生物膜的流动镶嵌模型

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课件4:4.2 生物膜的流动镶嵌模型

课件4:4.2 生物膜的流动镶嵌模型
质疑: 1)各种生物膜功能不同,应该结构也不同 2)细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好解释
新的发现:
随着新技术的运用,科学家发现膜蛋白并不是全部 铺在脂质的表面,有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子 层中的。
有什么证据说明细胞膜不是静止的呢?
[资料六]
时间:1970年(探究细胞膜的结构特性) 人物:Larry Frye等 实验:将人和鼠的细胞表面的蛋白分别用不同的荧光标记后, 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荧光抗体均匀分布。
蛋白质分子有的镶嵌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,有的横跨整个磷脂双 分子层。(体现了膜结构内外的不对称性)
生物膜的特点
❖ 结构特点: 具有一定的流动性
❖ 功能特点: 具有选择透过性
课堂总结
主要 成分
结构
结构

模型


磷脂、蛋白质 (还有糖蛋白架:磷脂双分子层
例题
使用下列哪种物质处理会使细胞失去识别能力( C )
A . 核酸酶 C. 糖水解酶
B .龙胆紫 D .淀粉酶
5、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的,体现 了膜的流动性(结构特点)
(1)磷脂分子的运动性 (2)膜蛋白的运动性
流动镶嵌模型的基本内容: 1、膜的组成成分: 主要是磷脂和蛋白质,还有少量的糖类。 2、膜的基本支架: 磷脂双分子层。 3、蛋白质分子的位置:
空气
空气


结论:细胞膜中的脂质分子排列成连续的两层
P66思考与讨论 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。
亲水头部
疏水尾部

生物膜的流动镶嵌模型

生物膜的流动镶嵌模型
1、细胞膜的化学成分: 、细胞膜的化学成分: 主要由脂质(磷脂 磷脂)、 主要由脂质 磷脂 、蛋白质和少量糖类组成 磷脂双分子层-----基本骨架 磷脂双分子层-----基本骨架 2、细胞膜 、 的结构: 的结构: 蛋白质分子------覆盖、镶嵌 覆盖、 蛋白质分子 覆盖 和贯穿在磷脂双分子层中
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)

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

生物膜的流动镶嵌模型

a
a
b c A
a
b B a
b D
c
b C
c
c
自我评价:
3.上图示处于不同生理状态的三个洋葱鳞片叶表 皮细胞,请回答: 图A细胞处于何种生理状态? 质壁分离 。 如上图是同一细胞处于不同浓度的溶液中,则A、 B细胞所处外界溶液浓度是 A > B 。 如是洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离实验中观察到 的图,先后观察到的图示顺序为 B → A → C 。 图中标号①指的物质是 外界溶液 。
二、流动镶嵌模型的基本内容
4、在细胞膜的外表, 有一层由细胞膜上的蛋白 糖蛋白的作用: 质与糖类结合形成的糖蛋 1、有保护和润滑作用, 2、还与细胞表面的识别 白,叫做糖被。有些糖类 有密切关系。 与脂质分子结合形成糖脂。 这些结构只存在与细胞膜 的外表面,也体现了膜结 构内外的不对称性。
5、磷脂分子和大多数蛋 白质是可以运动的,体现 了膜的结构特点:具有一 定的流动性
1970年,费雷和埃迪登的人-鼠细胞融合实验 免疫荧光技术
人 细 胞
鼠 细 胞
红色荧 光染料 标记的 膜蛋白 诱导
融合 绿色荧光 染料标记 的膜蛋白
杂交细胞 37℃
40分钟后
结论:膜上的蛋白质分子能够运动 同时证明磷脂分子也可以运动
细胞膜结构特点:: 具有一定的流动性
在新的观察和实验证据基础上,1972年桑格 (S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出 生物膜的流动镶嵌模型,这种模型被大多数人 所接受。
静态“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结 构这个观点引起了许多科学家的质疑, “三明治”结构模型有什么不足?
把生物膜描述为静态的刚性结构,无法 解释比如变形虫的变形运动,植物质壁分离 以及复原、细胞生长和分裂等过程中膜的变 化这些现象。

生物膜的流动镶嵌模型

生物膜的流动镶嵌模型
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 20世冰纪冻6浊0年刻代电子膜显蚀微刻实实验验 六 1970年 膜融合实验 七 1972年 流动镶嵌模型
实验二 膜成分实验
时间:20世纪初 实验:科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中 1925年
人物: 荷兰科学家
Gorter和Grendel
实验:
磷脂
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
实验三 膜面积实验
磷脂分子
亲水头部
疏水尾部
磷脂是单一层种由磷甘脂油分,子脂在肪空酸气和—磷酸水所界组面成上的是分子 如何排布的呢?
实验三 膜面积实验 单层磷脂分子在空气—水界面上是如何
实验六 膜融合实验
时间:1970年 实验:
红色荧光染料标记 人细胞表面蛋白质
细胞融合
37℃ 40min
绿色荧光染料标记
鼠细胞表面蛋白质
结论: 细胞膜具有一定的流动性
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 20世冰纪冻6浊0年刻代电子膜显蚀微刻实实验验 六 1970年 膜融合实验 七 1972年 流动镶嵌模型
糖蛋白 在细胞膜的外表,糖类与蛋白质结合
而成糖蛋白,叫做糖被
糖脂 作用:润滑、保护和识别 膜的结构特点: 具有一定的流动性
膜的功能特性: 选择透过性
课堂反馈
C 1.下列最能正确表示细胞膜结构的是( )
A
B
C
D
2、据研究发现,胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等
C 物质较容易优先通过细胞膜,这是因为(

生物膜的流动镶嵌模型

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

4.2生物膜的流动镶嵌模型


磷脂分子在细胞膜上的排列情况
资料四
时间:1959年 人物:罗伯特森(J.D.Robertsen) 实验:在电镜下看到细胞膜“暗—亮—暗”的三层 结构 提出假说: 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质” 的三层结构构成的静态统一结构
蛋白质
资料五 时间:1970年
人物:Larry Frye等
实验:用红、绿色荧光的染料分别标记人和小鼠细胞 表面的蛋白质分子,将两种细胞融合,融合的细胞一半发 绿色荧光、另一半发红色荧光,在37oc下经过40min,两 种颜色的荧光均匀分布
5.变形虫的任何部位都能伸出伪足,人体某些白 细胞能吞噬病菌,这些生理过程的完成都依赖于 细胞膜的( ) A 保护作用
C 主动运输
B 一定的流动性
D 选择透过性
6、对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是(

A、水
C、蛋白质
B、糖类
D、磷脂 )
7、细胞膜具有流动性,这种结构特点是指 (
A、整个细胞膜具有流动性
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
课堂练习
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.下列哪一种膜结构能通过生物大分子( )
4、膜的功能特点: 选择透过性膜
磷脂分子的运动方式
侧向扩散运动
旋转运动
摆动运动
伸缩震荡运动
翻转运动
旋转异构化运动
B、细胞膜上磷脂是静止的,蛋白质具有流动性

4.2生物膜的流动镶嵌模型


背景知识:
蛋白质分子是水溶性的,蛋白质分子在整体 上表现为亲水性,而有些蛋白质有疏水性部位。
磷脂分子有亲水性头部和疏水性尾部,而且排 列为双分子层,那么蛋白质分子在磷脂双分子层中 是如何排列的呢?
蛋白质位于细胞膜的什么位置?
1959年,罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗 的三层结构。
提出假说:生物膜是由“蛋白质—脂 质—蛋白质 ”的三层结构构成的静态统一结构。这种结构又称 为三明治结构模型。
4.生物膜的功能特性:选择透过性 (1)选择透过性的含义:水分子自由通过, 一些离子和小分子也可以通过,而其他的离子、 小分子和大分子则不能通过。 (2)原因:
5、细胞膜外表,有一层由细胞膜上的蛋白质
与糖类结合形成的糖蛋白,叫做糖被。(糖被 与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系)
1.在水溶液中,磷脂分子不能单层存在的,会 自发形成双分子层(在其他溶液中可能成单层存 在)。 2.磷脂双分子层有屏障作用,使膜两侧的水溶 性物质不能自由通过,这对细胞的正常结构和功 能的保持是十分重要的。 3.和磷脂双分子层结合在一起的蛋白质是细胞 膜功能的主要执行者。 4.细胞对大分子物质摄入或排出时所进行的胞 吞与胞吐方式须依赖细胞膜的流动性方可完成。 胞吞与胞吐过程中,不曾跨越生物膜。(跨膜 层数为0层)
生命系统的边界
塑料袋
控制物质的进出
具有一定的伸缩性
普通布
功更用 能适哪 于种 体材 现料 细作 胞细 膜胞 的膜
弹力布
结 构
功能
生命系统的 控制物质的 具有一定的 边界 进 具有

具有 具有


具有
弹力布
一、对生物膜结构的探索历程
资料1. 19世纪末,欧文顿用500多种化学 物质对植物细胞进行了上万次的通透性 实验,发现脂质更容易通过细胞膜。

生物膜的流动镶嵌模型

1959年,罗伯特森(J.D.Robertsen)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,即蛋白质-脂质-蛋白质的结构,提出所谓 “单位膜”模型。把生物膜描述为静态的统一结构。
单位膜模型
思考讨论二:
单位膜模型可以解释以上现象 吗?这种结构与它的功能相适 应吗?细胞膜是不是静止不动 的呢?细胞膜的流动性从微观 上如何体现的呢?
生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质 三层结构; 1970年,荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验,指出
细胞膜具有 流动性 ; 1972年,桑格和尼克森提出了 流动镶嵌模型 。
思考:从科学家探索生物膜的历程,你能得到 什么启示?
课内反馈
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
人细胞
杂交细胞
荧光标记 蛋白质
细胞 融合
40分钟后
370C
鼠细胞
资料:七
冰冻蚀刻(冰冻断裂)。标本用干冰等冰 冻。后用冷刀断开,升温后暴露断裂面。
思考讨论三:
细胞是失水还是吸水?
H2O
思考讨论四:
问题1:请你谈谈流动镶嵌模型的基本 内容是什么?
问题2:生物膜结构内外是否对称?
思考讨论五:
①生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺 了呢?
生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜组分的探索
资料一: 20世纪初,科学家将细胞膜从哺乳动物的红细 胞中分离出来,发现细胞膜会被蛋白酶(能专 一地分解蛋白质的物质)分解。
问题:你能推测细胞膜的成分中含有 蛋白质?
资料二
时间:1895年 人物:欧文顿(E.Overton) 实验:曾用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行

生物膜的流动镶嵌模型

膜是静止的 蛋白质均匀分布 蛋白质分布 在磷脂双分子层两侧
实验或事实证明
膜是运动的 蛋白质不均匀分布
蛋白质镶在、嵌入、 贯穿在磷脂双分子层
单位膜模型不能很好地解释膜的结构和功能
流动镶嵌模型
1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出 了生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model)。
欧文顿
1925
戈特和格 伦德尔
1959
罗伯特森
1970
弗雷和埃 迪登 桑格和尼 克森
1972
小结
生物膜的流动镶嵌模型
课后延伸
有兴趣的同学
课后可以合作利用废品旧物制作 一个生物膜的物理模型。
查阅相关资料,尝试能否提出一 个更加合理的生物膜模型。
人鼠细胞的融合
1970年,科学家弗雷(Frye)和埃迪登(Edidin)用发绿色荧光 的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子,用发红色荧光的染料标记 人细胞表面的蛋白质分子,将小鼠细胞和人细胞融合。
实验证明:欧文顿的假说是正确的
膜中还含有蛋白质
磷脂的分布
亲水性头部
疏水性尾部
易溶于水,可与水分子或其它 亲水分子聚集。 不溶于水,远离水分子或亲水 性分子。
磷脂的分布
亲水性头部
思考:将很多磷脂分子在空气—
水界面上铺展成单分子层,磷脂分 子的头尾将如何排布?
疏水性尾部
磷脂的分布
亲水性头部
疏水性尾部
流动镶嵌模型
流动镶嵌模型的基本内容
磷脂双分子层 是生物膜的基本支架 具有一定的流动性。
蛋白质分子 镶在、贯穿、嵌入磷脂双分子层中 大多数蛋白质分子也可运动。
多糖: 只分布细胞膜外表面,有些与蛋白质结合形成糖蛋 白,称作糖被。与细胞的识别等有关。
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生物膜的流动镶嵌模型教学设计
福建仙游枫亭中学陈世霞
【教材分析】
人教版必修1第4章共3节内容,第1节《物质跨膜运输的实例》,第2节《生物膜的流动镶嵌模型》,第3节《物质跨膜运输的方式》。

第1节主要说明细胞膜是选择透过性膜,膜为什么具有选择透过性?这与膜结构有关,膜结构又是解释物质跨膜运输的方式的基础。

这3节内容的内在联系是:功能—结构—功能。

由此可见,本节内容在第4章中起着承上启下的作用,有助于帮助学生建立结构与功能相适应的观点。

本节主要包括两大部分内容:1、科学家对细胞膜结构的探索历程。

利用科学史教育素材,通过引导学生分析科学家们的实验和结论,宛如亲历科学家探索的历程,使学生切身感受科学的魅力,加深对科学过程和方法的理解,明白科学发现是长期的过程;科学家的观点并不全是真理,还必须通过实践验证;科学学说并非一成不变,需要不断修正、发展和完善;科学发展与技术有很大的关系,技术的进步可以更好地促进科学的发展。

2、生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

在众多对细胞膜结构的假说中,细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的,能较好地解释人们对细胞膜功能的认识,学生必须展开想象力,通过制作模型等,构建细胞膜的空间立体结构,理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。

【教学目标】
1.知识与技能
①通过分析科学家建立生物膜模型的过程,阐述科学发现的一般规律。

②举例说明生物膜具有流动性特点。

③简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。

2.过程与方法
①通过分析科学家建立生物膜模型的过程,学习做出假设。

②发挥空间想象力,通过制作模型,构建细胞膜的空间立体结构。

3.情感态度与价值观
①生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的,树立生物结构与功能
相适应的辩证唯物主义自然观。

②正确认识科学价值观,理解假说的提出要有实验和观察的依据,需要有严
谨的推理和大胆的想象,并通过实验进一步验证。

③正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用。

【教学重点】流动镶嵌模型的基本内容。

【教学难点】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。

【教学方法】谈话法、探究法
【教具准备】多媒体课件、制作生物膜模型的废旧物品(包裹中药丸的球形蜡壳、电线、解剖针、泡沫塑料等)
【课时安排】1课时
【教学设计思路】
教学内容基本策略
【教后反思】
1.尽量为学生创造探究活动的机会,激发学习兴趣。

本节教学设计上主要突出科学史教育,经过教师精心设计,将各位科学家实验的资料,再加工成一连串环环相扣的问题来引导学生探究,让学生身临其境,仿佛自己就是科学家在进行研究,从中学习模型建构方法:实验、推理想象—提出假说—进一步验证完善—不断发展;正确认识实验技术手段的进步在促进科学的发展中的作用;总结科学发现的一般规律。

2.保护学生的自尊心,培育学生创造的激情。

教师必须设置好探究历程的梯度(如,补充磷脂分子结构与特性的知识),并且不能超出学生当前的认知结构和认知水平,并适时、恰当地给学生创新提供帮助,使其能享受成功喜悦,激发并能维持学生的创造热情。

3.以活动促发展,促进学生知识建构。

本节既有资料探究,小组讨论学习的活动,也有通过多媒体课件、学生画图、模型制作等手段,让学生动脑、动口、动眼、动手,学生学习方式多样,落实新课程标准倡导自主、探究、合作学习的要求,有效实现三维目标,学生
学得既灵活又实在。

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