 蛋白质 、 、 在磷脂双分子层中 镶在 贯穿 嵌入 小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻的电镜照片 蛋白质 根据蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型 时间：1970年 实验：弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )将人和鼠的细胞膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种颜色的荧光均匀分布。 结论： 细胞膜具有流动性 磷脂分子的运动 时间：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。 1.提示：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。 P67思考与讨论 2.提示：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。 一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。 流动镶嵌模型的基本内容:P68 1、生物膜的组成： 2、生物膜的基本支架： 3、蛋白质分子存在形态： 4、生物膜的结构特点： 主要由蛋白质和脂质组成 磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部 朝向内侧）。 有镶在表面、嵌入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系） 流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的） 《成才》正面P49－52 反面P23-24 P69练习