生物膜的流动镶嵌模型解读
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生物膜的流动镶嵌模型(汇报课
01
尽管已有大量实验证据支持生物 膜流动镶嵌模型，但这些证据仍 存在局限性，无法完全证明或推 翻该以及实验条件的多样性等因素 可能导致实验结果的不一致或偏 差。
新技术与新方法的出现
随着科学技术的不断发展，新的研究方法和手段不断涌现，为研究生物 膜流动镶嵌模型提供了更多可能性。
04
生物膜流动镶嵌模型的争议 与挑战
模型的理论基础
生物膜流动镶嵌模型的理论基础主要 基于对生物膜结构和功能的观察与实 验研究，但理论本身仍存在一些未解 之谜和需要进一步研究的问题。
例如，模型对于生物膜中蛋白质和脂 质的流动性、相互作用以及与膜功能 的关系等方面的解释仍不完全清晰。
实验证据的局限性
03
生物膜的功能
物质运
物质运输
生物膜的主要功能之一是控制物质进出细胞。通过膜上的转运蛋白，如通道蛋白 和载体蛋白，细胞可以选择性地吸收、释放或排除某些物质，从而维持细胞内环 境的稳定。
主动运输与被动运输
物质运输方式包括主动运输和被动运输。主动运输需要消耗能量，以将物质从低 浓度区域向高浓度区域转运；被动运输则不需要消耗能量，物质顺浓度梯度运输 。
信息传递
信号转导
生物膜在信息传递过程中发挥重要作用。膜上的受体可以识 别外部信号分子，并将信号转导至细胞内部，引发一系列生 物化学反应，最终导致细胞响应。
跨膜信号转导途径
跨膜信号转导途径包括G蛋白偶联受体介导的信号转导、受 体酪氨酸激酶介导的信号转导、离子通道受体介导的信号转 导等。这些途径参与调节细胞生长、分化、代谢等多种生理 过程。
生物膜具有一定的流动性，同时 镶嵌在脂质双分子层中的蛋白质 可以执行各种生命活动，如物质 运输、信息传递和能量转换等。
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(共31张PPT)
生物膜结构的探索历程
想一想
在建立生物膜模型的过程中，实验 技术的进步起到怎样的作用？
1970年，弗雷（Larry Frye）和埃迪登（）等科学家用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分
子（免疫荧光染色技术），将小鼠细胞和人的细胞融合。
阅读教材P68 “蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构是否是静态结构?
面积的2倍。
得出结论：
细胞膜中的脂质分子（主要是磷脂分子）必然排列 为连续的两层。
细胞膜上的磷脂分子如何排列成连续 的两层?
除脂质外，蛋白质也是细胞膜的主要成 分。那么蛋白质位于细胞膜的什么位置?
1935年， 丹尼利（J. Danielli ）和戴维桑（ H. Davson ） 提出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三 明治模型。认为:质膜由双层脂类分子及其内外 表面附着的蛋白质构成的。
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，有的贯穿整个磷脂双分子层（体现了膜结构内外的不对称性 ）。
脂质和蛋白质是怎样组成膜的?
1925年，荷兰科学家高特（） 和戈莱格尔（），用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单层
分子。
plasma membrane
提出假说——单位膜模型
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—脂质—蛋白质”三明治模型）
1959年，罗伯特森（） 用锇酸处理了细胞膜（蛋白质经锇酸作用后形成高电子密度的锇黑,在电镜下呈暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带 ），用
超薄切片技术获得了清晰的红细胞细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约。
《生物膜的流动镶嵌模型》课件
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。
分组活动：请结合罗伯特森的观察结果，思考并构 建，细胞膜中蛋白质分子排布方式的模型。
一、细胞膜模型的初步构建 探究活动二：细胞膜上的蛋白质分子是如何分布的呢？与 磷脂分子之间的位置关系又如何？
“三明治” 模型: 1.蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的两侧； 2.构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都是静止不动的。
是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更 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 分析推理
细胞膜 （提示：相似相溶原理）
膜 是 由 脂 质 组 成 的
（假说）
一、从生理功能入手的科学研究（生物膜成分的研究）
资料2： 20世纪初，科学家成功地将细胞膜从哺乳动物成熟的红 细胞中分离出来。 将细胞膜放入可以溶解脂质的有机溶剂中，发现细胞膜 被溶解了。
根据现象和 已有知识, 提出假说或 模型
用观察和实验 对假说或模型 进行检验、修 正和补充 实 践 检 验
一、从生理功能入手的科学研究（生物膜成分的研究）
资料1：欧文顿的物质通透性实验 1895年，欧文顿（E.Overton） 用500多种物质对植物细
胞进行上万次的通透性实验，发现细胞膜对不同物质的通透性
生物膜的流动镶嵌模型
1962年的诺贝尔生理学或医学奖 奖给了沃森、克里克和威尔金斯三位 科学家，以表彰他们构建出了DNA的 双螺旋结构模型，标志着生物研究进 入了分子生物学阶段。
构建模型的基本方法
根据现象和已 有知识,提出 假说，初步构 建模型
用观察和实验 对假说或模型 进行检验、修 正和补充 实 践 检 验
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。
分组活动：请结合罗伯特森的观察结果，思考并构 建，细胞膜中蛋白质分子排布方式的模型。
一、细胞膜模型的初步构建 探究活动二：细胞膜上的蛋白质分子是如何分布的呢？与 磷脂分子之间的位置关系又如何？
“三明治” 模型: 1.蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的两侧； 2.构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都是静止不动的。
是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更 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 分析推理
细胞膜 （提示：相似相溶原理）
膜 是 由 脂 质 组 成 的
（假说）
一、从生理功能入手的科学研究（生物膜成分的研究）
资料2： 20世纪初，科学家成功地将细胞膜从哺乳动物成熟的红 细胞中分离出来。 将细胞膜放入可以溶解脂质的有机溶剂中，发现细胞膜 被溶解了。
根据现象和 已有知识, 提出假说或 模型
用观察和实验 对假说或模型 进行检验、修 正和补充 实 践 检 验
一、从生理功能入手的科学研究（生物膜成分的研究）
资料1：欧文顿的物质通透性实验 1895年，欧文顿（E.Overton） 用500多种物质对植物细
胞进行上万次的通透性实验，发现细胞膜对不同物质的通透性
生物膜的流动镶嵌模型
1962年的诺贝尔生理学或医学奖 奖给了沃森、克里克和威尔金斯三位 科学家，以表彰他们构建出了DNA的 双螺旋结构模型，标志着生物研究进 入了分子生物学阶段。
构建模型的基本方法
根据现象和已 有知识,提出 假说，初步构 建模型
用观察和实验 对假说或模型 进行检验、修 正和补充 实 践 检 验
高一生物必修教学课件生物膜的流动镶嵌模型
实例分析：神经递质释放过程
1 2
神经递质释放过程简介
神经元通过突触前膜释放神经递质，与突触后膜 上的受体结合，引发突触后神经元兴奋或抑制的 过程。
神经递质释放与信号传导关系
神经递质释放是神经元间信号传导的重要环节， 涉及多种信号分子的相互作用和调节。
3
神经递质释放异常与疾病
神经递质释放异常可导致多种神经系统疾病，如 帕金森病、阿尔茨海默病等。
究进展考查生物膜的相关知识。
拓展延伸：最新研究进展
生物膜中的胆固醇
近年来研究发现，胆固醇在生物膜中发挥着重要作用，它能够调节膜的流动性、稳定性 和通透性，影响细胞的功能和代谢。
生物膜与细胞信号传导
生物膜不仅是细胞内外环境的屏障，还是细胞信号传导的重要场所。生物膜上的受体蛋 白能够识别并结合信号分子，引发一系列的信号传导过程，从而调节细胞的生理活动。
磷脂双分子层作用
构成生物膜的基本骨架
磷脂双分子层是生物膜的基本结构，为生物膜提供了稳定性和机械强度。
提供物质运输的通道
磷脂双分子层中的疏水性和亲水性区域为物质运输提供了通道，使得一些物质 可以顺浓度梯度进行跨膜运输。
蛋白质在生物膜中角色
物质运输的载体
蛋白质在生物膜中可以作为载体蛋白 ，参与物质的主动运输和协助扩散等 过程。
THANKS
感谢观看
突触前膜释放神经递质
神经递质与突触后膜受 体结合
引发突触后神经元兴奋 或抑制
当神经冲动传到突触前膜时，引起突 触前膜去极化，触发电压门控钙通道 开放，钙离子进入突触前末梢轴浆内 ，导致轴浆内钙离子浓度瞬时升高， 升高的钙离子可启动突触囊泡的出胞 作用，促使轴突末梢突触囊泡膜与突 触前膜融合，释放神经递质。
详细描述细胞膜的结构——流动镶嵌模型
详细描述细胞膜的结构——流动镶嵌模型细胞膜是包围细胞的一层薄膜，它在细胞内外环境之间起着保护细胞和控制物质进出的重要作用。
流动镶嵌模型是解释细胞膜结构的一种理论模型，它描述了细胞膜的磷脂双层中嵌有多种蛋白质，并且这些蛋白质可以在膜中自由流动。
细胞膜的主要组成是磷脂双分子层，其中的磷脂分子主要由两个亲水性的磷酸甘油和一个疏水性的脂肪酸链组成。
磷脂分子具有两个亲水性的磷酸甘油头部，这使得它们能够在水中形成双层结构。
磷脂分子中的疏水性脂肪酸链则朝向膜内部，远离水。
这种双层结构使得细胞膜能够有效地分隔细胞内外的环境。
除了磷脂分子，细胞膜中还存在许多其他的蛋白质。
流动镶嵌模型认为这些蛋白质嵌入在磷脂双层中，并且可以自由地在膜中移动。
这些蛋白质可以分为两类：一类是固定的蛋白质，它们通过与磷脂分子的亲和力与细胞膜紧密结合，稳定细胞膜的结构；另一类是流动的蛋白质，它们可以在细胞膜上自由地扩散和移动。
流动镶嵌模型的核心观点是流动，即细胞膜中的磷脂分子和蛋白质可以在膜上自由地扩散和移动。
这种流动性使得细胞膜上的分子可以在膜上灵活地相互作用。
比如，细胞膜上的受体和信号分子可以通过流动相互结合，从而触发细胞内的信号转导路径。
此外，细胞膜上的蛋白质也可以通过流动实现在膜中的局部集中和分离，从而完成特定的细胞功能。
流动镶嵌模型还解释了许多细胞膜上的观察现象。
比如，氧分子在细胞膜上的自由扩散可以解释细胞膜的通透性。
流动镶嵌模型还解释了细胞膜上的一些蛋白质聚集成脆骨病变体的形成，这些聚集体在膜上形成具有特定功能的区域。
总结来说，流动镶嵌模型描述了细胞膜的结构，包括磷脂双层和嵌入在其中的蛋白质。
这种模型强调了细胞膜的流动性，即磷脂分子和蛋白质可以在膜上自由地扩散和移动。
这种流动性使得细胞膜具有高度的可塑性和功能多样性，从而实现了细胞的各种生物学功能。
4.2生物膜的流动镶嵌模型
2．人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬
侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（ C ）
A、选择透过性 B、保护作用 C、流动性 D、自由扩散
3．一位细胞学家发现，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
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，两边的暗层
是蛋白质分子．他把生物膜描述为静态的统一
结构．
要点：
蛋白质
①所有膜结构
都相同
脂质
②静态的结构
蛋白质
单位膜模型
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、白细胞吞噬
细菌等现象不好解释
1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验
空气
水
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，磷脂分子在细胞 膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
水A 水
水D
水 水C
水B 水
水E
细胞膜中还有蛋白质，那么蛋 白质又存在于什么位置呢？
１９５９年，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，
他大胆的提出生物膜的模型：所有生物膜都
脂质的排列方式为双层排列
磷脂是组成细胞 的主要脂质，是 一种由甘油、脂 肪酸、和磷酸等 所组成的分子。
它有一个亲水磷 酸“头”部，和 一个疏水的脂肪 酸的“尾”部。
亲水 “头部”
疏 水 “ 尾 部 “
想一想：
磷脂分子在空气-水界面 上会怎么样铺展？
亲水的“头部”与水接触， 疏水的“尾巴”远离水， 朝向空气的一面，在水空 气界面上铺展成单分子层。
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。
生物膜的流动镶嵌模型ppt课件
2.生物膜的功能特性：选择透过性
▪ 结构基础：膜上具有载体蛋白。
▪ 生理意义：控制物质进出。
3.流动性和选择透过性的关系
▪ 区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物 膜的功能特点。
▪ 联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，
才能表现住选择透过性。
9/22/2024
研修班
26
(5)荧光 流动性
(6)流动镶嵌
2.流动镶嵌模型基本内容
(1)磷脂双分子层 流动
(2)表面 嵌入 贯穿 大多数
(3)外侧 蛋白质 糖类 糖蛋白 识别 保护 润滑
(4)糖类 脂质 糖脂
9/22/2024
研修班
4
从生理功能入手的科学研
19世纪末，欧文顿（E.Overton）利用植物细胞研究细胞膜 的通透性实验
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
细胞膜
从实验现象能推测出什么结论呢？
膜是由脂质组成的。
思考提与出讨假论说:
➢最初认识到生物膜
是最由初脂依质据组实成验的现， 象是和通有过关对知实识验，现经象 过的严推谨理的分推析理还和是大通 胆想过和的，鉴对想是定膜？像一成种，分常提的见出提的设取 科需➢论在学要后推方通，理法过还分实。有析验假必得观说要出察还结对 来膜证的实成。分 进 行 提 取 、
9/22/2024
研修班
2
问题
塑料袋
根据结构跟功能相 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？
弹力布能完全表现 细胞膜的功能吗？
9/22/2024
研修班
3
其他……
自主预习核查
1.对生物膜结构的探索历程:
(1)脂质 脂质 (2)脂质和蛋白质
4.2生物膜的流动镶嵌模型(共46张PPT)
1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和镶嵌 在其中的蛋白质组成。还有少量的多糖。
2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内 侧，亲水性头部朝向膜的外侧，组成生物 膜的基本骨架；
3、蛋白质或镶在脂双层的表面，或嵌入 在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表 现出分布的不对称性。
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
膜是由脂质组 成的
1925年
两位荷兰 科学家
从细胞膜中提取脂质，铺成单 层分子，面积是细胞膜的2倍
细胞膜中脂质 为连续的两层
在电镜下看到细胞膜由“蛋白 1959年 罗伯特森 质—脂质—蛋白质”的三层结
生物膜为三层 静态统一结构
构构成
1970年
弗雷和埃 分别用绿色和红色荧光染料标
迪登
记两种细胞的蛋白质，并将两
第二节 生物膜的流动镶嵌模型
从生理功能入手的科学探究
19世纪末，欧文顿在研究各种植物细
胞的通透性实验
不溶于脂质 的物质
溶于脂质 的物质
细胞膜
从实验现象能推测出什么结论呢？
膜是由脂质组成 依据？
思考与讨论: •最初认识到生物膜是由脂质组成 的，是通过对实验现象的推理分析 还是通过膜成分的提取和鉴定？
答:支持
磷脂是组成细胞 的主要脂质，是 一种由甘油、脂 肪酸、和磷酸等 所组成的分子。
它有一个亲水磷 酸“头”部，和 一个疏水的脂肪 酸的“尾”部。
亲水 “头部”
疏水 “尾部”
想一想：
磷脂分子在空
亲水的“头部”与水接气触-水，界疏面上
水的“尾巴”远离水，会朝怎向么空样铺展？
气的一面，在空气-水界面上铺