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生物膜的流动镶嵌模型


生物膜的流动镶嵌模型
山东省烟台第一中学 高杰

膜的研究是当前细胞生物学和分子生物 学的重要课题之一
——引自汪堃仁院士等主编的细胞生物学

烟 台 市 第 一 中 学

思考

细胞膜的成分是什么? 细胞膜的功能是什么?

第二节 生物膜的流动镶嵌模型<

br />一 对生物膜结构的探索历程(以细胞膜为例) 1 对细胞膜主要化学成分的探索 主要 脂质 磷 脂 蛋白质 糖类、胆固醇等 2 构建细胞膜分子结构模型 细胞膜中的脂质排列为连续的两层
蛋白质—脂质—蛋白质三层静态结构 蛋白质可深入脂双层且分布不均匀 细胞膜具有一定的流动性 流动镶嵌结构模型 二 模型构建的基本方法 (链接)

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资料一 资料二 资料三 资料四 资料五 资料六 资料七

探索细胞膜的主要化学成分 (资料一)
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1895年,欧瓦顿发现:脂溶性分子易透 过细胞膜;而非脂溶性分子则难以通过。
外 细 胞 膜 内

脂溶性分子 非脂溶性分子

探索细胞膜的主要化学成分
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(资料二)

20世纪初,科学家将 膜从哺乳动物的红细胞中 分离出来,发现细胞膜不 但会被溶解脂质的溶剂溶 解,还可以被蛋白酶分解

构建细胞膜分子结构模型 (资料三)
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1917年,郎姆瓦将磷脂溶于苯和水中,当苯 挥发完以后,磷脂分子分布散乱,经过推挤,磷 脂分子排列成了单层,而且其磷酸基团的极性头 部都浸入水中。
相关知识链接
空气

磷脂分子的结构特点:
空气 水

推挤 头部(有极性) 亲水 尾部(非极性) 疏水 思考:为什么会出现这样的结果?

构建细胞膜分子结构模型

(资料四)
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1925年,两位荷兰科学家高特和格伦德把红 细胞中的磷脂抽提出来,在水面上铺成单分子层, 结果发现磷脂分子排成单层后的面积恰好等于所 用的红细胞表面积的两倍 面积为A
空气

表面积为B

A=2B


A

B

C

思考:为什么用哺乳动物的红细胞做实验材料?

构建细胞膜分子结构模型 (资料五)
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20世纪50年代

细胞膜结构的电镜照片
暗 亮 暗

1959年,罗伯特森根据电镜观察提出:所有生 物膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成, 是静态的统一结构,即单位膜结构模型。

构建细胞膜分子结构模型 (资料六)
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20世纪60年代

电镜冰冻蚀刻细胞膜示意图

构建细胞膜分子结构模型 (资料七)
1970年,费雷和埃迪登的人-鼠细胞融合实验 杂交细胞 37℃
40分钟后

人 细 胞
鼠 细 胞

红色荧光 染料标记 的膜蛋白
诱导 融合

绿色荧光 染料标记 的膜蛋白

结论:膜上的蛋白质分子能够运动 也有实验证明磷脂分子也可以运动

细胞膜结构特点: 具有一定的流动性

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构建细胞膜分子结构模型
1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌结构模型

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磷脂双分子层 内容要点 蛋白质: 覆盖、镶嵌、贯穿 糖蛋白(糖被)、糖脂
思考:生物膜的流动镶嵌模型是否完美无缺?

过程回顾
膜主要成分:磷脂、蛋白质
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模型建构的基本方法
实验现象

膜中的脂质排列为两层
电镜观察膜结构 三层静态结构模型 电镜冰冻蚀刻技术 提出假说

人鼠细胞融合实验
流动镶嵌结构模型

实验验证 修 科 正 技 完 进 善 步
构建模型

小结
要点
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磷脂双分子层
覆盖 蛋白质 镶嵌 贯穿 糖蛋白(糖被)、糖脂

细 胞 膜 的 结 构 和 功 能

结构
相 适 应 功能

特点 具有一定的流动性
将细胞与外界分隔开 控制物质进出细胞 进行细胞间的信息交流

练 习
?下列结构中不含磷脂的细胞器是( A、核糖体和染色体 烟 台 市 第 一 中 学 C、核糖体和中心体

C)

B、线粒体和中心体 D、高尔基体和内质网

?异体器官移植时,异体细胞间的排斥主要是由于细胞膜 具有识别作用,这种生理功能的结构基础是( B) A、细胞膜有蛋白质分子和磷脂分子构成 B、细胞膜的外表面有糖蛋白 C、细胞膜具有一定的流动性 D、细胞膜具有选择透过性

练 习
?一分子的CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来, 进入 一相邻细胞的叶绿体基质中,共穿过的生物膜的层数( A); 共穿过的磷脂分子层数为 ( D ) A、 6 B、 8 C、10 D、 12

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?下列关于生物膜系统相关知识的叙述中,正确的是( C ) A 同一细胞其生物膜结构上的载体蛋白相同 B 小鼠体细胞结构中具有双层磷脂分子层的有:细胞核、

内质网、核糖体和线粒体 C 动物细胞分裂时细胞膜的内陷与细胞膜的流动性有关 D 蓝藻因其没有膜结构和染色体故属于原核细胞

练 习 ?下图为细胞膜结构示意图,请据图回答问题:

A
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D

B

a

b

c

能量

蛋白质 磷脂双分子层 糖类 (1)A代表————B代表———————— D代表———— 蛋白质 是细胞膜功能的主要执行者

(2)白细胞能吞噬细菌说明

细胞膜具有一定的流动性

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再见


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