生物膜的流动镶嵌模型
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一、对生物膜结构的探索历程
1、生物膜的组成成分是什么呢？
资料1：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 细胞进行过上万次的通透性实验，发 现细胞膜对不同物质通透性不一样： 凡是可以溶于脂质的物质更容易通过 细胞膜进入细胞。
不溶于脂质的物质
●
溶于脂质的物质
流动镶嵌模型：——桑格和尼克森（1972）
小结：
（一）对生物膜结构的探索历程 1、19世纪末，欧文顿提出：膜是由___脂__质_____组成的。 2、20世纪初，化学分析结果：膜主要由_脂__质__和蛋__白__质__组成。 3、1925年，两位荷兰科学家提出：脂质分子必然排列为_两___层。 4、1959年，罗伯特森提出：生物膜由_蛋___白__质___-_脂__质___-_蛋__白___质____ 三层结构构成。 5、1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验：细胞膜具有 __一__定___的__流__动___性。 6、1972年桑格和尼克森提出：生物膜的__流__动__镶__嵌___ 模型。
●
细胞膜
思考：
①根据这一实验现象，你能提出什么假说？
注意：假说的提出是以一定的事实材料和科学原理为依据，对某一未知事物或 规律所做出的推测性解释或判断。
②你是根据什么提出这样的假说？ ③通过哪种手段来验证你提出的假说？
资料2：时间： 20世纪初 实验：科学家发现不仅脂溶性物质可 以通过细胞膜，细胞膜也会被蛋白酶 （能专一地分解蛋白质的物质）分解。
磷脂分子：
亲水头部
疏水尾部
单层连续的磷脂分子是怎样分布在空气--水界面上的？
1917年 欧文·朗缪尔的研究成果 单层磷脂在水面上的分布示意图
空气
1、生物膜的组成成分是什么呢？
资料1：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 细胞进行过上万次的通透性实验，发 现细胞膜对不同物质通透性不一样： 凡是可以溶于脂质的物质更容易通过 细胞膜进入细胞。
不溶于脂质的物质
●
溶于脂质的物质
流动镶嵌模型：——桑格和尼克森（1972）
小结：
（一）对生物膜结构的探索历程 1、19世纪末，欧文顿提出：膜是由___脂__质_____组成的。 2、20世纪初，化学分析结果：膜主要由_脂__质__和蛋__白__质__组成。 3、1925年，两位荷兰科学家提出：脂质分子必然排列为_两___层。 4、1959年，罗伯特森提出：生物膜由_蛋___白__质___-_脂__质___-_蛋__白___质____ 三层结构构成。 5、1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验：细胞膜具有 __一__定___的__流__动___性。 6、1972年桑格和尼克森提出：生物膜的__流__动__镶__嵌___ 模型。
●
细胞膜
思考：
①根据这一实验现象，你能提出什么假说？
注意：假说的提出是以一定的事实材料和科学原理为依据，对某一未知事物或 规律所做出的推测性解释或判断。
②你是根据什么提出这样的假说？ ③通过哪种手段来验证你提出的假说？
资料2：时间： 20世纪初 实验：科学家发现不仅脂溶性物质可 以通过细胞膜，细胞膜也会被蛋白酶 （能专一地分解蛋白质的物质）分解。
磷脂分子：
亲水头部
疏水尾部
单层连续的磷脂分子是怎样分布在空气--水界面上的？
1917年 欧文·朗缪尔的研究成果 单层磷脂在水面上的分布示意图
空气
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
细
模型
胞
膜
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
水
水
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
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
细
模型
胞
膜
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
水
水
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
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
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（
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
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
细胞生物学-生物膜流动镶嵌型模型
得出结论： 细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层
尝试细胞画出膜中的磷脂分子的排布模型
推测:? ? ? ? ? ?
蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？
资料4.罗伯特森的实验和模型
小资料(关于电镜成像) 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。
“蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图
01
在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？
添加标题
02
举例说明在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起什么样的作用？你受何启示？
添加标题
03
思考与讨论
添加标题
课堂延伸
细胞膜通道研究的突破 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，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。
资料2.其他科学家的实验
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理。 （已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）
实验现象：细胞膜被破坏 得出结论：……
添加标题
应用化学手段分析表明：
添加标题
膜的主要成分是脂质和蛋白质
添加标题
组成膜的脂质中磷脂含量最多
01.
01.
01.
01.
01.
生物膜的流动镶嵌模型
单击此处添加文本具体内容
演讲人姓名
CLICK HERE TO ADD A TITLE
尝试细胞画出膜中的磷脂分子的排布模型
推测:? ? ? ? ? ?
蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？
资料4.罗伯特森的实验和模型
小资料(关于电镜成像) 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。
“蛋白质-脂质-蛋白质”三层的统一结构模式图
01
在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何得到体现的？
添加标题
02
举例说明在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起什么样的作用？你受何启示？
添加标题
03
思考与讨论
添加标题
课堂延伸
细胞膜通道研究的突破 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，以表彰他们在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。
资料2.其他科学家的实验
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白酶处理。 （已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）
实验现象：细胞膜被破坏 得出结论：……
添加标题
应用化学手段分析表明：
添加标题
膜的主要成分是脂质和蛋白质
添加标题
组成膜的脂质中磷脂含量最多
01.
01.
01.
01.
01.
生物膜的流动镶嵌模型
单击此处添加文本具体内容
演讲人姓名
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生物膜的流动镶嵌模型
时间：1970年 人物：Larry Frye等 实验：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，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 提出假说： 细胞膜具有流动性
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
鼠细胞 结论：细胞膜具有一定的流动性
40分钟后 370C
揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。
[讨论]实验的现象是什么?——实验表明蛋白质并不是全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在 脂质双分子层中的。
蛋白质颗粒
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。
[资料五]免疫荧光技术细胞融合实验
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
提出假说： 膜是由脂质 组成的
(2)验证假说——膜是由脂质组成的
[资料二] 细胞膜提取分离和成分分析 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分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也 会被蛋白酶分解。
问题：细胞膜是由哪些化学成分构成的? 膜的主要成分是脂质和蛋白质。
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由
和
1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 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
1972年，脂桑质格和 蛋提白出质了
。
蛋白质－脂质－蛋白质
脂质 组成；
；
三层结
流动性 尼克森
流动镶嵌模型
两层暗层（蛋白质） 一层明层（脂质）
3、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
鼠细胞 结论：细胞膜具有一定的流动性
40分钟后 370C
揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。
[讨论]实验的现象是什么?——实验表明蛋白质并不是全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在 脂质双分子层中的。
蛋白质颗粒
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。
[资料五]免疫荧光技术细胞融合实验
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
提出假说： 膜是由脂质 组成的
(2)验证假说——膜是由脂质组成的
[资料二] 细胞膜提取分离和成分分析 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分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也 会被蛋白酶分解。
问题：细胞膜是由哪些化学成分构成的? 膜的主要成分是脂质和蛋白质。
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由
和
1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由 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
1972年，脂桑质格和 蛋提白出质了
。
蛋白质－脂质－蛋白质
脂质 组成；
；
三层结
流动性 尼克森
流动镶嵌模型
两层暗层（蛋白质） 一层明层（脂质）
3、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）
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
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
生物膜流动镶嵌模型
电子显微镜是用电子束来照射 被检样品，入射电子与蛋白质 和磷脂不同的原子发生碰撞， 对电子有不同的散射度，蛋白 质的散射度高，显黑色，发暗； 磷脂分子的散射度低，发亮。
细胞膜结构的电镜照片
2、蛋白质的排布方式？
资料五： 1959 年，罗伯特森（ J.D.Robertsen ）在电镜 下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构 成。
一、对生物膜结构的探索历程
1、对生物膜组分的探索 2、对生物膜分子结构模型的探索 1、脂质的排布方式？ 2、蛋白质的排布方式？
资料三：
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。
单层磷脂分子
双层磷脂分子
资料四：
1925 年，荷兰科学家 Gorter 和 Grendel 从细胞
膜中提取脂质，在空气——水界面上铺成单层
分子，发现面积是细胞膜的2倍。
结论：细胞膜中的脂质为连续两层
磷脂双分子层
一、对生物膜结构的探索历程
1、对生物膜组分的探索 2、对生物膜分子结构模型的探索
1、脂质的排布方式？
磷脂双分子层
2、蛋白质的排布方式？
2、蛋白质的排布方式？
资料五： 1959 年，罗伯特森（ J.D.Robertsen ）在电镜 下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构 成。 背景资料
人细胞 杂交细胞
细胞 融合
一段时间后
37℃ 40 min
小鼠细胞
荧光标记的小鼠细胞和 人细胞融合实验示意图
结论：
构成细胞膜的蛋白质、磷脂 等成分是可以移动的。
细胞膜具有流动性 （结构特点）
“流动镶嵌”结构模型
流动镶嵌模型 。 磷脂双分子层构成骨架；蛋白
细胞膜结构的电镜照片
2、蛋白质的排布方式？
资料五： 1959 年，罗伯特森（ J.D.Robertsen ）在电镜 下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构 成。
一、对生物膜结构的探索历程
1、对生物膜组分的探索 2、对生物膜分子结构模型的探索 1、脂质的排布方式？ 2、蛋白质的排布方式？
资料三：
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。
单层磷脂分子
双层磷脂分子
资料四：
1925 年，荷兰科学家 Gorter 和 Grendel 从细胞
膜中提取脂质，在空气——水界面上铺成单层
分子，发现面积是细胞膜的2倍。
结论：细胞膜中的脂质为连续两层
磷脂双分子层
一、对生物膜结构的探索历程
1、对生物膜组分的探索 2、对生物膜分子结构模型的探索
1、脂质的排布方式？
磷脂双分子层
2、蛋白质的排布方式？
2、蛋白质的排布方式？
资料五： 1959 年，罗伯特森（ J.D.Robertsen ）在电镜 下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构 成。 背景资料
人细胞 杂交细胞
细胞 融合
一段时间后
37℃ 40 min
小鼠细胞
荧光标记的小鼠细胞和 人细胞融合实验示意图
结论：
构成细胞膜的蛋白质、磷脂 等成分是可以移动的。
细胞膜具有流动性 （结构特点）
“流动镶嵌”结构模型
流动镶嵌模型 。 磷脂双分子层构成骨架；蛋白
生物膜的流动镶嵌模型
生物膜的流动镶嵌模型
一、1.膜的组成成分:
脂质:溶解脂质物质能溶解细胞膜。
蛋白质:蛋白酶分解。
2.膜的磷脂双分子层:
磷脂分子铺在空气界面，发现面积是膜面积2倍。
磷脂是一种由甘油，脂肪酸，磷酸等所组成的分子。
3.蛋白质的位置:
蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。
细胞膜具有流动性。
适当升高温度，流动性增强。
二、流动镶嵌模型(有流动性、不对称性、镶嵌型)
1.基本内容:①磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流动性。
②蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入磷脂双分子层中，贯穿整个磷脂双分
子层。
③大多数蛋白质分子，磷脂也是可以运动的。
④糖蛋白在细胞膜上，是由糖类和蛋白质形成。
2.成分功能分析:①磷脂分子:构成了磷脂双分子层支架。
作用:脂溶性物质易透过。
②蛋白质:决定膜功能。
种类:结构蛋白:构成细胞膜成分。
载体蛋白:运输物质。
糖蛋白:保护、润滑、识别作用。
受体:信息交流。
抗原:免疫。
③糖类:糖蛋白、糖脂。
3.生物膜结构特性:膜具有流动性。
①结构基础:磷脂分子，蛋白质可运动。
②生理意义:细胞生长分裂，细胞融合。
分泌蛋白分泌。
③实例:白细胞吞噬细菌。
4.膜的功能特性:选择透过性。
①结构基础:膜上载体蛋白。
②生理意义:控制物质进出。
③实例:水分子进出，无机盐的吸收。
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脂质 物质 实验现象说明细胞膜中含有 __________
欧文顿提出假说：膜是由 脂质组成的
问题导学
资料2
时间：20世纪初 实验：采用哺乳动物的红细胞，经过特殊处理使 细胞发生溶血现象，一些物质溶出，再将溶 出细胞外的物质洗掉，即可得到纯净的细 胞膜(又称血影)。
进行实验 化学分析: 发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解 也会被蛋白酶分解 结论： 膜的成分主要是脂质和蛋白质。
单位膜模型
蛋白质的电子密度高，在 电镜下显暗色；磷脂分子的电 子密度低，显亮色。
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
单位膜模型无法解释的现象
新技术带来新模型
科学家关于蛋白质在 细胞膜上存在的方式概括 为： （1）镶在磷脂双分子层 表面 （2）嵌入磷脂双分子层 （3）横跨磷脂双分子层
C
• 下列有关流动镶嵌模型与蛋白质--脂质--蛋 白质三层结构模型的叙述,不正确的是（） A.流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中分布不均 B 三层结构模型认为蛋白质均匀分布在磷脂 层两侧 C流动镶嵌模型完美地描述了细胞膜的结构 D流动镶嵌模型强调生物膜的流动性，而三层 结构模型认为生物膜是静态结构
C
二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容
磷脂分子在空气-水界面上如何排布？ 空气
水
推测：细胞膜中脂质分子必然排列为连续的两层！ 这两层磷脂分子又是如何排布构成细胞膜的呢？
讨论：细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们想
象一下在这样的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是
怎样排布的呢？
问题导学
一、生物膜结构的探索历程
细胞膜中除了脂质外还有蛋白质， 那么 蛋白质和磷脂的位置关系如何？
糖蛋白的作用： 1有保护、润滑、免疫 血型决定 2还与细胞膜表面的识别有密切关系识别
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
1、据研究，胆固醇、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膜 C、细胞膜的结构是以磷脂双分子层为基本骨架 D、细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子
C
2、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递 和血型决定有密切关系的化学物质是（ ）
A
A、糖蛋白
C、脂肪
B、磷脂
D、核酸
3.如图用绿色和红色两种荧光染料分别标记小鼠和人 的体细胞，让其膜蛋白着色，然后使人、小鼠细胞 融合．在荧光显微镜下观察，刚融合的细胞一半发 红色荧光，一半发绿色荧光．将融合细胞放在0℃下 培养40min，发现细胞仍然保持一半发红色荧光，另 一半发绿色荧光；而将融合后的细胞放在37℃下培 养40min，结果两种荧光逐渐混杂并均匀分布开 来．请分析作答：
从形态学角度入手的科学探究
资料4：1959年，罗伯特森（D.J.Robertsen）在电镜下
看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构。 提出假说：所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层 结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边暗 层是蛋白质分子。他把生物膜描述为静态的统一结构。
蛋白质
脂质
蛋白质
问题导学
一、生物膜结构的探索历程
细胞膜的成分是什么？
19世纪末，欧文顿（E.Overton）用500多种化学物质对植物细
胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是 不一样的：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。
不溶于脂质的物质 细胞膜
●
●
溶于脂质的物质
1. 磷脂双分子层构成了膜的基本支架,这个支架 不是静止的。 2. 磷脂双分子层是轻油般的液体,具有流动性。 3. 蛋白质分子有镶在表面、嵌入、贯穿三种， 外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖蛋白。
（判断细胞膜的内侧和外侧）
4、在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的 蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白，叫做糖被。 有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂
5、下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点（
A、细胞膜是选择透过性膜 C、细胞膜的分子结构具有流动性
A
）
B、细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成
D、有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动 6 、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（ ）
C
A、选择透过性
B、保护作用
1）这个实验说明了细胞膜具有______ 流动 性 （2）细胞完成上述生理活动时，还需要 线粒体 （细胞器）为其提供必要条件． ______ （3）两种荧光的均匀分布与哪些生理现象 的结构特点相同，试举出两例． ______ （4）将融合细胞置于0℃下培养40min， 细胞仍然一半发红色荧光，另一半发绿色 荧光．其合理的解释是______． 只有在适宜温度条件下才 能体现出细胞膜的流动性
跨膜蛋白
外周蛋白
嵌入蛋白
结论：蛋白质在膜中的分布是不对称的
问题导学
一、生物膜结构的探索历程
还有什么证据证明细胞膜中 的物质不是静态的？
37℃下40min后出现了 什么现象？这组讨论
根据已有的生物知识或生活经验，
你能列举哪些例子证明生物膜具有流动性的证据？ ①分泌蛋白的分泌过程; ②变形虫的变形运动现象； ③受精时精卵细胞的融合过程； ④质壁分离和复原实验； ⑤白细胞吞噬细菌的过程.
C、流动性
D、自由扩散
问题导学
一、生物膜结构的探索历程
脂质和蛋白质如何组成膜？
从生理功能入手的科学探究
资料3：1925年，荷兰科学家用丙酮从人的红细 胞中提取脂质，发现磷脂在空气－水界面上铺展 成单分子层，且表面积是细胞膜表面积的2倍。
讨论:磷脂在细胞膜中如何排布？
磷脂分子的结构
磷酸 亲水 头部 疏水 尾部 脂肪酸 甘油
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(S.J.Singer)和 尼克森(G.Nicolson)提出新的生物膜模型———流动镶嵌模型， 为多数人所接受。
课堂巩固
1.下列说法中，与生物膜发现史不一致的是（ ） A．欧文顿在实验基础上提出，膜是由脂质组成的 B．荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在 空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的 面积为红细胞表面积的2倍。他们由此推出：细胞膜 中的脂质分子必然排列为连续的两层 C．罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮— 暗的三层结构，提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋 白质—磷脂三层结构构成的 D．科学家用不同荧光染料标记人细胞和鼠细胞并进 行融合，证明了细胞膜的流动性