一生物膜结构的探索历程
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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)
物膜模型的建
立过程中,结 构与功能相适
应是如何得到
体现的?
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( 4)通过这节课,你应该获得什么?
• 掌握生物膜的流动镶嵌模型的内容 • 感受实验技术的进步对科学进步的影响 • 结构与功能相适应的生物学基本观点在探索过程 引领作用 • 体验科学家工作的历程,学习科学研究的方法、体验科学家 工作的精神
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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
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三、归 纳
(1)生物膜的流动镶嵌模型的内容哪些是实验证明了的? •成分、流动性 • 哪些是科学家的推测? 磷脂的排列方式、蛋白质与脂质的关系 • 模型是不是就完美无缺了呢? • •1975晶格镶嵌模型,1977 年提出板块镶嵌模型
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•(2)纵观整个 人们对建立生物 膜模型的探索过 程,实验技术的 进步起到怎样的 作用? •(3)分析生
• 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。
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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?
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
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?
A
B
C
D
7
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。