第二节_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。
第2节 生物膜的流动镶嵌模型

化学分析表明:膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 [资料3] 磷脂分子结构和性质
亲水头部
疏水尾部
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。
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 【资料4】1917年, 朗姆瓦(Langmuir)将磷脂溶于苯
高中生物课件
思考:请根据蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子 在磷脂双分子层中的排布模型
蛋白质
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面,有的部分或 全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿整个磷脂双 分子层。
高中生物课件
“三明治”模型(单位膜模型)又一无法解 释的现象 变形虫运动.swf
高中生物课件
【资料9】
(少量) 少量与磷脂结合---糖脂
高中生物课件
二、流动镶嵌模型的基本内容 2、结构特性 ⑴、具有一定的流动性 ①原因:磷脂和大多蛋白质
可以运动 ②影响因素:主要是温度 ⑵、不对称性 ①磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同 ②糖类只分布在膜的外表面
高中生物课件
讨论: 1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢? 2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程,实验技术的 进步所起到怎样的作用? 3.分析生物膜模型的建立过程中,结构和功能相适应是如 何体现的?
中,然后将这磷脂的苯溶液铺在水面上,当苯挥发完以后,磷 脂分子在空气与水的界面上分布散乱,经过推挤排列成了 单层。请你想象一下,他会是什么姿态呢?
思考:如果把抽提出的 磷脂注入水中,磷脂分子会 如何排列?
空气
水
空气—水的界面的磷脂分子
水溶液中的磷脂分子团
第二节生物膜的流动镶嵌模型

3)科学家就是如何得出这一结论 得?
实验:用丙酮从红细胞中抽提出脂质,在空 气—水界面上铺展成单分子层,测得单分子层 得面积恰为红细胞表面积得两倍。
4)为什么磷脂分子在空气-水界 面上可以铺展成单分子层呢?
亲水头部
疏水尾部
磷脂就是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成得 分子,磷酸“头”部就是亲水得,脂肪酸“尾”部 就是疏水得。
非脂溶性物质
脂溶性物质
探索过程
1)对膜得化学成分提出假说
膜就是由脂质组成 得
时间:20世纪初 实验:科学家对哺乳动物红细胞得细胞膜进行了化学分 析 成果:确定细胞膜得主要成分得确就是脂质和蛋白质。
红细胞的细胞膜
2)磷脂和蛋白质就是通过什么样得 排列方式参与膜得构建得?
结论:
细胞膜中得脂质分子必然排列为 连续得两层!
2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜得内 侧,亲水性头部朝向膜得外侧,组成生物膜得 基本骨架;
3、蛋白质或镶嵌在脂双层得表面,或嵌插 在其内部,或横跨整个磷脂双分子层,表现出分 布得不对称性。
4、在细胞膜得外表,有一层由细胞膜上得 蛋白质与多糖结合形成得糖蛋白,叫做糖被。 有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂
时间:1970年 人物:费雷和埃迪登等 实验:将人和鼠得细胞膜蛋白质用不同荧光染料标 记后融合
小鼠细胞和人细胞融合实验
结论:细胞膜具有流动性 从而推翻了静止模型得观点
提出新得细胞膜模型
1972年,桑格和尼克森在新得观察和实验 证据得基础上,提出了流动镶嵌模型。
流动镶嵌模型得基本内容:
1、细胞膜主要由流动得磷脂双分子层和嵌在其中 得蛋白质组成。还有少量得多糖。
第二节生物膜的流动镶嵌模型
从物质得跨膜运输得实例可以看出,生物 膜对物质进出细胞就是有选择性得、为 什么生物膜能够控制物质得进出呢?这 与生物膜得结构有什么关系?
第2节生物膜的流动镶嵌模型

结论:膜的主要成分是脂质和蛋白质。
想象空间 单层连续的磷脂分子是怎样分布在水面上的?
亲水头部 疏水尾部
朗谬尔的研究成果 单层磷脂在水面上的分布示意图
Hale Waihona Puke 空气水资料: 时间:1925年 人物:荷兰科学家Gorter和Grendel 实验:从细胞膜中提取脂质,铺成单层分 子,发现面积是细胞膜的2倍
第4章
细胞的物质输入和输出
第2节生物膜的流动镶嵌模型
普通布
弹力布
塑料布
一、对生物膜结构的探索历程
1、细胞膜的组成成分是什么呢?
资料:
时间:1895年 人物:欧文顿(E.Overton) 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。
思考与讨论:
①对细胞膜的研究是从研究什么开始的?为什么?
3、细胞膜的结构特点的探究?
No3:流动镶嵌膜模型:——桑格和尼克森(1972)
No3:流动镶嵌膜模型: ——桑格和尼克森(1972)
对生物膜结构的探索历程:
对生物膜结构的探索历程:
欧文顿:从研究生物膜的功能入手
对生物膜结构的探索历程:
欧文顿:从研究生物膜的功能入手 提出:生物膜是由脂质组成的
对生物膜结构的探索历程:
欧文顿:从研究生物膜的功能入手 提出:生物膜是由脂质组成的 欧文顿的假说是否正确?细胞膜中 除含有脂 质外还有没有其他成分?
对生物膜结构的探索历程:
欧文顿:从研究生物膜的功能入手 提出:生物膜是由脂质组成的 欧文顿的假说是否正确?细胞膜中 除含有脂 质外还有没有其他成分? 化学分析:膜的主要成分是脂质和蛋白质
②根据这一实验现象,你能提出什么假说呢?
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
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:
4.2生物膜的流动镶嵌模型
结构探究历程
2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美 国科学家,这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发 给与细胞膜蛋白质有关的研究成果 。
罗德里克· 麦金农
皮特· 阿格雷
课堂反馈
1、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
3.脂质和蛋白质是怎样构成细胞膜的?
(1)磷脂分子在细胞膜上的分布? 磷脂分子在空气-水界面上的如何分布? 提示:细胞膜内外都是液体有水的环境 (2)蛋白质分子位于脂双层什么位置?
时间:1925年 人物:荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德 F.Grendel 实验:用有机溶剂丙酮(可以溶解脂质)从 人的红细胞膜中提取脂质,在空气-水界面 上铺展成单分子层,测得单分子层的面积恰 为红细胞表面积的2倍(S=2S0)
表面 其中
嵌入
蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂 双分子层中的排布模型
蛋白质
时间:1970年 实验:弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )将人和鼠的细胞 膜蛋白分别用红、绿荧光标记后,让两种细胞融合,杂交细 胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光,放置一段时间后 发现两种颜色的荧光均匀分布。
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
陕西省商洛中学 生物组 刘小刚
学习目标
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.探讨在建立生物膜模型的过程中,实验 技术的进步所起的作用。
提出时间和学者: 1.生物膜组成成分: 2.基本支架: 3.蛋白质的分布: ①?②?③? 4.结构特点: 5.功能特点: 6.糖蛋白:①分布;②功能 7.糖脂?
高中生物4.2 生物膜的流动镶嵌模型
贾-荣-荣
对生物膜结构的探索历程
资料1:1859 年,欧文顿
资 料植 一物 :细 欧胞 文膜 顿的
通 透 性
不溶于脂●
质的物质
溶于脂质的物
质
●
细胞膜
对生物膜结构的探索历程
资料1:1859 年,欧文顿
资料2: 20世纪
初
资
料
二
:细 二胞 十膜 世的 纪组 初成
成
分
资料2:20世纪初,科学家将细胞膜 从哺乳动物的成熟的红细胞中分 离出来,化学分析膜表明膜的主要 成分是脂质和蛋白质。
资料4:1925 荷兰科学家
资
料
四
:
荷细
兰胞
科膜
学 家
的 结
构
资料4: 1925年,两位荷兰科学家戈特 (Gorter)和格伦德尔(Grendel)用丙酮 从人的红细胞中提取磷脂,在空气—水 界面上铺展成单分子层,测得单分子层 的面积恰为红细胞膜面积的两倍。
对生物膜结构的探索历程
资料1:1859 年,欧文顿
资料5: 1959年
罗伯特森
资料2: 20世纪
初
资料4: 荷兰科学家
资料7:生物 膜冰冻蚀刻 技术
资
料细 七胞
:膜 冰上 冻蛋 蚀白 刻质 技的 术排
布
资料7:生物膜的冰冻蚀刻 将细胞膜置于-100˚C的干冰或-196˚C 的液氮中,进行冰冻。用冷刀骤然将 标本断开,升温后,冰在真空条件下迅 即升华,暴露出断面结构,称为蚀刻,在 电镜观察。
分
子
的
结
构
模型构建2
资
料
磷脂分子在水中将怎样排布呢?
三
第二节_生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
在新的观察和实验证据的基础上,1972年桑格 (S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生 物膜模型———流动镶嵌模型,为多数人所接受。
流 动 镶 嵌 模 型
糖蛋白 多糖
蛋白质(三种结合方式)
磷脂双分 子层 (构成膜的基本支架)
糖蛋白
细胞膜上的糖
分布在细胞膜外表,主要与蛋白质结合形成糖蛋白。
细胞膜外侧许多糖蛋白组成的一层结构叫做糖被。
糖被:具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息传 递等密切。
生物膜的流动镶嵌模型的基本内容
脂质、蛋白质、糖类 ①组成成分:______________________
磷脂双分子层 ②基本支架:______________________ 镶在表面、嵌入、贯穿 ③蛋白质分布:___________________
5.细胞膜具有选择透过性,与这一特性密切相关的成
分是(
D
)
B.糖蛋白 D.蛋白质
A.磷脂 C.磷脂、蛋白质
6.一位细胞学家发现,当温度升高到一定程度时, 细胞膜的面积增大而厚度变小,其决定因素是细胞 膜的( A )。 A.结构特点具有流动性 B.选择透过性
C.专一性
D.具有运输物质的功能
7、下图表示细胞某一部分的亚显微结构,请据图回答: (1)这个简图所表示的是 细胞膜的亚显微结构。 (2)这个简图所体现的模型的名是 流动镶嵌模型 。 (3)此模型的基本支架是[ ① ] 磷脂双分子层 。 (4)具有识别作用的是[ ③ ] 糖蛋白 。
最初认识细胞膜的成分时,是对现象的 推理,还是对膜成分的提取和坚定?
为什么不一开始就对膜的成分进行鉴定?
一、对生物膜结构的探索历程
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1959 年罗伯特森提出的“三明治”结构模型:所 蛋白质-脂质-蛋白质 有生物膜都由 三层结构; 1970 年,荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验, 流动性 ; 指出细胞膜具有
1972年,桑格和 尼克森提出了 流动镶嵌模型 。
新技术带 来新模型
在新的观察和实验证据的基础上, 1972年桑格和尼克森提出了新的生物 膜模型—流动镶嵌模型,为多数人所 接受。
流动镶嵌模型
亲水头部
疏水尾部
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。
三 深入思考 模型构建 认真阅读68页流动镶嵌模型基本内容,独立思考下列问 题,然后小组讨论,举手发言。
1、生物膜的组成:
主要由蛋白质和脂质组成 2、生物膜的基本骨架:
磷脂双分子层 (亲水性头部朝向两侧,疏水性尾部 朝向内侧)。
膜
第2节
生物膜的流动镶嵌模型
是谁,隔开了原始海洋的动荡, 是谁,为我日夜守边防, 是谁,为我传信报安康。 没有你,我——一个小小的细胞 会是何等模样?
丁卫萍
小结
Hale Waihona Puke 对生物膜结构的探索历程19世纪末,欧文顿的实验和推论:膜是由 脂质组成 的; 20 世纪初,科学家的化学分析结果,指出膜主要 由 脂质 和 蛋白质 组成;
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
回
一、渗透作用
原理:
顾
水分子由多→少扩散 1、具有半透膜
两个条件:2、半透膜两侧溶液有浓度差
重点
总结
2)物质跨膜运输的特点:
1.水分子可以顺浓度梯度自由通过;
2.细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过;
3.其他的离子、小分子和大分子不能通过。 结论:细胞膜和其他生物膜都是选择透过性
三 深入思考 模型构建
3、蛋白质分子存在形态:
有镶在表面、嵌入、贯穿三种,外侧的蛋白质分子与 糖类结合形成糖被。
(糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密 切联系) 4、生物膜的结构特点和功能特性:
一定的流动性(磷脂分子和大多数蛋白质分子都是 运动的),选择透过性。