4.2生物膜的流动镶嵌模型

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生物膜的流动镶嵌模式

正常的洋葱表皮细胞

明显发生质壁分离的洋葱表皮细胞

细胞膜和其它生物膜都是选择透过性膜。

植物细胞的吸水与失水实验

对生物膜结构的探索历程

资料一：1895年，E.Overton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。

根据E.Overton所观察到的实验现象，你能得出什么结论?

结论1：生物膜中含有脂质。(后来确定为磷脂)

磷脂分子的结构

分子式

空间模型

代号

亲水性头部

疏水性尾部

思考：如果有一个水槽，把磷脂分子铺在水面上，

磷脂分子将如何在水—空气界面上排布？

空气

水

与水亲和的亲水头分布在水相中，

而两条疏水尾与水不亲和，因此

受到水分子的排斥而朝向空气中。

空气

水

思考：如果搅动水槽中的水，迫使磷脂分子进入水溶液中，磷脂分子在水溶液中又将如何分布？

磷脂分子的疏水尾由于受到斥力而自发

的聚集起来，形成一个脂分子团，亲水

头向外，疏水尾朝内。

水

思考：如果我们控制条件，使磷脂分子在水中形成一层平面的膜，膜两侧都是水分子，那么磷脂分子又将如何排布？

水

水

磷脂分子形成两层分子，亲水头分别在两侧

朝向外部的水溶液，疏水尾相对排列在内。

正常情况下生物膜处于什么环境？

理论上说，生物膜中的磷脂如何排列？

理论需要实验的支持！

资料二：1925年，E.Gorter和F.Grendel用丙酮抽提红细胞细胞膜中的脂类物质在水面铺成单分子层，聚拢后测得的总面积是红细胞总面积的2倍。

结论2：生物膜中磷脂分子排列为双层。

既然脂质容易通过细胞膜，那么为什么水溶性的物质（如离子）也能通过细胞膜呢？构成生物膜的成分除了磷脂分子以外，还有其它成分吗？

资料三：科学家在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(能专一地分解蛋白质的物质)分解。

思考：生物膜中还有什么成分？

结论3：生物膜中还有蛋白质成分。

背景知识：蛋白质分子是水溶性的，蛋白质分子在整体上表现为亲水性，而有些蛋白质有疏水性部位。

磷脂分子有亲水性头部和疏水性尾部，而且排列为双分子层，那么蛋白质分子在磷脂双分子层中是如何排列的呢？

资料四：1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗—亮—暗的三层结构，提出单位膜结构模型，“蛋白质－脂质－蛋白质” 。

设问：“蛋白质－脂质－蛋白质”的静态模型是否有缺陷，应如何修正？

结论4：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，有的贯穿整个磷脂双分子层。

蛋白质分子在脂双分子层中的排布

生物膜中的磷脂和蛋白质分子都是静止的吗？

变形虫的运动和捕食

资料五：1970年，Frye和Edidin的人—鼠细胞融合实验：融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在37℃培养40min后，两种颜色均匀分布在融合后的生物膜表面。

结论5：生物膜中的蛋白质是可以运动的。(进一步研究表明磷脂分子也是可以运动的)

糖蛋白（糖被）

蛋白质(三种结合方式)

多糖

磷脂双分子层

（构成膜的基本支架）

（与细胞识别有关、保护与润滑）

生物膜的流动镶嵌模型

糖脂

④结构特点：_____________________

流动镶嵌模型的基本内容

脂质、蛋白质、糖类

磷脂双分子层

镶在表面、嵌入、贯穿

生物膜具有流动性

①组成成分：______________________

②基本支架：______________________

③蛋白质分布：___________________

⑤功能特点：_____________________

生物膜具有选择透过性

讨论：

将洋葱鳞片叶表皮细胞分别放入一定浓度的蔗糖溶液和硝酸钾溶液中,二者均发生了质壁分离,过一段时间后观察发现,放入硝酸钾溶液中的细胞则自动发生了质壁分离复原,而放入蔗糖溶液中的细胞无此现象,请解释。[全文已结束，注意以上仅为全文的文字预览，不包含图片和表格以及排版]

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