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1、生物膜的流动镶嵌模型 温故知新 1 什么叫生物膜 细胞中的膜 含细胞膜 细胞器膜 核膜 2 细胞膜的主要成分是什么 脂质约50 蛋白质约40 糖类2 10 主要成分 问题探讨 解析 三种材料比较 弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性 相对好一些 当然 这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距 2 微孔塑胶 猪或其他动物的膀胱 1 弹力布 解析 有条件的话 使用微孔塑胶或利用激光给气球打上微孔都可以作为模型的细胞膜 使用透析袋也可以 如果制作临时使用的模型 利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料 1 欧文顿的实验 2 化学分析 3 两位荷兰科学家的实验 一 对生物膜结构的探
2、索历程 膜主要成分是脂质和蛋白质 凡是溶于脂质的物质容易通过细胞膜 膜是由脂质组成的 细胞膜的脂质分子排列为连续的两层 从细胞膜中提取的脂质铺展成单分子层 其表面积是细胞表面积的两倍 现象 提出 表明 现象 结论 水中油滴表面的磷脂分子又会怎样排列呢 水中油滴表面的磷脂分子的排列方式 水表面单层的磷脂分子会怎样排列呢 磷脂 水表面的单层磷脂分子的排列方式 实验结果展层后脂质面积约为红细胞表面积的两倍 2 在推理分析得出结论后 还有必要对膜的成分进行提取 分离和鉴定吗 有必要 通过鉴定能更准确地说明问题 3 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 当时的技术不能实现 1 最初认识到
3、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 从生理功能上入手 通过对现象的推理分析的 4 磷脂单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍 解析 因为磷脂分子的 头部 亲水 所以在水 空气界面上磷脂分子是 头部 向下与水面接触 尾部则朝向空气一面 科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍 才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论 科学家质疑 静态模型的细胞膜的结构和功能不能一致 无法解释变形虫的变形运动和细胞的生长 细胞膜结构的电镜照片 细胞膜的暗 亮 暗三层结构 4 罗伯特森实验 电镜观察 推断 所有的生物膜都由蛋白质 脂质 蛋白质三层结构构成 静态的统一结构
4、 5 荧光染料标记实验 绿色荧光标记表面蛋白质分子的小鼠细胞和红色荧光标记表面蛋白质分子的人细胞融合后 荧光均匀分布 细胞膜具有流动性 现象 结论 思考与讨论 1 关键性的推动作用 解析 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 2 解析 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
5、 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 1972年在新的实验证据的基础上 桑格和尼克森提出细胞膜的流动镶嵌模型 二流动镶嵌模型的基本内容 磷脂双分子层构成了膜的基本支架 这个支架不是静止的 磷脂双分子层是轻油般的流体 具有流动性 蛋白质分子有的镶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子层 大多数蛋白质是可以运动的 糖被 在细胞膜的外表 细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白 重要作用 保护 润滑 细胞识别 糖脂 细胞表面糖类和脂质分子结合成的 生物膜的特点 结构特点 功能特点 具有选择透过性 具有一定的流动性
