流动镶嵌模型(课件)PPT课件
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第四章第2节生物膜的流动镶嵌模型ppt课件
提出假说：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
朗谬尔的研究成果 单层磷脂在水面上的分布示意图
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
构构成。
提出模型： 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
思考
“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，这显然与膜 功能的多样性相矛盾。
（2）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？ 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
一、对生物膜结构的探索历程
时间
19世纪 末
科学家
科学实验
假说
欧文顿
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 质更容易通过细胞膜
不溶于脂质的物质
●
溶于脂质的物质
●
细胞膜
提出假说：膜是由脂质组成的。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
资料：
时间：20世纪初
实验：科学家第一次将膜从哺乳动物的 红细胞中分离出来进行化学分析
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
朗谬尔的研究成果 单层磷脂在水面上的分布示意图
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
构构成。
提出模型： 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
思考
“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，这显然与膜 功能的多样性相矛盾。
（2）蛋白质位于脂双层的什么位置呢？ 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
一、对生物膜结构的探索历程
时间
19世纪 末
科学家
科学实验
假说
欧文顿
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 质更容易通过细胞膜
不溶于脂质的物质
●
溶于脂质的物质
●
细胞膜
提出假说：膜是由脂质组成的。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
资料：
时间：20世纪初
实验：科学家第一次将膜从哺乳动物的 红细胞中分离出来进行化学分析
《生物流动镶嵌模型》课件
基于该模型，可以设计药物作 用于特定的膜蛋白，用于治疗
疾病。
细胞生物学研究
该模型为研究细胞膜上的物质 运输、信号转导等提供了理论
基础。
生物工程
在生物工程中，该模型用于理 解膜蛋白的构象和功能，以优 化生物反应器的设计和操作。
生物膜的结构与功能
结构
生物膜主要由脂质双分子层构成，其中镶嵌有蛋白质和糖类。脂质分 子可以自由移动，而蛋白质分子则以不同的方式固定在膜中。
光学显微镜观察
总结词
光学显微镜观察是通过观察生物膜的形态和结构，来间接推断生物膜分子运动情 况的技术。
详细描述
光学显微镜可以观察到细胞和细胞器的形态和结构，通过观察生物膜的形态变化 和细胞器的运动情况，可以间接推断出生物膜分子的运动情况。例如，通过观察 细胞膜的流动性，可以推断出膜蛋白和膜脂的流动性。
X射线晶体学与冷冻电镜技术
总结词
X射线晶体学与冷冻电镜技术是通过分析生物膜成分的晶体结构和电镜图像，来研究生物膜分子结构 和运动情况的技术。
详细描述
X射线晶体学与冷冻电镜技术的基本原理是，通过分析生物膜成分的晶体结构和电镜图像，可以获取 生物膜分子的结构和形态信息。通过比较不同状态下生物膜分子的结构和形态变化，可以推断出生物 膜分子的运动情况和相互关系。
具有重要意义。
03
生物膜的运输与功能
物质跨膜运
物质跨膜运输是指生物膜允许一些物质通过，而阻止其他物质通过的特 性。
物质跨膜运输的方式包括被动运输和主动运输。被动运输是物质顺浓度 梯度运输，不需要消耗能量；主动运输是物质逆浓度梯度运输，需要消
耗能量。
物质跨膜运输的机制包括载体介导的跨膜运输和通道介导的跨膜运输。 载体介导的跨膜运输需要载体蛋白的参与，通道介导的跨膜运输需要通 道蛋白的参与。
疾病。
细胞生物学研究
该模型为研究细胞膜上的物质 运输、信号转导等提供了理论
基础。
生物工程
在生物工程中，该模型用于理 解膜蛋白的构象和功能，以优 化生物反应器的设计和操作。
生物膜的结构与功能
结构
生物膜主要由脂质双分子层构成，其中镶嵌有蛋白质和糖类。脂质分 子可以自由移动，而蛋白质分子则以不同的方式固定在膜中。
光学显微镜观察
总结词
光学显微镜观察是通过观察生物膜的形态和结构，来间接推断生物膜分子运动情 况的技术。
详细描述
光学显微镜可以观察到细胞和细胞器的形态和结构，通过观察生物膜的形态变化 和细胞器的运动情况，可以间接推断出生物膜分子的运动情况。例如，通过观察 细胞膜的流动性，可以推断出膜蛋白和膜脂的流动性。
X射线晶体学与冷冻电镜技术
总结词
X射线晶体学与冷冻电镜技术是通过分析生物膜成分的晶体结构和电镜图像，来研究生物膜分子结构 和运动情况的技术。
详细描述
X射线晶体学与冷冻电镜技术的基本原理是，通过分析生物膜成分的晶体结构和电镜图像，可以获取 生物膜分子的结构和形态信息。通过比较不同状态下生物膜分子的结构和形态变化，可以推断出生物 膜分子的运动情况和相互关系。
具有重要意义。
03
生物膜的运输与功能
物质跨膜运
物质跨膜运输是指生物膜允许一些物质通过，而阻止其他物质通过的特 性。
物质跨膜运输的方式包括被动运输和主动运输。被动运输是物质顺浓度 梯度运输，不需要消耗能量；主动运输是物质逆浓度梯度运输，需要消
耗能量。
物质跨膜运输的机制包括载体介导的跨膜运输和通道介导的跨膜运输。 载体介导的跨膜运输需要载体蛋白的参与，通道介导的跨膜运输需要通 道蛋白的参与。
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
人教生物必修1生物膜的流动镶嵌模型(30张)-PPT优秀课件
流动镶嵌模型
19
人 教 生 物 必 修1第4 章第2节 生 物 膜 的 流 动镶嵌 模型( 共30张 PPT)
人 教 生 物 必 修1第4 章第2节 生 物 膜 的 流 动镶嵌 模型( 共30张 PPT)
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）
回顾：对生物膜结构的探索历程
现象观察：19世纪末，欧文顿发现 脂溶性物质更容易透过细胞膜。
提出假说： 膜是由脂质组。成
脂质 实验证明：20世纪初，对膜的化学分析结果指出膜主要由
和 蛋白组质 成。
提出问题：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？
实验探究： 1925年 荷兰科学家测得膜单分子层恰为红细胞表面积的2倍， 提出 脂质分子排列为连续的两层. 1959年罗伯特森提出的单位膜模型：所有生物膜都由蛋白质-脂质-三蛋白层质结构。
空气
水 11
单位膜模型的提出 细胞膜的两侧都有水环境存在，磷脂分子在
细胞膜中可能是怎样排布的呢？
12
单位膜模型的提出
蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？
推测？？……
40年代，曾经有学者推测蛋白质覆盖在脂质的两边
13
资料三
单位膜模型的提出
时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertson）
实验：在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层
人 教 生 物 必 修1第4 章第2节 生 物 膜 的 流 动镶嵌 模型( 共30张 PPT)
20
人 教 生 物 必 修1第4 章第2节 生 物 膜 的 流 动镶嵌 模型( 共30张 PPT)
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。（体现了膜 结构内外的不对称性）
新版人教版高中生物第二节 生物膜流动镶嵌模型 (共28张PPT)学习演示PPT课件
程，实验技术的
Robertson）的模型：
主要由蛋白质和脂质组成 还发现细胞膜可被蛋白酶分解，说明膜中还有蛋白质。
进步起到怎样的
磷脂的排列方式、蛋白质与脂质的关系 材料：两位荷兰科学家的假设：
作用？
Grendel用丙酮从红细胞膜提取磷脂，
支持罗伯特森假设的实验有哪些 ？ 脂筏在高尔基体上形成、参与信号转导、跨膜运输等过程
• 质膜是细胞的重要结构成分，质膜和细胞内各种 膜的结构、化学组成和活动属性等方面有一定的共性， 故总称为生物膜
一 生物膜结构的探索历程
1895年，E.Overton用500多种化学物质对植物 细胞透性进行上万次实验。发现：凡是可溶于 脂类的物质比不能溶于脂类的物质更容易透过
细胞膜进入到细胞中去。
1、生物膜的化学成分： 主要由蛋白质和脂质组成 2、磷脂分子的存在形式： 磷脂双分子层为基本骨架，其中磷脂分子的亲水 性头部朝向两侧，疏水性的尾部相对朝向内侧。 3、蛋白质分子存在形态： 镶在表面、嵌入、横跨三种。在细胞膜的外侧，有 糖蛋白构成的糖被。
4、生物膜的结构特点： 流动性（磷脂分子和蛋白质分子是可以运动的）
•（3）分析生
1917年，科学家成功将一层磷脂分子铺在了水面上！ 实验：科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。
物膜模型的建
磷脂的排列方式、蛋白质与脂质的关系 化学分析知道膜含有脂质、蛋白质的实验
立过程中，结
1917年，朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发完以后，经过推挤，磷脂分子排列成了单层铺在了水面上。
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
1
• 构成细胞的活物质总称为原生质。细胞的外围包 有一层由脂双分子和蛋白质构成的单位膜称为质膜亦 称为细胞膜（cell membrane）。
流动镶嵌模型(课件)
主动运输
物质逆浓度梯度进行跨膜运输，需 要消耗细胞代谢能量，包括原发性 主动转运和继发性主动转运两种方 式。
膜泡运输
大分子和颗粒物质被运输时并不直 接穿过细胞膜，都是由膜包围形成 膜泡，通过一系列膜囊泡的形成和 融合来完成转运的过程。
不同运输方式在流动镶嵌模型中体现
被动运输
流动镶嵌模型的磷脂双分子层为脂溶性物质提供了通道， 同时膜上的蛋白质也为某些水溶性物质提供了通道，使得 物质可以顺浓度梯度进行跨膜运输。
内在蛋白嵌入磷脂双分子层中，与磷 脂分子紧密结合，参与细胞膜的组成 和功能的调节。
03
流动镶嵌模型实验验证方法
荧光漂白恢复技术
01
细胞膜 上的特定蛋白质或脂质分 子。
漂白处理
通过激光或化学物质对标 记区域进行漂白，使荧光 消失。
观察恢复
观察并记录漂白区域荧光 恢复的速率和程度，以验 证膜分子的流动性。
未来发展趋势预测
01
高精度高效率算法 的发展
随着计算机技术的不断进步，未 来有望出现更高精度和更高效率 的数值模拟算法。
02
多尺度模拟方法的 完善
通过发展新的多尺度模拟方法和 技术，有望实现从宏观到微观的 全尺度模拟。
03
与人工智能的结合
人工智能技术有望为流动镶嵌模 型提供更强大的数据处理和分析 能力，推动模型的发展和应用。
号传导等。
医学
在药物设计和疾病治疗中，需要考 虑药物如何与细胞膜相互作用，以 及如何通过细胞膜进行物质运输。
生物工程
在基因工程和细胞工程中，需 要利用生物膜的特性进行基因 转导、细胞培养等操作。
仿生学
借鉴生物膜的结构和功能原理 ，设计和制造具有特定功能的
生物膜流动镶嵌模型PPT课件
（3）若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分搅拌后，下列
能正确反应其分布的图是（ A）
（4）脂质单分子层的面积是细胞表面积的2倍，
说明 磷脂分子在细胞膜。中成双层排列
ppt课件完整
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ppt课件完整
24
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膜中含脂质和蛋白质
1925年， 两位荷兰 科学家
红细胞膜的脂质铺展成单 层分子的面积是原膜表面 积的两倍
脂质双层结构
1959年， 罗伯特森
电镜下膜呈“暗—亮—暗”
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ppt课构件模完整型。
组织细胞 水
水水
水
ppt课件完整
9
时间：1925年 实验：两位荷兰科学家戈特（E.Gorter）和格伦 德尔（F.Grendel）用丙酮（一种有机溶剂，可以 溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积
恰好为红细胞表面积的两倍。
得出结论： 细胞膜中的脂质分子排列为 连续的两层
大胆地提出生物膜的模型：“蛋白质-脂质-蛋白质”三层静态
的统一的结构。
罗伯特森的实验现象及结论？
蛋白质
脂 质
蛋白质
细胞膜的电子显微图片
ppt课件完整
细胞膜的三层结构模型 12
标本用干冰等冰冻后用冷刀断开，升温后暴露 断裂面，使用电子显微镜观察其结构。
细胞的冰冻蚀p刻pt课电件完子整显微图片
13
镶
人教版高中生物必修1生物膜的流动镶嵌模型(20张)-PPT优秀课件
1925年，荷兰科学家戈特(Gorter)和 格伦德尔(Grendel)用丙酮从人的红细胞中提 取脂质，在空气—水界面上铺成单层分子。发 现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的 2倍
结论： 细胞膜中的脂质分子必然排列为
连续的两层。
人教版高中生物必修1 4.3生物膜的流动镶嵌模型课件(共2 0张PPT )【PPT 优秀课 件】- 精美版
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？
提出假说： 膜是由脂质组成的。
资料2：实验证据 20世纪初，科学家将细胞膜从哺 乳动物成熟的红细胞中分离出来， 化学分析膜表明：
膜的主要成分是脂质和蛋白质。
想一想
脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？
亲水头部
疏水尾部
磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等组成其磷酸 “头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏
资料6：生物膜的冰冻蚀刻
将细胞膜置于-100˚C的干冰或-196˚C的液氮中，进 行冰冻。用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空 条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻，在电 镜观察。
生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层。 蛋白质在膜中的分布是不对称的
人教版高中生物必修1 4.3生物膜的流动镶嵌模型课件(共2 0张PPT )【PPT 优秀课 件】- 精美版
是谁,隔开了原始海洋的动荡, 是谁,为我日夜守边防, 是谁,为我传信报安康。 没有你,我——一个小小的细胞 会是何等模样?
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
思考：
如果让你来构建生物膜的结构模型， 你认为需要获取与生物膜有关的哪些资 料？
生物膜成分的探索
资料1: 1859年，欧文顿(Overton)选用500多种化学物质 对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现：
结论： 细胞膜中的脂质分子必然排列为
连续的两层。
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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？
提出假说： 膜是由脂质组成的。
资料2：实验证据 20世纪初，科学家将细胞膜从哺 乳动物成熟的红细胞中分离出来， 化学分析膜表明：
膜的主要成分是脂质和蛋白质。
想一想
脂质和蛋白质是怎样组合形成膜的呢？
亲水头部
疏水尾部
磷脂由甘油、脂肪酸和磷酸等组成其磷酸 “头部”是亲水的，脂肪酸“尾部”是疏
资料6：生物膜的冰冻蚀刻
将细胞膜置于-100˚C的干冰或-196˚C的液氮中，进 行冰冻。用冷刀骤然将标本断开，升温后，冰在真空 条件下迅即升华，暴露出断面结构，称为蚀刻，在电 镜观察。
生物膜中的蛋白质镶在、嵌入、贯穿于磷脂双分子层。 蛋白质在膜中的分布是不对称的
人教版高中生物必修1 4.3生物膜的流动镶嵌模型课件(共2 0张PPT )【PPT 优秀课 件】- 精美版
是谁,隔开了原始海洋的动荡, 是谁,为我日夜守边防, 是谁,为我传信报安康。 没有你,我——一个小小的细胞 会是何等模样?
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
思考：
如果让你来构建生物膜的结构模型， 你认为需要获取与生物膜有关的哪些资 料？
生物膜成分的探索
资料1: 1859年，欧文顿(Overton)选用500多种化学物质 对植物细胞膜的通透性进行了上万次的研究。发现：
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静态“蛋白质-脂质-蛋白质”三 层结构是否能体现膜的功能?
17
设问：静态模型能不能圆满解释下面现象？
现象
18
实验
资料7
时间：1970年
人物：弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )
实验：
红色荧光
人细胞
杂交细胞
染料标记
的膜蛋白
细胞
37℃
融合
40min
绿色荧光
染料标记
的膜蛋白
小鼠细胞
荧光标记的小鼠细胞和人 细胞融合实验示意图
人教版高中生物 第一册第四章第二节
§4 -2 生物膜的流动镶嵌模型
1
猜一猜
长城 将细胞与外界环境分开 海关 控制物质进出细胞 外交部 进行细胞间的信息交流 （打一细胞结构名称）
2
问题1
细胞膜由哪些成分组成的呢？
3
一、对生物膜结构的探索历程
Hale Waihona Puke 1、对生物膜组分的探索——脂质
资料1
时间：1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
27
资料10： 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研 究膜蛋白的美国科学家，这是自1991年来诺贝 尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究 成果 。
罗德里克·麦金农 皮特·阿格2雷8
小组讨论： 在生物膜模型的建立和完善过程中， 你受到哪些启示?
1、科学家探索生物膜结构模型的过程中，强调 的科学方法是什么？
24
二、流动镶嵌模型的基本内容: 4、生物膜的结构特点：
一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白 质分子都是运动的）
25
问题4
生物膜流动镶嵌模型是不是完美 无缺的？
26
资料9： Wallach于1975年提出晶 格镶嵌模型；Jain和White于1977 年提出板块镶嵌模型等。迄今为止， 已提出的生物膜结构模型达几十种 之多。
11
2、对生物膜组分的探索——蛋白质
资料4
科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶 解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地 分解蛋白质的物质)分解。
问题探讨：
根据实验现象,你对膜化学成分在种类上 认识是否还有新的结论?
得出结论： 推测膜中可能还含有蛋白质等
12
20世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳 动物红细胞中分离出来，应用化学手段分析 表明：
20
镶在表面的蛋 白质
部分嵌入的 蛋白质 全部嵌入 的蛋白质
贯穿的蛋白质
21
资料8 时间：1972年 人物：桑格和尼克森（S. J. Singer & G. Nicolson ） 假说： 流动镶嵌模型
生物膜结构模型示意图
22
二、流动镶嵌模型的基本内容:
1、生物膜的组成： 主要由蛋白质和脂质组成
6
空气
水
磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层
7
资料2：朗缪尔(I Langmuir) 磷脂分子结构
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。
磷脂分子
膜外（水）
膜内(水）
8
活动主题二：
根据磷脂分子的特点结合人体组织 细胞内、外环境,大胆猜想并构建细胞 膜中磷脂分子的排列模型。
1959年，罗伯特森（J.D.Robertsen）的“单位 膜”模型认为：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白 质”构成的三层静态统一结构。
15
静态的“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模式图
这种模型特点： ①蛋白质分子都覆盖在磷脂双分子层的两侧 ②构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的
16
• 问题3
膜的主要成分是脂质和蛋白质 组成膜的脂质中磷脂含量最多
红细胞13的细胞膜
问题2
脂质和蛋白质是怎样有机结 合构成膜的呢？
14
3、对生物膜模型架构的探索——脂质和蛋白质的排布 方式
资料5：电子显微镜是用电 子束照射被检样品，由于电 子与不同物质发生碰撞而产 生不同散射度。因蛋白质电 子密度高，故显暗带，磷脂 分子电子密度低则呈亮带。 超薄切片技术获得的细胞膜照片
实验证明：蛋白质 分子可以流动。
表明：细胞膜具有 流动性 。 19
资料6 冰冻蚀刻电镜技术(标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，
升温后暴露断裂面) 证明，磷脂双分子层中分布有蛋 白质颗粒.科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂 质表面,有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中.
活动主题三：利 用以上材料，提出 蛋白质在脂质双分 子层中的排布假说， 并用画图来表达。
2、生物膜的基本支架： 磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部
朝向内侧） 3、蛋白质分子存在形态：
有镶在表面、嵌入、贯穿三种,体现了生物膜的不对 称性。
23
二、流动镶嵌模型的基本内容:
3、蛋白质分子存在形态： 外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。 （糖被与细胞识别、细胞间信息交流等有密切联 系，在消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白还 有保护和润滑作用。） 细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂
实验和观察、
观察和实验
推理和想像
→
提出假说 → （验证和完善假说） 5
资料2：朗缪尔(I Langmuir) 磷脂分子结构
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。
磷脂分子
活动主题一： 利用上述知识，推理和想象，提出许多磷脂
分子在空气和水界面上单分子排布的假说，并 用画图来表达。
实验和观察、
观察和实验
推理和想像 → 提出假说 → （进一步修正假说）
→ 不断发展、
完善
29
2、在建立生物膜模型的探索过程中，实验 技术的进步起到怎样的作用?
实验技术的进步起到了关键性的推动作用
3、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？
膜外（水） 膜内(水）
9
猜想的模型是：
水
水
提出假说：磷脂分子排列为双分子层 设计实验以证实假说
10
资料3：E.Gorter 和 F.Grendel 对血影的研究
时间：1925年 人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 实验：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 恰为红细胞表面积的2倍。 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！
实验：
●
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
●
细胞膜 细胞膜的通透性实验
E.Overton的推测： 膜是由脂质组成的。 4
科学方法
提出假说
• 膜的成分的初步阐明，最初是先根据实 验现象提出假说，而不是通过实验现象 直接证实的。
• 假说的提出要有实验和观察的依据，同 时还需要严谨的推理和大胆的想像。
• 假说需要通过观察和实验进一步验证和 完善。
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设问：静态模型能不能圆满解释下面现象？
现象
18
实验
资料7
时间：1970年
人物：弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )
实验：
红色荧光
人细胞
杂交细胞
染料标记
的膜蛋白
细胞
37℃
融合
40min
绿色荧光
染料标记
的膜蛋白
小鼠细胞
荧光标记的小鼠细胞和人 细胞融合实验示意图
人教版高中生物 第一册第四章第二节
§4 -2 生物膜的流动镶嵌模型
1
猜一猜
长城 将细胞与外界环境分开 海关 控制物质进出细胞 外交部 进行细胞间的信息交流 （打一细胞结构名称）
2
问题1
细胞膜由哪些成分组成的呢？
3
一、对生物膜结构的探索历程
Hale Waihona Puke 1、对生物膜组分的探索——脂质
资料1
时间：1895年
人物：欧文顿（E.Overton）
27
资料10： 2003年度诺贝尔化学奖授予两名研 究膜蛋白的美国科学家，这是自1991年来诺贝 尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究 成果 。
罗德里克·麦金农 皮特·阿格2雷8
小组讨论： 在生物膜模型的建立和完善过程中， 你受到哪些启示?
1、科学家探索生物膜结构模型的过程中，强调 的科学方法是什么？
24
二、流动镶嵌模型的基本内容: 4、生物膜的结构特点：
一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白 质分子都是运动的）
25
问题4
生物膜流动镶嵌模型是不是完美 无缺的？
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资料9： Wallach于1975年提出晶 格镶嵌模型；Jain和White于1977 年提出板块镶嵌模型等。迄今为止， 已提出的生物膜结构模型达几十种 之多。
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2、对生物膜组分的探索——蛋白质
资料4
科学家在实验中发现：细胞膜不但会被溶 解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶(能专一地 分解蛋白质的物质)分解。
问题探讨：
根据实验现象,你对膜化学成分在种类上 认识是否还有新的结论?
得出结论： 推测膜中可能还含有蛋白质等
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20世纪初，科学家第一次将细胞膜从哺乳 动物红细胞中分离出来，应用化学手段分析 表明：
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镶在表面的蛋 白质
部分嵌入的 蛋白质 全部嵌入 的蛋白质
贯穿的蛋白质
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资料8 时间：1972年 人物：桑格和尼克森（S. J. Singer & G. Nicolson ） 假说： 流动镶嵌模型
生物膜结构模型示意图
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二、流动镶嵌模型的基本内容:
1、生物膜的组成： 主要由蛋白质和脂质组成
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空气
水
磷脂分子在空气—水界面上铺展成单分子层
7
资料2：朗缪尔(I Langmuir) 磷脂分子结构
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。
磷脂分子
膜外（水）
膜内(水）
8
活动主题二：
根据磷脂分子的特点结合人体组织 细胞内、外环境,大胆猜想并构建细胞 膜中磷脂分子的排列模型。
1959年，罗伯特森（J.D.Robertsen）的“单位 膜”模型认为：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白 质”构成的三层静态统一结构。
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静态的“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模式图
这种模型特点： ①蛋白质分子都覆盖在磷脂双分子层的两侧 ②构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是静止不动的
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• 问题3
膜的主要成分是脂质和蛋白质 组成膜的脂质中磷脂含量最多
红细胞13的细胞膜
问题2
脂质和蛋白质是怎样有机结 合构成膜的呢？
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3、对生物膜模型架构的探索——脂质和蛋白质的排布 方式
资料5：电子显微镜是用电 子束照射被检样品，由于电 子与不同物质发生碰撞而产 生不同散射度。因蛋白质电 子密度高，故显暗带，磷脂 分子电子密度低则呈亮带。 超薄切片技术获得的细胞膜照片
实验证明：蛋白质 分子可以流动。
表明：细胞膜具有 流动性 。 19
资料6 冰冻蚀刻电镜技术(标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，
升温后暴露断裂面) 证明，磷脂双分子层中分布有蛋 白质颗粒.科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂 质表面,有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中.
活动主题三：利 用以上材料，提出 蛋白质在脂质双分 子层中的排布假说， 并用画图来表达。
2、生物膜的基本支架： 磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部
朝向内侧） 3、蛋白质分子存在形态：
有镶在表面、嵌入、贯穿三种,体现了生物膜的不对 称性。
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二、流动镶嵌模型的基本内容:
3、蛋白质分子存在形态： 外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。 （糖被与细胞识别、细胞间信息交流等有密切联 系，在消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白还 有保护和润滑作用。） 细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂
实验和观察、
观察和实验
推理和想像
→
提出假说 → （验证和完善假说） 5
资料2：朗缪尔(I Langmuir) 磷脂分子结构
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。
磷脂分子
活动主题一： 利用上述知识，推理和想象，提出许多磷脂
分子在空气和水界面上单分子排布的假说，并 用画图来表达。
实验和观察、
观察和实验
推理和想像 → 提出假说 → （进一步修正假说）
→ 不断发展、
完善
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2、在建立生物膜模型的探索过程中，实验 技术的进步起到怎样的作用?
实验技术的进步起到了关键性的推动作用
3、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？
膜外（水） 膜内(水）
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猜想的模型是：
水
水
提出假说：磷脂分子排列为双分子层 设计实验以证实假说
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资料3：E.Gorter 和 F.Grendel 对血影的研究
时间：1925年 人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 实验：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 恰为红细胞表面积的2倍。 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层！
实验：
●
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
●
细胞膜 细胞膜的通透性实验
E.Overton的推测： 膜是由脂质组成的。 4
科学方法
提出假说
• 膜的成分的初步阐明，最初是先根据实 验现象提出假说，而不是通过实验现象 直接证实的。
• 假说的提出要有实验和观察的依据，同 时还需要严谨的推理和大胆的想像。
• 假说需要通过观察和实验进一步验证和 完善。