生物膜的流动镶嵌模型.一、对生物膜结构的探索历程. 1．膜成分探究: （1）提出问题:为什么生物膜能够控制物质进出？与生物膜的结构有什么关系？ （2）实验观察:细胞膜对不同物质的通透性不同,脂溶性物质更容易通过. （3）提出假设:细胞膜由脂质组成; （4）实验验证: ① 提取细胞膜:哺乳动物成熟的红细胞:吸水胀破法;血影,溶血后的细胞膜外壳. ② 化学分析:主要成分是脂质和蛋白质. 2．膜结构探索: （1）引出问题: ① 脂质如何构成细胞膜？ 1）事实:空气-水界面上,单分子层面积是细胞表面积的2倍. 2）结论:细胞膜中,脂质以双分子层的形式存在. ② 蛋白质如何构成细胞膜？ 1）推测:蛋白质覆盖在脂质两侧. 2）电镜观察:暗-亮-暗三层结构. （2）建立模型:蛋白质-脂质-蛋白质的暗-亮-暗三层静态模型. （3）完善模型: ① 质疑:生物膜不可能是静态的; ② 实验研究:人细胞和鼠细胞融合实验; ③ 实验结论:细胞膜具有流动性; ④ 修改模型:流动镶嵌模型. 二、流动镶嵌模型的基本内容. 1．细胞膜的结构: （1）脂质: ① 成分: 1）磷脂:亲水的磷酸“头部”;疏水的脂肪酸“尾部”;甘油. 2）糖脂; 3）固醇:维持细胞膜的流动性;胆固醇,动物细胞,支原体细胞膜的成分;植物固醇,豆固醇. ② 磷脂分子:性质+本质+结构+排布; 1）亲水的磷酸“头部”排在外侧;细胞外的环境为液体;细胞内的基质为液体. 2）疏水的脂肪酸“尾部”排在内侧. ③ 功能:磷脂双分子层是细胞膜的基本支架. ④ 特点:流动的.磷脂分子:旋转,摆动,侧向运动,翻转运动. ⑤ 应用: 1）搅动或处理后呈球形: a．双层:类似膜,内外都是“头”. b．单层:外“头”内“尾”. 2）人工脂质体: a．水溶性药物:双层球形的内部. b．脂溶性药物:双层球形的环中;单层球形中,“头”朝外. （2）蛋白质: ① 位置:有的镶在表面;有的部分或全部嵌入;有的贯穿;分布的不对称性. ② 功能:膜功能的主要承担者,蛋白质的种类数量越多,膜的功能越复杂;参与膜的构成;载体的作用;跨膜运输. ③ 特点: 1）载体的专一性:决定了膜的选择透过性; 2）大多数运动的:协助扩散、主动运输的载体蛋白;蛋白质的运动也要求磷脂层运动. （3）糖类: ① 位置:细胞外侧,判断细胞内外表面的重要指标. ② 功能:糖被(糖蛋白).识别,信息交流,保护,润滑,免疫. 2．结构特点: （1）有序性:磷脂的分布;蛋白质的分布. （2）不对称性:内外两层脂类分子的种类和含量有很大差异;内外两层蛋白质分布的位置、数量、外侧的氨基酸残基种数有差异;外侧有糖脂和糖蛋白,内侧有ATP的能量供应. （3）流动性: ① 原因:膜结构中的蛋白质分子可以运动和脂质分子可以流动;不同细胞膜上所含蛋白质和磷脂的比例不同,这与膜的功能有关;细胞在不同时期,细胞膜的成分和含量会发生变化. ② 影响因素:主要是温度. 1）在适当的温度范围内,随外界温度的升高,膜的流动性增强; 2）使细胞膜的相对面积增大,厚度减小; 3）温度高出一定范围,导致膜破坏. ③ 实验验证:细胞融合,荧光标记法. ④ 实例:质壁分离与复原;变形虫捕食和运动;白细胞吞噬细菌;受精时精卵细胞融合;物质运输;细胞识别. 3．功能特点:选择透过性. （1）原因:遗传特性;载体的种类和数量;选择透过性. （2）影响因素: ① 内因:载体蛋白的种类和数量; ② 外因:温度、氧气等影响呼吸作用的因素. （3）实验验证: ① 细胞液有颜色的物质,放入无色溶液中; ② 然后再用高温、强酸碱等处理,观察颜色变化. （4）实例:植物根对矿质元素的选择性吸收;神经细胞对钾的吸收,对钠的排出;肾小管的重吸收和分泌;小肠的吸收. |
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