高中生物人教版必修一第四章第二节PPT
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2013年人教版生物必修1全册精品课件 第四章 第2、3节
1972年桑格
和尼克森
栏目 导引
第四章
细胞的物质输入和输出
时间(人物) 结论或假说 所有的生物膜都由 1959年罗伯 蛋白质—脂质—蛋白质 _________________________ 特森 三层结构构成, 是静态的结构 1970年
流动性 细胞膜具有____________
1972年桑格 提出为大多数人所接受的 流动镶嵌 和尼克森 __________________模型
纪初
1925 年两 位荷 兰科 学家
脂质和蛋白质 ______________
膜中的脂质分子 必然排列为 连续的两层 ______________
取的脂质铺成单分
子层, 其面积是红 细胞表面积的2倍
栏目 导引
第四章
细胞的物质输入和输出
时间(人物) 1959年罗 伯特森 1970年
实验依据 电子显微镜下看到细胞膜清晰 的______________的三层结构 暗—亮—暗 ________标记的小鼠细胞和人 荧光 细胞融合实验 新的观察实验证据
动运输能逆浓度梯度运输物质; 大分子物 质以胞吞或胞吐的方式通过膜; 蜜饯腌制 时细胞已经死亡, 细胞膜的选择透过性消 失.
栏目 导引
第四章
细胞的物质输入和输出
要点三
1．载体
影响主动运输的因素
载体是细胞膜中的一类蛋白质, 其作用就 像“小船”一样, 能将“货物”(被运输的物质) 从“河”(细胞膜)的一边运到另一边.
透过性是生物膜的功能特性.
(2)联系: 流动性是选择透过性的基础, 只有 膜具有流动性, 才能表现出选择透过性.
栏目 导引
第四章
细胞的物质输入和输出
例1
如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意
人教版高中生物必修一全册课件PPT
由两分子氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。 由多个氨基酸分子缩合而成的，含有多个肽键的 化合物，叫做多肽。多肽所呈的链状结构叫做肽链。 多肽链具备一定的空间结构后即为蛋白质。因此 蛋白质与多肽的差别在于有无空间结构。
2. 氨基酸、多肽和蛋白质的关系
失去水的分子数 蛋白质的分子量
肽键数 氨基酸数
第二章 组成细胞的分子
第2节 生命活动的主要承担 者——蛋白质
蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元 素组成，很多还含有S、P等元素。
蛋白质是由多种氨基酸按照不同的 方式结合形成的，氨基酸是组成蛋白质的 基本单位。
一、氨基酸及其种类
结构通式为：
R
NH2 C COOH
H
每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2) 和一个羧基(—COOH)，还有一分子氢和一个特有的 R基团，它们都连在同一个碳原子上。此碳原子叫 中心碳原子。
病毒一旦离开活细胞，就不再表现生命现象。
二、生命活动离不开细胞 实例1：草履虫的运动和分裂
草履虫是一种什么样的生物？草履虫还能完 成哪些生命活动？
草履虫是单细胞生物，还有摄食、呼吸、生长、 生殖、应激性
自然界中还有哪些生物的结构与草履虫相似？
衣藻
变形虫
酵母菌
如果没有完整的细胞结构，就不可能完成这些
羧基数分别是（ D ）
A.746和764 B.760和760 C.762和762 D.4和4
4.下列叙述中，哪项是对蛋白质功能的高度概括
（ D）
A.细胞和生物体重要的结构物质 B.收缩、运输、免疫等活动的物质基础 C.调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质 D.生命活动的主要体现者
B 5.蛋白质和多肽的主要区别是在于蛋白质（ ）
2. 氨基酸、多肽和蛋白质的关系
失去水的分子数 蛋白质的分子量
肽键数 氨基酸数
第二章 组成细胞的分子
第2节 生命活动的主要承担 者——蛋白质
蛋白质主要由C、H、O、N4种化学元 素组成，很多还含有S、P等元素。
蛋白质是由多种氨基酸按照不同的 方式结合形成的，氨基酸是组成蛋白质的 基本单位。
一、氨基酸及其种类
结构通式为：
R
NH2 C COOH
H
每种氨基酸分子至少都含有一个氨基(—NH2) 和一个羧基(—COOH)，还有一分子氢和一个特有的 R基团，它们都连在同一个碳原子上。此碳原子叫 中心碳原子。
病毒一旦离开活细胞，就不再表现生命现象。
二、生命活动离不开细胞 实例1：草履虫的运动和分裂
草履虫是一种什么样的生物？草履虫还能完 成哪些生命活动？
草履虫是单细胞生物，还有摄食、呼吸、生长、 生殖、应激性
自然界中还有哪些生物的结构与草履虫相似？
衣藻
变形虫
酵母菌
如果没有完整的细胞结构，就不可能完成这些
羧基数分别是（ D ）
A.746和764 B.760和760 C.762和762 D.4和4
4.下列叙述中，哪项是对蛋白质功能的高度概括
（ D）
A.细胞和生物体重要的结构物质 B.收缩、运输、免疫等活动的物质基础 C.调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质 D.生命活动的主要体现者
B 5.蛋白质和多肽的主要区别是在于蛋白质（ ）
高中生物必修一第四章复习课件PPT课件
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注：半透膜两侧浓度差越大，达到动态平衡 时两侧的液面高度差也越大。
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二.细胞的吸水和失水 1.原理：渗透作用 2.哺乳动物成熟红细胞的吸水与失水 ①外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水膨胀 ② 外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水皱缩 ③ 外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于 动态平衡。
。
(3)法囊藻细胞吸收K+和Cl- 的方式对活细胞生命活动的意义是 能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质 ，
这种吸收方式的实现，必须依赖的生理活动是 呼吸作用 。
(4)法囊藻细胞吸收的各种离子数量与海水中相应离子的数量不
成正比例，这与法囊藻细胞膜上的 运载各种离子的载体数量有关。
第18页/共21页
4.探究实验——质壁分离与质壁分离复原
①发生的条件： 成熟的植物细胞（有大液泡、细胞壁）； 活细胞（死细胞的细胞膜变成全透性的）
② 质壁分离产生的原因 内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大 外因：外界溶液浓度大于细胞液的浓度
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方法步骤
1、制作装片 2、先低倍后高倍观察 3、从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液， 在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。 重复几次，使得洋葱鳞片叶表皮浸 润在蔗糖溶液中。 4、高倍镜观察质壁分离过程 5、方法同3，让已质壁分离的细 胞浸润在清水中。 6、高倍镜观察质壁分离复原过程。
19．实验室有新配制的蔗糖溶液(0．9 mol／L)和硝酸 钾溶液(0．45 mol／L)各一瓶，另有蒸馏水一瓶，因忘 记贴标签，仅凭肉眼已无法鉴别。你能以活细胞为材料 设计一个鉴别方案，将这三瓶液体区分开吗? 实验材料：3瓶液体、新鲜的紫色洋葱鳞片叶适量、清 水。 实验用具：刀片、滴管、载玻片、盖玻片、镊子、显微 镜等。 实验步骤： (1)对三种未知溶液进行编号标记。 (2) 制3个紫色洋葱表皮细胞的临时装片并作标记，用低 。
注：半透膜两侧浓度差越大，达到动态平衡 时两侧的液面高度差也越大。
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二.细胞的吸水和失水 1.原理：渗透作用 2.哺乳动物成熟红细胞的吸水与失水 ①外界溶液浓度<细胞质浓度时,细胞吸水膨胀 ② 外界溶液浓度>细胞质浓度时,细胞失水皱缩 ③ 外界溶液浓度=细胞质浓度时,水分进出细胞处于 动态平衡。
。
(3)法囊藻细胞吸收K+和Cl- 的方式对活细胞生命活动的意义是 能保证细胞按照生命活动的需要主动地选择吸收营养物质 ，
这种吸收方式的实现，必须依赖的生理活动是 呼吸作用 。
(4)法囊藻细胞吸收的各种离子数量与海水中相应离子的数量不
成正比例，这与法囊藻细胞膜上的 运载各种离子的载体数量有关。
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4.探究实验——质壁分离与质壁分离复原
①发生的条件： 成熟的植物细胞（有大液泡、细胞壁）； 活细胞（死细胞的细胞膜变成全透性的）
② 质壁分离产生的原因 内因：原生质层比细胞壁的伸缩性大 外因：外界溶液浓度大于细胞液的浓度
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方法步骤
1、制作装片 2、先低倍后高倍观察 3、从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液， 在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。 重复几次，使得洋葱鳞片叶表皮浸 润在蔗糖溶液中。 4、高倍镜观察质壁分离过程 5、方法同3，让已质壁分离的细 胞浸润在清水中。 6、高倍镜观察质壁分离复原过程。
19．实验室有新配制的蔗糖溶液(0．9 mol／L)和硝酸 钾溶液(0．45 mol／L)各一瓶，另有蒸馏水一瓶，因忘 记贴标签，仅凭肉眼已无法鉴别。你能以活细胞为材料 设计一个鉴别方案，将这三瓶液体区分开吗? 实验材料：3瓶液体、新鲜的紫色洋葱鳞片叶适量、清 水。 实验用具：刀片、滴管、载玻片、盖玻片、镊子、显微 镜等。 实验步骤： (1)对三种未知溶液进行编号标记。 (2) 制3个紫色洋葱表皮细胞的临时装片并作标记，用低 。
人教版高中生物课件：必修1第4章第2、3节
高考生物总复习
高频考点突破
生物膜的组成、结构及功能间的关系 1．组成、结构、功能关系图解
高考生物总复习
2．生物膜的结构特点——具有一定的流动性 (1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋 白质分子是运动的。 (2)实验验证——人鼠细胞融合实验
高考生物总复习
(3)实验证明：质壁分离与复原、变形虫运动、 胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌等。 3．生物膜的流动性与选择透过性的关系 (1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透 过性是生物膜的功能特性。 (2)联系：流动性是选择透过性的基础，膜只有 具有流动性，才能实现选择透过性。 【易误警示】 (1)只有活细胞才具有膜的流动 性和选择透过性。 (2)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内， 随温度升高，膜的流动性增强。
高考生物总复习
物质进出细胞的方式 1．自由扩散、协助扩散和主动运输的比较
高考生物总复习
高考生物总复习
【易误警示】
(1)同一种物质进出不同细胞
时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖
为协助扩散，小肠细胞吸收葡萄糖则是动运
输。
(2)在跨膜运输方式中，只有主动运输需要能
量，且能逆浓度梯度运输。
高考生物总复习
2．影响跨膜运输的因素 (1)物质浓度(在一定的浓度范围内)
高考生物总复习
(2)氧气浓度
高考生物总复习
(3)温度 温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因 而会影响物质跨膜运输的速率。 3．胞吞、胞吐比较 胞吞 胞吐 能量 需要 需要 载体 不需要 不需要 进入的物质 大分子 大分子 吞噬细胞吞噬 某些酶、激素的 实例 病菌 分泌
高考生物总复习
实验专题探究
高考生物总复习
思考感悟 1．判断细胞膜的内外表面的依据是 什么？ 【提示】 可根据糖蛋白的分布。
人教版高中生物必修一第四章ppt课件
精选ppt课件
45
附：磷脂（膜脂）的运动有多种形式：
1.侧向扩散； 2.旋转运动； 3.摆动运动； 4.伸缩运动； 5.翻转运动； 6.旋转异构
精选ppt课件
46
精选ppt课件
47
一、被动运输
被动运输：物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散方式。
自由扩散：物质通过简单的扩散作用进 出细胞。
协助扩散：进出细胞的物质借助载体 蛋白的扩散。
【思考】
1．红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜吗？
不可以，因为血红蛋白是大分子，不能透过细胞膜。
2．当外界溶液浓度过低时，红细胞会发生什么变化？原因 会发生吸水并且胀破 ，因为外界溶液浓度过低，红细
胞不断吸水，而细胞膜的伸缩性是一定的，超过了这个限 度，细胞就会破裂。
3．红细胞吸水或失水的多少与什么有关？
与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家
因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的
2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的
两层这一结论。
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37
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。
（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的 尾部朝向内侧）
2.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。
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12
问题
1.植物细胞会出现失水的情况吗？
2.植物细胞在什么情况下会失水？
当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时
3.原生质层是否相当与半透膜？
精选ppt课件
13
2.植物细胞的吸水与失水
【探究】植物细胞
原生质层 精选ppt课件
人教版高中生物必修一第4章第2节生物膜的流动镶嵌模型 课件
三层结构
蛋白质—脂质—蛋白质
1970年
人、鼠细胞融合实验。
膜具流动性
1972，桑格 新的观察和实验证据的基础
和尼克森 上，提出分子结构模型。
流动镶嵌模型
小结 概念图
生物膜 结构特点
功能特性
③一定的流动性
④选择透过性
① 磷脂双分子层 ②蛋白质分子 决定
结构组成
结构探究历程
思考
在生物膜模型的建立和完善过程中， 你受到哪些启示?
电子束照射大分子物质散 射度高，黑暗；照射小分 子物质，散射度低，光亮。
生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的 三层静态统一结构（三明治模型）。
称之为单位膜
三 明 治 模 型
要点：12..蛋静白态质结均 构匀分布在脂双层的两侧（对称）
分组讨论
质疑： 把生物膜描述为静态的刚性结构，显然与膜 很多功能（如细胞生长、分裂；变形等）相矛盾。
预测了脂空质气 分子的排列 方式。那水么，蛋白质又
位于膜中的什么位置?
水溶液环境 (外)
连续两 层排列
水溶液环境 (内)
4.对生物膜模型的探索——脂质和蛋白质的排布方式（一）
资料5： 1959年罗伯特 森在电子显微镜下看到 细胞膜清晰的暗—亮— 暗的三层结构。
细胞膜结构的电镜照片
假说：
关于电镜成像知识·······
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
40分钟后
370C
结论：细胞膜具有流动性
鼠细胞
7.对生物膜模型的探索——脂质和蛋白质的排布方式（四）
资料8： 时间：1972年 人物：桑格和尼克森 假说：流动镶嵌模型
P67思考与讨论
1.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？
人教版高中生物必修一第4章全章章末高效整合精讲ppt课件
浓度之间。
3．比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液―镜―检→刚刚发生质壁
分离时所需时间的比较→判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞
液浓度越小)。
生物 必修1
第4章 细胞的物质输入和输出
专题讲座
综合检测
4．比较一系列溶液的浓度的大小 同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液―镜―检→记录刚 刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓 度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。 5．鉴别不同种类的溶液(如 KNO3 和蔗糖溶液) 相同成熟植物细胞＋不同种类溶液―镜―检→只发生质壁分离 现象→溶质不能通过原生质层的溶液(如糖溶液)。 质壁分离后自动复原→溶质能通过原生质层的溶液(如 KNO3 溶液)。
A．该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞 B．ab段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大 C．bc段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡 D．用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似蔗糖溶液的结 果
生物 必修1
第4章 细胞的物质输入和输出
专题讲座
综合检测
解析： 原生质体是指植物细胞除去细胞壁之外的部分。 根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离，A错误；ab段 原生质体体积变小，液泡内失去水分，故细胞液浓度在逐渐增 大，B正确；只有活细胞才会发生质壁分离复原，bc段因细胞 吸 水 使 原 生 质 体 体 积 增 大 ， C 错 误 ； 用 一 定 浓 度 的 KNO3 溶 液，可得到类似乙二醇溶液的结果，D错误。
专题讲座
综合检测
(1)自由扩散和协助扩散统称为被动运输，其运输方向都 是从高浓度一侧到低浓度一侧，其运输的动力都是浓度差，与
O2浓度无关。 (2)主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量。在O2
高中生物必修一课件 第四章第二节 光合作用 共50张
若其它条件适宜、光照停止，则ATP和 [H] 减少 、C3 增加 、C5 减少 （为什 么？）。
和[若H]其增它加条、件C适3 宜减，少、停C止5C增O加2供（应为，什则么A？T）P 。 （填增加或减少）
4、影响因素
光合作用
光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量 或O2的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物 质积累量来表示。
A B
c
光照强度
光合作用
1、什么是光合作用？
2、光合作用的过程
3、总反应式 4、影响因素
光反应 暗反应
5、化能合成作用：
原理：还原CO2所需要的ATP和[H]是通过 氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、SO、H2、 Fe2+等而获得的。 化能自养类型： 硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等
2NH3 + 3O2 = 2 HNO2 + H2O + 能量 2HNO2 + O2 = 2 HNO3 + 能量
[思考]：恩吉尔曼的实验，还可证明什么？ 光合作用需要光。
光 H2O
CO2
？ 光合 作用
？
O2 (CH2O)
光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是 CO2呢，还是两者兼而有之？
1940年，鲁宾(S.Ruben)和卡门M.Kamen)（P72）
1、同位素标记法（同位素示踪法 ） 2、同位素标记进行光合作用的实验，是 为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自 水还是二氧化碳？还是两者兼而有之？如何设 计这个实验呢？
CO2被固定为C3；C3 被还原成糖类等。 ATP中的化学能转变成糖 类等有机物中的化学能
光反应为暗反应提供ATP和[H]，（暗反应为光反应提供NADP+、ADP、Pi）
和[若H]其增它加条、件C适3 宜减，少、停C止5C增O加2供（应为，什则么A？T）P 。 （填增加或减少）
4、影响因素
光合作用
光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量 或O2的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物 质积累量来表示。
A B
c
光照强度
光合作用
1、什么是光合作用？
2、光合作用的过程
3、总反应式 4、影响因素
光反应 暗反应
5、化能合成作用：
原理：还原CO2所需要的ATP和[H]是通过 氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、SO、H2、 Fe2+等而获得的。 化能自养类型： 硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等
2NH3 + 3O2 = 2 HNO2 + H2O + 能量 2HNO2 + O2 = 2 HNO3 + 能量
[思考]：恩吉尔曼的实验，还可证明什么？ 光合作用需要光。
光 H2O
CO2
？ 光合 作用
？
O2 (CH2O)
光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是 CO2呢，还是两者兼而有之？
1940年，鲁宾(S.Ruben)和卡门M.Kamen)（P72）
1、同位素标记法（同位素示踪法 ） 2、同位素标记进行光合作用的实验，是 为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自 水还是二氧化碳？还是两者兼而有之？如何设 计这个实验呢？
CO2被固定为C3；C3 被还原成糖类等。 ATP中的化学能转变成糖 类等有机物中的化学能
光反应为暗反应提供ATP和[H]，（暗反应为光反应提供NADP+、ADP、Pi）
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37℃下40min后出现 了什么现象？说明什么？
结论：细胞膜具 有流动性
材料六、冰冻蚀刻电子显微法 标本用干冰等冰冻，后用冷刀断开，升温 后暴露断裂面。
蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。
小
1、19世纪末 2、20世纪初 3、1925年
结
科学家？
一 、 生物膜的探索历程
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，可用于判断细胞的内外侧。
除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合 而成的糖脂。
结 构 与 功 能 相 适 应
生物膜的 流动镶嵌模型
中抽提出脂质，在空气—水界面上铺展
成单分子层，测得单分子层的面积恰为
红细胞表面积的两倍。
提出：脂质分子必然排列为 连续的两层
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推 测和想象一下在这样的环境中，磷脂双分子在细胞膜中 可能是怎样排布的呢？
尝试建构模型
小组合作讨论完成
资料 四
蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？
1988年，罗德里克·麦金农利用X射线晶体成像技术获得了世界第一张 离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工 作原理。这张照片上的离子通道取自青链霉菌，也是一种蛋白。麦金 农的方法是革命性的，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的 状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。对水通道和离子通 道的研究意义重大。很多疾病，比如一些神经系统疾病和心血管疾病 就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的，对细胞膜通道的研究可以帮助 科学家寻找具体的病因，并研制相应药物。另外，利用不同的细胞膜 通道，可以调节细胞的功能，从而达到治疗疾病的目的。中药的一个 重要功能是调节人体体液的成分和不同成分的浓度，这些成分可以通 过不同细胞膜通道调节细胞的功能。有专家认为，对细胞膜通道的研 究可以为揭示中医药的科学原理提供重要的途径。
1959年，罗伯特森实验用电子显微镜观察到：“暗-亮-暗” 三层结构
提出： “蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构
静态的统一结构
单位膜模型无法解释的现象
提出假说：细胞膜具有流动性
实验证据
材料五、 1970年 科学家 将人和鼠的细胞膜表面的蛋 白质用不同荧光标记后，让两种细胞融合。
荧光标记技术 用荧光染料标记某 蛋白质，利用其荧 光特性，来反应研 究对象的相关信息。
基本支架-磷脂双分子层 ：状态、特点 蛋白质：位置、特点、种类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构特点
具有一定的流动性 例：细胞融合、质壁 分离复原、分泌蛋白分泌
注：功能特点：选择透过性
包括人类在内的各种生物都是由细胞组成的。细胞如同一个由城墙围起来 的微小城镇，有用的物质不断被运进来，废物被不断运出去。早在100多年 前，人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”，它们只 允许特定的分子或离子出入。2003年诺贝尔化学奖表彰的就是有关这些“ 城门”的研究成果。 瑞典皇家科学院8日宣布，将2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿 格雷和罗德里克·麦金农，分别表彰他们发现细胞膜水通道，以及对离子 通道结构和机理研究作出的开创性贡献。他们研究的细胞膜通道就是人们 以前猜测的“城门”。生物体的主要组成部分是水溶液，水溶液占人体重 量的70%。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成。它们在细胞膜 通道中的进进出出可以实现细胞的很多功能。 20世纪50年代中期，科学家发现，细胞膜中存在着某种通道只允许水分子 出入，人们称之为水通道。因为水对于生命至关重要，可以说水通道是最 重要的一种细胞膜通道。尽管科学家发现存在水通道，但水通道到底是什 么却一直是个谜。
一、探索历程
材料一 、19世纪末 欧文顿 实验：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 提出假说:膜是由脂质组成
提出假说
思考与讨论:
不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质
细胞膜
相似相溶原理：溶质与溶剂在结 构上相似能彼此相容
•最初认识到生物膜 最初依据实验现象 是由脂质组成的， 和有关知识，经过 是通过对实验现象 严谨的推理和大胆 的推理分析还是通 的想像，提出设想， 过膜成分的提取和 是一种常见的科学 鉴定？ 方法。假说还需要 通过实验观察直接 •在推理分析得出结 论后，还有必要对 证实。 膜的成分进行提取、 分离和鉴定吗？
实验证据
材料二、 20世纪初，科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了 化学分析
提出：细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。
观察和实验依据
推理和想象
提出假说
验证和完善
观察和实验证据
得出结论
资料 三：磷脂分子结构
亲水头部 疏水尾部
思考与讨论：磷脂分子在空气-水界面上 会怎么样铺展？
材料三、
1925年两位荷兰科学家用丙酮从红细胞
• 20世纪80年代中期，美国科学家彼得·阿格雷研究了不同 的细胞膜蛋白，经过反复研究，他发现一种被称为水通道 蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道。为了验证 自己的发现，阿格雷把含有水通道蛋白的细胞和去除了这 种蛋白的细胞进行了对比试验，结果前者能够吸水，后者 不能。为进一步验证，他又制造了两种人造细胞膜，一种 含有水通道蛋白，一种则不含这种蛋白。他将这两种人造 细胞膜分别做成泡状物，然后放在水中，结果第一种泡状 物吸收了很多水而膨胀，第二种则没有变化。这些充分说 明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。
2000年，阿格雷与其他研究人员一起公布了世界第一张水通道蛋白的高 清晰度立体照片。照片揭示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。 水通道的发现开辟了一个新的研究领域。目前，科学家发现水通道蛋白 广泛存在于动物、植物和微生物中，它的种类很多，仅人体内就有11种 。它具有十分重要的功能，比如在人的肾脏中就起着关键的过滤作用。 通常一个成年人每天要产生170升的原尿，这些原尿经肾脏肾小球中的水 通道蛋白的过滤，其中大部分水分被人体循环利用，最终只有约1升的尿 液排出人体。 早在1890年，威廉·奥斯特瓦尔德（1909年诺贝尔化学奖获得者）就推 测离子进出细胞会传递信息。20世纪20年代，科学家证实存在一些供离 子出入的细胞膜通道。50年代初，阿兰·霍奇金和安德鲁·哈克斯利发 现，离子从一个神经细胞中出来进入另一个神经细胞可以传递信息。为 此，他们获得了1963年诺贝尔生理学或医学奖。不过，那时科学家并不 知道离子通道的结构和工作原理。
生物膜的流动镶嵌模型是否已完 美无缺呢？
不断完善和发展的流动镶嵌模型
2003年度诺贝 尔化学奖授予两名研 究细胞膜的美国科学 家阿格雷和麦金农。 以表彰他们在细胞膜 物质运输的通道方面 所做的贡献。
小结 生物膜“流动镶嵌模型”的基本内容
主要 成分
结 构 生 物 膜 结构 模型
磷脂、蛋白质（还有糖蛋 白、糖脂） 流动 镶嵌 模型
人教版必修1
第4章细胞的物质输入和输第2
节生物膜的流动镶嵌模型
问题探讨
1.细胞膜的功能有哪些？ 2.细胞膜具有弹性吗？
塑料袋
用结构跟功能相适应的 观点分析，用哪种材料 做细胞膜更适于体现细 胞膜的功能？
细胞膜具有： 1.屏障分隔作用 2.选择透过性
弹力布能完全表现 细胞膜的功能吗？
3.弹性
其他……
膜是由脂质组成的
膜是由脂质和蛋白质构成 ？ 脂质分子必然排列为连续的两层？
4、1959年 蛋白质—脂质—蛋白质静态统一 结构
5、1970 细胞膜具有流动性
？蛋白质怎么排布
资料 七 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
二、流动镶嵌模型 的基本内容
1、生物膜的主要成分： 蛋白质分子和磷脂分子 2、生物膜的基本支架： 磷脂双分子层 3、蛋白质分子有的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，有的贯穿于 整个磷脂双分子层 4、生物膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部 分的蛋白质分子都是可以运动的）功能特点？
结论：细胞膜具 有流动性
材料六、冰冻蚀刻电子显微法 标本用干冰等冰冻，后用冷刀断开，升温 后暴露断裂面。
蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。
小
1、19世纪末 2、20世纪初 3、1925年
结
科学家？
一 、 生物膜的探索历程
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，可用于判断细胞的内外侧。
除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合 而成的糖脂。
结 构 与 功 能 相 适 应
生物膜的 流动镶嵌模型
中抽提出脂质，在空气—水界面上铺展
成单分子层，测得单分子层的面积恰为
红细胞表面积的两倍。
提出：脂质分子必然排列为 连续的两层
细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆的推 测和想象一下在这样的环境中，磷脂双分子在细胞膜中 可能是怎样排布的呢？
尝试建构模型
小组合作讨论完成
资料 四
蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？
1988年，罗德里克·麦金农利用X射线晶体成像技术获得了世界第一张 离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工 作原理。这张照片上的离子通道取自青链霉菌，也是一种蛋白。麦金 农的方法是革命性的，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的 状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。对水通道和离子通 道的研究意义重大。很多疾病，比如一些神经系统疾病和心血管疾病 就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的，对细胞膜通道的研究可以帮助 科学家寻找具体的病因，并研制相应药物。另外，利用不同的细胞膜 通道，可以调节细胞的功能，从而达到治疗疾病的目的。中药的一个 重要功能是调节人体体液的成分和不同成分的浓度，这些成分可以通 过不同细胞膜通道调节细胞的功能。有专家认为，对细胞膜通道的研 究可以为揭示中医药的科学原理提供重要的途径。
1959年，罗伯特森实验用电子显微镜观察到：“暗-亮-暗” 三层结构
提出： “蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构
静态的统一结构
单位膜模型无法解释的现象
提出假说：细胞膜具有流动性
实验证据
材料五、 1970年 科学家 将人和鼠的细胞膜表面的蛋 白质用不同荧光标记后，让两种细胞融合。
荧光标记技术 用荧光染料标记某 蛋白质，利用其荧 光特性，来反应研 究对象的相关信息。
基本支架-磷脂双分子层 ：状态、特点 蛋白质：位置、特点、种类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构特点
具有一定的流动性 例：细胞融合、质壁 分离复原、分泌蛋白分泌
注：功能特点：选择透过性
包括人类在内的各种生物都是由细胞组成的。细胞如同一个由城墙围起来 的微小城镇，有用的物质不断被运进来，废物被不断运出去。早在100多年 前，人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”，它们只 允许特定的分子或离子出入。2003年诺贝尔化学奖表彰的就是有关这些“ 城门”的研究成果。 瑞典皇家科学院8日宣布，将2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿 格雷和罗德里克·麦金农，分别表彰他们发现细胞膜水通道，以及对离子 通道结构和机理研究作出的开创性贡献。他们研究的细胞膜通道就是人们 以前猜测的“城门”。生物体的主要组成部分是水溶液，水溶液占人体重 量的70%。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成。它们在细胞膜 通道中的进进出出可以实现细胞的很多功能。 20世纪50年代中期，科学家发现，细胞膜中存在着某种通道只允许水分子 出入，人们称之为水通道。因为水对于生命至关重要，可以说水通道是最 重要的一种细胞膜通道。尽管科学家发现存在水通道，但水通道到底是什 么却一直是个谜。
一、探索历程
材料一 、19世纪末 欧文顿 实验：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 提出假说:膜是由脂质组成
提出假说
思考与讨论:
不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质
细胞膜
相似相溶原理：溶质与溶剂在结 构上相似能彼此相容
•最初认识到生物膜 最初依据实验现象 是由脂质组成的， 和有关知识，经过 是通过对实验现象 严谨的推理和大胆 的推理分析还是通 的想像，提出设想， 过膜成分的提取和 是一种常见的科学 鉴定？ 方法。假说还需要 通过实验观察直接 •在推理分析得出结 论后，还有必要对 证实。 膜的成分进行提取、 分离和鉴定吗？
实验证据
材料二、 20世纪初，科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了 化学分析
提出：细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。
观察和实验依据
推理和想象
提出假说
验证和完善
观察和实验证据
得出结论
资料 三：磷脂分子结构
亲水头部 疏水尾部
思考与讨论：磷脂分子在空气-水界面上 会怎么样铺展？
材料三、
1925年两位荷兰科学家用丙酮从红细胞
• 20世纪80年代中期，美国科学家彼得·阿格雷研究了不同 的细胞膜蛋白，经过反复研究，他发现一种被称为水通道 蛋白的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的水通道。为了验证 自己的发现，阿格雷把含有水通道蛋白的细胞和去除了这 种蛋白的细胞进行了对比试验，结果前者能够吸水，后者 不能。为进一步验证，他又制造了两种人造细胞膜，一种 含有水通道蛋白，一种则不含这种蛋白。他将这两种人造 细胞膜分别做成泡状物，然后放在水中，结果第一种泡状 物吸收了很多水而膨胀，第二种则没有变化。这些充分说 明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。
2000年，阿格雷与其他研究人员一起公布了世界第一张水通道蛋白的高 清晰度立体照片。照片揭示了这种蛋白的特殊结构只允许水分子通过。 水通道的发现开辟了一个新的研究领域。目前，科学家发现水通道蛋白 广泛存在于动物、植物和微生物中，它的种类很多，仅人体内就有11种 。它具有十分重要的功能，比如在人的肾脏中就起着关键的过滤作用。 通常一个成年人每天要产生170升的原尿，这些原尿经肾脏肾小球中的水 通道蛋白的过滤，其中大部分水分被人体循环利用，最终只有约1升的尿 液排出人体。 早在1890年，威廉·奥斯特瓦尔德（1909年诺贝尔化学奖获得者）就推 测离子进出细胞会传递信息。20世纪20年代，科学家证实存在一些供离 子出入的细胞膜通道。50年代初，阿兰·霍奇金和安德鲁·哈克斯利发 现，离子从一个神经细胞中出来进入另一个神经细胞可以传递信息。为 此，他们获得了1963年诺贝尔生理学或医学奖。不过，那时科学家并不 知道离子通道的结构和工作原理。
生物膜的流动镶嵌模型是否已完 美无缺呢？
不断完善和发展的流动镶嵌模型
2003年度诺贝 尔化学奖授予两名研 究细胞膜的美国科学 家阿格雷和麦金农。 以表彰他们在细胞膜 物质运输的通道方面 所做的贡献。
小结 生物膜“流动镶嵌模型”的基本内容
主要 成分
结 构 生 物 膜 结构 模型
磷脂、蛋白质（还有糖蛋 白、糖脂） 流动 镶嵌 模型
人教版必修1
第4章细胞的物质输入和输第2
节生物膜的流动镶嵌模型
问题探讨
1.细胞膜的功能有哪些？ 2.细胞膜具有弹性吗？
塑料袋
用结构跟功能相适应的 观点分析，用哪种材料 做细胞膜更适于体现细 胞膜的功能？
细胞膜具有： 1.屏障分隔作用 2.选择透过性
弹力布能完全表现 细胞膜的功能吗？
3.弹性
其他……
膜是由脂质组成的
膜是由脂质和蛋白质构成 ？ 脂质分子必然排列为连续的两层？
4、1959年 蛋白质—脂质—蛋白质静态统一 结构
5、1970 细胞膜具有流动性
？蛋白质怎么排布
资料 七 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
二、流动镶嵌模型 的基本内容
1、生物膜的主要成分： 蛋白质分子和磷脂分子 2、生物膜的基本支架： 磷脂双分子层 3、蛋白质分子有的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，有的贯穿于 整个磷脂双分子层 4、生物膜的结构特点：具有流动性（磷脂和大部 分的蛋白质分子都是可以运动的）功能特点？