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

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

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

细胞生物学-生物膜流动镶嵌型模型

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
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生物膜的流动镶嵌模型

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

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

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
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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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