生物膜結構的探索歷程:
1、19世紀末,歐文頓發(fā)現(xiàn)凡是可以溶于脂質的物質,比不能溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞,于是他提出:膜是由脂質組成的。
2、20世紀初,科學家第一次將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來,化學分析表明,膜的主要成分是脂質和蛋白質。
3、1925年,兩位荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質,在空氣一水界面上鋪展成單分子層,測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍。由此他們得出的結論是細胞膜中的脂質分子排列為連續(xù)的兩層。
4、1959年,羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗一亮一暗的三層結構,并大膽地提出生物膜的模型是所有的生物膜都由蛋白質--脂質--蛋白質三層結構構成,電鏡下看到的中間的亮層是脂質分子,兩邊的暗層是蛋白質分子,他把生物膜描述為靜態(tài)的統(tǒng)一結構。
5、1970年,科學家用熒光標記的小鼠細胞和人細胞融合的實驗,以及相關的其他實驗證據(jù)表明細胞膜具有流動性。
6、1972年,桑格和尼克森提出的為流動鑲嵌模型大多數(shù)人所接受。
生物膜的流動鑲嵌模型:
1、生物膜的流動鑲嵌模型圖解:
、偬堑鞍祝ㄌ潜唬杭毎R別、保護、潤滑、免疫等。
②蛋白質分子:膜功能的主要承擔著。
③磷脂雙分子層:構成膜的基本支架。
2、基本內容
(1)脂質:構成細胞膜的主要成分是磷脂,磷脂雙分子層構成膜的基本骨架。
①磷脂分子的狀態(tài):親水的“頭部”排在外側,疏水的“尾部”排在內側。
、诮Y構特點:一定的流動性。
(2)蛋白質:膜的功能主要由蛋白質承擔,功能越復雜的細胞膜,其蛋白質的含量越高,種類越多。
①蛋白質的位置:有三種。鑲在磷脂雙分子層表面;嵌入磷脂雙分子層;貢穿于磷脂雙分子層。
、诜N類: a.有的與糖類結合,形成糖被,有識別、保護、潤滑等作用。 b.有的起載體作用,參與主動運輸過程,控制物質進出細胞。 c.有的是酶,起催化化學反應的作用。
(3)特殊結構——糖被
①位置:細胞膜的外表。
②本質:細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白。
、圩饔茫号c細胞表面的識別有關;在消化道和呼吸道上皮細胞表面的還有保護和潤滑作用。
(4) 細胞膜的特征:
、俳Y構特征:具有一定的流動性。
、诠δ芴卣鳎壕哂羞x擇透過性。
細胞膜的流動性與選擇透過性的區(qū)分方法:
1.結構特點:具有一定的流動性。
。1)原因:膜結構中的蛋白質分子和脂質分子是可以運動的。
。2)表現(xiàn):變形蟲的變形運動、細胞融合、胞吞、胞吐及載體對相應物質的轉運等。
。3)影響因素:主要受溫度影響,適當溫度范圍內,隨外界溫度升高,膜的流動性增強,但溫度超過一定范圍,則導致膜的破壞。
2.功能特性:具有選擇透過性。
。1)表現(xiàn):植物根對礦質元素的選擇性吸收,神經(jīng)細胞對K+的吸收和對Na+的排出,腎小管的重吸收和分泌,小腸的吸收等。
(2)原因:遺傳性決定載體種類、數(shù)量決定選擇性。
3.二者的區(qū)別與聯(lián)系
。1)區(qū)別:流動性是細胞膜結構方面的特性,選擇透過性體現(xiàn)了細胞功能方面的特性,主動運輸能充分說明選擇透過性。
。2)聯(lián)系:細胞膜的流動性是表現(xiàn)其選擇透過性的結構基礎。因為只有細胞膜具有流動性,細胞才能完成其各項生理功能,才能表現(xiàn)出選擇透過性。相反,如果細胞膜失去了選擇透過性,細胞可能已經(jīng)死亡了。
易錯點撥:
1、位于細胞膜外側面的糖蛋白形成糖被,它是識別圖中細胞膜內外側的標志。
2、載體蛋白屬于嵌入或貫穿磷脂雙分子層的蛋白質。載體具有飽和現(xiàn)象,當細胞膜上的載體全部參與物質的運輸時,細胞吸收該物質的速度不再隨物質的濃度增大而增大。
3、磷脂雙分子層數(shù)、生物膜層數(shù)與磷脂分子層數(shù):磷脂雙分子層數(shù)=生物膜層數(shù)=磷脂分子層數(shù)的一半 。
例 血漿中的1個葡萄糖分子進入組織細胞被徹底氧化分解,需要穿過幾層磷脂分子( )
A.5層 B.3層 C.6層 D.4層
思路點撥:葡萄糖首先要穿過毛細血管壁進入組織液,至少要跨毛細血管壁的一層上皮細胞,即穿過2層細胞膜,再進入組織細胞共穿過3層細胞膜,生物膜都是由磷脂雙分子構成,故本題穿越的磷脂分子層數(shù)是6。答案C