生物膜的流动镶嵌模型
生物膜的流动镶嵌模型
生物膜的流动镶嵌模型第2节生物膜的流动镶嵌模型【考点解读】1、简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容2、举例说明生物膜具有流动性特点3、举例说出细胞膜是选择透过性膜4、科学家对细胞膜结构的探索过程【基础知识回顾】1生物膜静态模型的提出：⑴19世纪末，欧尔顿发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：凡是可以溶于的物质，更容易通过细胞膜进入细胞。
于是，他提出：膜是由组成的。
⑵20世纪初，科学家通过对红细胞膜成分进行化学分析表明：膜的主要成分是和。
192年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水面上铺展层单分子层，面积为红细胞表面积的倍，由此得出结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为。
⑶20世纪40年代，有学者推测脂质两边各覆盖着。
199年，罗伯特森在下看到了细胞膜清晰的三层结构，他结合其他学者的工作，提出生物膜的模型：所有的生物膜都由三层结构构成，中间的亮层是分子，两边暗层是分子，他把生物膜描述为的统一结构。
2流动镶嵌模型的提出：⑴20世纪60年代以后，很多科学家对罗伯特森的模型提出质疑：如果这样，细胞膜的复杂功能将难以实现，就连、这样的现象都不好解释。
⑵后科学家发现膜蛋白并不全是全部在脂质表面，有的蛋白质是在脂质双分子层中的。
⑶1970年，科学家用绿色荧光燃料标记鼠细胞表面的蛋白质分子，红色荧光燃料标记人细胞表面的蛋白质分子，研究细胞融合。
此实验表明：细胞膜具有。
⑷结合前人的研究成果，1972年桑格和尼克森提出了模型，并为大多数人所接受。
3生物膜流动镶嵌模型的基本内容：生物膜流动镶嵌模型认为，构成了膜的基本支架，这个支架不是的，是轻油般的流体，具有。
蛋白质分子有的磷脂双分子层表面，有的部分或全部磷脂双分子层中，有的整个磷脂双分子层。
大多数蛋白质分子也是可以的。
4在细胞膜的外表，有一层细胞膜上的与结合形成的糖蛋白，叫做糖被。
它有重要的功能。
如：消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有作用；糖被与细胞表面的有密切关系。
生物膜的流动镶嵌模型(汇报课
01
尽管已有大量实验证据支持生物 膜流动镶嵌模型，但这些证据仍 存在局限性，无法完全证明或推 翻该以及实验条件的多样性等因素 可能导致实验结果的不一致或偏 差。
新技术与新方法的出现
随着科学技术的不断发展，新的研究方法和手段不断涌现，为研究生物 膜流动镶嵌模型提供了更多可能性。
04
生物膜流动镶嵌模型的争议 与挑战
模型的理论基础
生物膜流动镶嵌模型的理论基础主要 基于对生物膜结构和功能的观察与实 验研究，但理论本身仍存在一些未解 之谜和需要进一步研究的问题。
例如，模型对于生物膜中蛋白质和脂 质的流动性、相互作用以及与膜功能 的关系等方面的解释仍不完全清晰。
实验证据的局限性
03
生物膜的功能
物质运
物质运输
生物膜的主要功能之一是控制物质进出细胞。通过膜上的转运蛋白，如通道蛋白 和载体蛋白，细胞可以选择性地吸收、释放或排除某些物质，从而维持细胞内环 境的稳定。
主动运输与被动运输
物质运输方式包括主动运输和被动运输。主动运输需要消耗能量，以将物质从低 浓度区域向高浓度区域转运；被动运输则不需要消耗能量，物质顺浓度梯度运输 。
信息传递
信号转导
生物膜在信息传递过程中发挥重要作用。膜上的受体可以识 别外部信号分子，并将信号转导至细胞内部，引发一系列生 物化学反应，最终导致细胞响应。
跨膜信号转导途径
跨膜信号转导途径包括G蛋白偶联受体介导的信号转导、受 体酪氨酸激酶介导的信号转导、离子通道受体介导的信号转 导等。这些途径参与调节细胞生长、分化、代谢等多种生理 过程。
生物膜具有一定的流动性，同时 镶嵌在脂质双分子层中的蛋白质 可以执行各种生命活动，如物质 运输、信息传递和能量转换等。
生物膜的流动镶嵌模型
1．细胞生物膜的结构基本是（ C） ．细胞生物膜的结构基本是（ A. 蛋白质 糖被 脂质 蛋白质—糖被 糖被—脂质 B. 蛋白质—糖脂 脂质 蛋白质 糖脂—脂质 糖脂 C. 蛋白质 脂质 蛋白质 蛋白质—脂质 脂质—蛋白质 D. 脂质 蛋白质 脂质 脂质—蛋白质 蛋白质—脂质
3.下列能正确表示细胞膜结构的是（ C ） 下列能正确表示细胞膜结构的是（ 下列能正确表示细胞膜结构的是
A
B
C
D
4.某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构和功能， 某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构和功能， 某同学欲获得纯净的细胞膜 请您帮助设计一个简易实验。 请您帮助设计一个简易实验。 （1）选取人体的 ）选取人体的______________作为获取细胞 作为获取细胞 膜的来源， 膜的来源，其原因是红细胞中充满了血红蛋白而 _________________________。 。 （2）将选取的材料放入 ）将选取的材料放入____________中，一段 中 时间后，此类细胞将由于____________而破裂。 而破裂。 时间后，此类细胞将由于 而破裂 s （3）利用离心法及有机溶剂等方法提取出膜成份 ） 2 中的磷脂，将其铺展在空气—水界面上，测得磷脂 中的磷脂，将其铺展在空气 水界面上， 水界面上 占有的面积为S， 占有的面积为 ，请预测此类细胞表面积的值接近于 _________，可推理出细胞膜中的磷脂分子为 ， __________________。 。
4.2生物膜的流动镶嵌模型 (共47张PPT)
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
40分钟 后
370C
鼠细胞 结论：细胞膜具有一定的流动性
流动镶嵌模型的基本内容
1. 生物膜的基本支架：磷脂双分子层 2. 蛋白质的位置：镶、嵌、贯穿磷脂双分子层 3. 生物膜的结构特点：具有一定的流动性 4. 糖被（糖蛋白）的功能：保护、润滑、识别等
温故知新
1. P41:细胞膜的主要成分：脂质和蛋白质 2. P64:细胞膜的功能特点：选择透过性 3. P49:生物膜：细胞器膜、细胞膜、核膜等的统称
学习目标
1.简述生物膜的结构。 2.探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功 能相适应的观点。
一、对生物膜结构的探索历程
一 19世纪末，膜透性实验 二 20世纪初，膜成分实验 三 1925年，膜面积实验 四 1959年，膜结构实验 五 1970年，膜融合实验
时光机之一：19世纪末，欧文顿实验
19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物 细胞的通透性进行上万次实验，发现问题：细胞 膜对不同物质的通透性不同。
● ●● ●● ● ● ●
●不溶于脂质的物质 ● 溶于脂质的物质
细胞膜
假说： 膜是由脂质(磷脂)组成的
细胞膜的通透性实验 时间：1895年
人物：欧文顿
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性 实验，发现脂质、脂溶性的物质更容易通过细胞膜。
时间：1972年 人物：桑格和 尼克森
提出：流动镶嵌模型 （大多数人接受）
蛋白质分子
磷脂双分子层
※1972年，桑格和尼克森提出流动镶嵌模型
流动镶嵌模型的基本内容
新技术带来新模型
科学家关于蛋白质 在细胞膜上存在的 三种方式的概括： 1 在膜表面 2 嵌在膜中 3 穿透膜
4.2生物膜的流动镶嵌模型
构建模型
问题一：
•流动镶嵌模型与“单位膜型
问题二：
•生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？
资料三：
• 1959年，罗伯特森（J. D. Robertson ）用超薄切片 技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗明-暗三层结构。当时人们已经知道蛋白质比脂质 对电子的透过率低。且电子的透过率越低，在电 镜下显示越暗。
构建模型
“单位膜”模型
资料四：
•人们研究人工的无蛋白质的脂双层膜对不 同分子的通透性。发现：脂溶性的物质易 透过人工膜，但葡萄糖、氨基酸、钠离子 等难以透过。而生物膜却可以透过上述物 质。
实验探究
• 用以下的主要实验材料及用具，设计一探究 细胞膜上蛋白质分子能否运动的实验方案。 • 荧光染料（有红色、绿色等不同颜色，可标 记细胞膜表面的蛋白质分子）细胞（小鼠细 胞、人细胞等） • 激光器（激光过度照射可使荧光分子失去发 出荧光能力）
资料五：
荧光标记
激光处理
资料五：
资料六：
•1972年，桑格（S. J. Singer）和尼克森 （G. Nicolson）根据免疫荧光技术、冰 冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜” 模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。
资料一：
•磷脂是一种由甘油、 脂肪酸和磷酸所组 成的分子。磷酸 “头”部是亲水的， 脂肪酸“尾”部是 疏水的。
构建模型
单层磷脂分子
双层磷脂分子
资料二：
•1925年，荷兰科学家 E. Gorter & F. Grendel 用有机溶剂提取了人类红细胞 的细胞膜的脂类成分，将其铺展在水 面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞 表面积。
生物膜的流动镶嵌模型
结论：细胞膜具有流动性
1972年，桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、 磷脂双分子层 构成膜的基本支架,这 个支架不是静止的，具有 流动性 。
2、蛋白质分子有的 镶在 磷脂双分层表面， 有的 部分或全部嵌入 磷脂双分子层中，有 的 贯穿 整个磷脂分子层。 大多数蛋白质分子是可以 运动的 。
概念图
生物膜 结构特点 功能特点
③ 流动性
④选择透过性 决定
① 磷脂双分子层
②蛋白质分子
结构组成
结构探究历程
课堂反馈
1.据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等 物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ） A. 细胞膜具有一定流动性 B. 细胞膜是选择透过性 C. 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D. 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子 2.变形虫可吞噬整个细菌，该事实说明（ ） A．细胞膜具有选择透过性 B．细胞膜失去选择透过性 C．大分子可以透过细胞膜 D．细胞膜具有一定流动性
第四章 第2节 生物膜的流动镶嵌模型
(白细胞吞噬病毒的过程)
探究
细胞膜具有流动性
1970年 人—鼠 细胞融合实验
人细胞
40分钟后 37℃
荧光 标记
诱导 融合
刚融合时一 半红一半绿
两种颜色 荧光均匀
鼠细胞
得出结论：细胞膜表面的蛋白质分子具有流动性。
磷脂分子的运动
①侧向扩散运动；②旋转运动；③摆动运动 ④伸缩震荡运动；⑤翻转运动；⑥旋转异构 化运动。
3、细胞膜的流动镶嵌模型与蛋白质—脂质— 蛋白质三层结构模型的最大的不同是( ) A、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性
B、蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型认 为细胞膜具有一定的流动性 C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性 D、蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型认 为细胞膜具有透过性 4.细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递 和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ） A. 磷脂 B. 糖蛋白 C. 脂肪 D. 核酸
第4章第2节 生物膜的流动镶嵌模型(笔记)
二、对生物膜结构的探索历程
1、19世纪末 1895年，欧文顿： 实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透
性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。 提出假说：膜是由脂质组成的
2、20世纪初，科学家将膜从哺乳动物的红细胞分离出 来，通过化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。
3、1925年荷兰科学家：用丙酮从人红细胞膜中提取脂 质，在空气－水界面上铺成单层分子，测得单分子层 的面积恰为红细胞表面积的2倍。 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为两层
8
6、主动运输
特点： 从低浓度到高浓度； 需要载体蛋白的协助； 需要能量（ATP)。
如：Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+等离子通过细胞膜；葡萄 糖、氨基酸通过小肠上皮细胞。
载体具有转一性，不同的离子 需要不同的载体运输。
7、主动运输具有重要的意义： 细胞膜的主动运输是活细胞的特性，它保
证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选 择吸收所需的营养物质，主动排出代谢废物和 对细胞有害的物质。
特点： • 从高浓度到低浓度； • 不需要载体蛋白的协助； • 不消耗能量。 如：水、氧气、二氧化碳、
甘油、乙醇、苯等。
4、协助扩散特点、物质： 特点： ➢从高浓度到低浓度； ➢需要载体蛋白的协助； ➢不需要能量。
如：葡萄糖分子进入红细胞。
5、自由扩散和协助扩散相同点和不同点： 都自自是由由顺扩扩浓散散度不梯需（度要fre运 载e 输 体di， ，ffu都 协si不 助on需 扩）要 散能 需量要载体 协助扩散 （facilitated diffusion）
4、磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子， 磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。 磷脂分子组成元素：C、H、O、N、P 磷脂在空气－水界面上铺成单层分子的排列方式：
生物膜的流动镶嵌模型教案
一、教案基本信息生物膜的流动镶嵌模型优秀教案课时安排：2课时教学对象：高中生物课程学生教学目标：1. 理解生物膜的流动镶嵌模型的概念。
2. 掌握生物膜的组成和结构特点。
3. 了解生物膜的功能及其在细胞生命活动中的重要性。
教学方法：1. 讲授法：讲解生物膜的流动镶嵌模型的概念、组成和结构特点。
2. 直观演示法：展示生物膜的流动镶嵌模型的实验现象和结构。
3. 小组讨论法：分组讨论生物膜的功能及其在细胞生命活动中的应用。
教学准备：1. 教学PPT：包含生物膜的流动镶嵌模型的概念、组成、结构特点及功能。
2. 实验材料：生物膜实验所需材料。
3. 讨论问题：关于生物膜功能及其在细胞生命活动中的应用。
二、教学过程第一课时：1. 导入新课：通过展示生物膜的流动镶嵌模型的图片，引发学生的好奇心，激发学习兴趣。
2. 讲解概念：讲解生物膜的流动镶嵌模型的定义，让学生理解生物膜的结构特点。
3. 讲解组成：介绍生物膜的组成成分，如磷脂、蛋白质等，并讲解它们在生物膜中的分布和作用。
4. 结构特点：讲解生物膜的结构特点，如流动性和选择透过性。
5. 课堂小结：对本节课的内容进行总结，强调生物膜的流动镶嵌模型的概念和结构特点。
第二课时：6. 导入新课：通过复习上节课的内容，引导学生进入本节课的学习。
7. 讲解功能：讲解生物膜的功能，如保护细胞、维持细胞内环境稳定、物质运输等。
8. 实验演示：展示生物膜的流动镶嵌模型的实验现象，让学生直观地了解生物膜的结构特点。
9. 小组讨论：分发讨论问题，让学生分组讨论生物膜的功能及其在细胞生命活动中的应用。
10. 分享成果：邀请各小组代表分享讨论成果，引导学生深入思考生物膜的重要性。
11. 课堂小结：对本节课的内容进行总结，强调生物膜的流动镶嵌模型的概念、结构和功能。
三、课后作业1. 根据本节课的学习内容，完成课后练习题。
四、教学反思在课后，教师应认真反思本节课的教学效果，包括学生的参与度、理解程度和反馈。
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课时课题：第四章第二节生物膜的流动镶嵌模型课型：新授课
【教学过程】
【教学流程】
引入→“问题探讨”→体验“生物膜结构的探索历程”→通过小组合作总结阐述“流动
镶嵌模型的基本内容”→小结【教学设计】
一、对生
物膜结
构的探
索历程
1、欧文顿
实验,脂溶
性物质易
通过，得出
膜由脂质
组成。
【过渡】膜结构到底是怎样的呢？
让我们展开神奇的科幻之旅，如果有“时光机器”，将此刻的你送回19世
纪，你会面对细胞膜探究的哪些问题?
教师提出以下问题
(1)早期对生物膜结构模的探究是从生理功能入手还是用显微镜观察生物
膜，去想像它的结构入手？为什么？
（2）最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，是通
过对膜成分的提取和鉴定？
（3）在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离、鉴定
吗？
【阅读材料并观察分析课件动画】
（一）：教师课件展示动画
早期对生物膜结构的探究是谁？做了什么实验？发现什么现象？得出什么
结论？
展示欧文顿的实验
资料1：
欧文顿的实验及其相关的图片
问题：欧文顿的实验发现了什么？
凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入
细胞。
膜是由脂质组成的。
回答思考与讨论1、2题。
除了脂质，膜中还有哪些成分组成？要想知道生物膜的成分，最直接的证
据是什么？
接下来科学家又做了什么探索？
提出问题，引
起思考，激发
思维探究的欲
望，引起学生
学习的兴趣。
学生阅读材
料，2分钟，
讨论这几个问
题并回答。
设计意图：理
解提出假说的
科研方法。
质，做铺展实验，得出膜必然为脂双层排列。
并对磷脂的排列
方式进行明确。
【学生活动】
小组讨论，合作完成，利用手中的磷脂分子模型摆出下面两种情况下磷
脂的分布情况，画出相应图解：（时间约5分钟。
）
①在空气-水界面上
②完全浸没在水中
对学生的讨论结果进行展示：
教师展示：
推测：细胞膜的两侧都有水环境存在，同学你们尝试着大胆的推测一下，
在这样的环境中，磷脂分子是怎样排布的请试着排出。
设问过渡：蛋白质和磷脂的位置关系又
设计意图：认
识磷脂分子的
结构。
设计意图：
培养学生问题
意识，给予巩
固知识，学生
发散性思维启
动已有知识的
空间
学生自主阅读
提炼知识点的
能力和动手能
力。
激发学生
合作探究的潜
能。
①
②
6、人鼠细胞融合实验，得出细胞膜具有流动性学生得出结论：细胞膜不是静止的
问题过渡：有什么证据证明细胞膜中的物质是不断运动的呢？
资料6：
展示材料6：1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验
实验过程：将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，让两种细胞融合，
杂种细胞一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种
荧光抗体均匀分布。
问题：
1、这个实验的直接结论是什么？
细胞膜上的蛋白质具有流动性。
2、综合其他实验的结论是什么？
细胞膜具有流动性。
观看变形虫的
吞食过程。
思考。
观察课件，思
考回答。
二、生物膜的流动镶嵌模型【过渡】：在继承前人的结论基础上，结合新的观察和实验证据，又有科
学家提出一些关于生物膜的分子结构模型。
其中1972年桑格（S. J. Singer）
和尼克森（G. Nicolson）提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。
【学生活动】尝试利用手中的材料构建流动镶嵌模型，并画出简图。
充分利用教学
资源
让学生观察各
1、基本支
架
2、蛋白质
的分布
学生展示：
教师展示：
【模型详解】：
一、生物膜的基本支架：
二、蛋白质分子的存在状态：
有镶在表面、嵌入、横跨三种，
外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被，体现了生物膜的不对称性。
（糖
被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
三、生物膜的结构特点：
一定的流动性
（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动的）。
最后：动画演示：生物膜的流动镶嵌模型。
四、思考与讨论：
结构。
学生看图，并
对手中自己摆
出的模型进行
总结，纠错。