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为基本骨架

第2节 生物膜的流动镶嵌模型
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一 生物膜结构的探索历程
为什么会出现B 图中的情形？
问题：研究物体的结构一般需探明什么问题？ 成分、组合方式、结构特点
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（一）膜成分的探究
1.欧文顿的假设 （1）实验观察：19世纪末，欧文顿（E.Overton）用500多种
化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验发现：可以溶
基于实证的逻辑推理
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• 实验验证：他们用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）
提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测 出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积。结果支持假设，假 设没有被推翻。
•问题：该实验证实细胞膜是一种磷脂双分子层结构吗？
关于细胞膜脂质分子的排列方式依然属于理论推导与假设，
并没有被观察证实
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讨论：单位膜的模型存在什么问题？ 结构与功能不相适应；模型理论与新的观察不一致 科学知识具有暂定性的特点
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4.桑格和尼克森在继承与创新中提出流动镶嵌模型
时间：1972年
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二、生物膜流动镶嵌模型
1、生物膜的化学成分： 主要由蛋白质和脂质组成 2、磷脂分子的存在形式： 磷脂双分子层为基本骨架，其中磷脂分子的亲水 性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。 3、蛋白质分子存在形态： 镶在表面、嵌入、横跨三种。在细胞膜的外侧，有 糖蛋白构成的糖被。 4、生物膜的结构特点： 流动性（磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的）
科学认识活动是以实验事实为基础的
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（二）膜结构的探究
当时已知的知识：膜的成分；磷脂分子的结构特点
亲水头部 疏水尾部
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• 1. 朗姆瓦的实验
1917年，朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯和水中，当苯挥 发完以后，经过推挤，磷脂分子排列成了单层铺在了水面上。 朗姆瓦水盘如下图：
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根据磷脂分子的特点，请推测： 在水—空气介面，磷脂分子是如何排列的？
Baidu Nhomakorabea
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3.罗伯特森（J.D.Robertson）的模型：
• 1959年，罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的暗-明-暗 三层结构。 •提出“蛋白质-脂质 -蛋白质”模型（单 位膜模型），蛋白质 以肽链的厚度覆盖。
他认为膜是静态的统
一结构。
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支持罗伯特森假设的实验有哪些 ？
• 化学分析知道膜含有脂质、蛋白质的实验
A
B
C
D
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2.对生物膜磷脂分子排列方式的假设与验证
• 问题：细胞内外均为液体的环境，根据上述实验结果，请 你设想一下，细胞膜上磷脂分子应怎样排列？
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材料：两位荷兰科学家的假设：
• 1925年，两位荷兰科学家戈特(E．Gorter)和格伦德尔 (F．Grendel) 根据上述磷脂分子的特点提出，细胞膜是 一种磷脂双分子层结构，其中磷脂分子的亲水性头部朝向 两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧，只有这种结构才可能 稳定于细胞内外均为极性液体的环境中。
于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。
（2）已有的相关知识：相似相溶 （3）分析实验，提出假设： 膜是由脂质组成的
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2.对欧文顿假设的验证 • 20年后，另外的科学家第一次将膜从哺乳动物红细胞提取 出来，化学分析表明，膜的主要成分是由脂质（主要是磷 脂）和蛋白质。
问题：
科学研究中是如何提出假设的？提出假设后还需要做什么？
• 测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积实验
• 电镜观察到膜呈暗-明-暗三层结构
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不支持罗伯特森假设的证据
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从白细胞吞噬细菌实验及人-鼠细胞融会实验可以得出什 么结论？
细胞膜具有流动性
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细胞冰冻蚀刻实验 时间：20世纪60年代 实验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结 构中的蛋白颗粒。