焦晓霞流动镶嵌模型课件
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第2节生物膜的流动镶嵌模型讲义正式课件
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。
化学分析表明：
膜的成分主要是脂质和蛋白质。
脂质和蛋白质是怎样有机结合 构成膜的呢？
2、对生物膜结构的探索
时间：1925年 人物：两位荷兰科学家
小组讨论: 科学家是如何进行的实验？ 在实验中观察到什么现象?
结论：他们推测磷脂分子在细胞膜中是怎样
实验。
●
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。
资料2.其他科学家的实验 时间：20世纪初
小组讨论:
科学家又进行了怎样的实验？ 实验得出什么样的结论? 结论得出后还有必要进行验证吗？
资料2.其他科学家的实验 时间：20世纪初
第一次分离出哺乳动物的红细 胞细胞膜,并对其进行化学分析。
新篇章：
人类对自然界的认识永无止境， 对膜的研究将更加细致入微……
概念图小结
生物膜
结构特点
功能特点
③ 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
THANK YOU
2、蛋白质或镶在脂双层的表面，或嵌插在 其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现 出分布的不对称性。
3、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。
4、
多糖
糖蛋白
蛋白质
糖蛋白的作用：
1 有保护和润滑作用。 2 与细胞膜表面的识 别有密切关系。
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、膜的基本支架:磷脂双分子层构成了膜的基本 支架 (其中磷脂分子的亲水性的头部朝向两侧， 疏水性的尾部朝向内侧) 是轻油般的流体，具有 流动性。
化学分析表明：
膜的成分主要是脂质和蛋白质。
脂质和蛋白质是怎样有机结合 构成膜的呢？
2、对生物膜结构的探索
时间：1925年 人物：两位荷兰科学家
小组讨论: 科学家是如何进行的实验？ 在实验中观察到什么现象?
结论：他们推测磷脂分子在细胞膜中是怎样
实验。
●
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。
资料2.其他科学家的实验 时间：20世纪初
小组讨论:
科学家又进行了怎样的实验？ 实验得出什么样的结论? 结论得出后还有必要进行验证吗？
资料2.其他科学家的实验 时间：20世纪初
第一次分离出哺乳动物的红细 胞细胞膜,并对其进行化学分析。
新篇章：
人类对自然界的认识永无止境， 对膜的研究将更加细致入微……
概念图小结
生物膜
结构特点
功能特点
③ 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
THANK YOU
2、蛋白质或镶在脂双层的表面，或嵌插在 其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现 出分布的不对称性。
3、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。
4、
多糖
糖蛋白
蛋白质
糖蛋白的作用：
1 有保护和润滑作用。 2 与细胞膜表面的识 别有密切关系。
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、膜的基本支架:磷脂双分子层构成了膜的基本 支架 (其中磷脂分子的亲水性的头部朝向两侧， 疏水性的尾部朝向内侧) 是轻油般的流体，具有 流动性。
《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。
生物膜的流动镶嵌模型使用精品PPT课件
三 明 治 模 型
要点：12..蛋静白态质 结在构膜中分布的对称性
5.新技术带来新模型（一）
时间：1970年 人物：费雷和埃迪登等 实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同 荧光染料标记后融合。
荧光标记技术
用荧光染料标记 某种物质，利用其 荧光特性，来反应 研究对象的相关信 息。
37℃下40min后出现了 什么现象？说明什么？
假说： 膜是由脂质组成的
2、对生物膜成分的探索——
资料2 时间：20世纪初
实验：科脂学质家分将子膜从与哺蛋乳白动质物的在红膜细中胞如中分何离排列
出来，然后进行化学分析。
化学分析表明：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
3、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层
资料3 时间：1925年
A细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 B细胞膜表面有糖蛋白 C细胞膜具有一定的流动性 D细胞膜具有选择透过性
3、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（ B ）
A 保护作用 动运输
B 一定的流动性 D 选择透过性
C主
4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和
A
B
C
4.对生物膜架构的探索——脂质和蛋白质的排布方式（一）
资料4：罗伯特森的实验
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
假说： 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）。
血型决定有着密切关系的化学物质是（ A ）
4.2《生物膜的流动镶嵌模型》(22张PPT)[优秀课件资料]
![4.2《生物膜的流动镶嵌模型》(22张PPT)[优秀课件资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/2573bb357fd5360cbb1adb13.png)
桑格和尼克森 提 出流动镶嵌模型
19世纪末 20世纪初
1925年
20世纪 60年代
1972年
朗姆瓦提出
磷脂头部亲水， 尾部疏水
罗伯特森提出 膜的三层静态
统一结构
弗雷和埃迪登 进行人鼠细胞
融合实验
2020/3/11
三.对生物膜结构的探索历程 1.膜成分的研究 实验一 时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透 性实验,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的
2020/3/11
【推测】细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆
的推测和想像一下，在这样的环境中，磷脂分子在
细胞膜中是怎样排布的呢？
水
水
2020/3/11
水A 水
水C
水B
水
水
水D
水E
1959年，罗伯特森 （J. D. Robertson ）用
蛋白质
超薄切片技术获得了清晰
脂质
的细胞膜电镜下的照片， 显示暗-亮-暗三层结构。
细胞膜具有流动性
体现细胞膜流动性的 实例还有分泌蛋白的 分泌、植物细胞的质 壁分离与复原等。
2020/3/11
1972年桑格(S.J.Singer)和 尼克森(G.Nicolson)提出了新的 生物膜模型——流动镶嵌模型， 为多数人所接受。
2020/3/11
流动镶嵌模型
一.流动镶嵌模型的基本内容 1.磷脂双分子层组成生物 膜的基本支架； （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。）
转动
荡
4.在细胞膜的外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合 形成的糖蛋白，叫做糖被。（糖被有保护和润滑作用、与细 胞识别、胞间信息交流、免疫反应、细胞癌变等有密切联 系）。
流动镶嵌模型(课件)PPT课件
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？
结构与功能相适应的观点始终引导人们不断 实践、认识，再实践、再认识；使人类一步 步接近生物膜结构的真相。
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
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
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
高中生物4.2 流动镶嵌模型优秀课件
这种特性的生理意义是
控制物质进出细胞。
a侧
①
② ③
b侧
生物膜的流动镶嵌模型
一、制备细胞膜
请从下面细胞中选出符合研究细胞膜的细胞，并说明 理由
哈哈！我知道了：动物细胞没有细胞壁，
因 为此制哺物的选备乳成红胞择细动熟细中动胞没物膜有细的细胞 材高胞！ 料等的核科动原学和物家因众细胞用是多哺哺的乳乳细动动胞物物器高红成！等细熟胞植胞红物作细细 胞
细菌
等渗状态
决定有着密切关系的化学物质是〔 〕
A
A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸
4．一位细胞学家发现，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 B．选择透过性 C．专一性 D．具有运输物质的功能
如下图为细胞膜的亚显微结构，请据图答复以下问 题：
活动主题一
利用你的知识推理和想象，单层磷脂 分子将以怎样的状态铺展在水面上？
空气
水
活动主题二： 磷脂双层分子在细胞上的排布情况
1959年，罗伯特森利用电镜， 获得了清晰的细胞膜照片。
暗 亮 暗
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。
A．细胞膜是选择透过性膜
B．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成
C．细胞膜的分子结构具有流动性
D．有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动
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
细胞膜的流动镶嵌模型课件
含有糖类基团的脂质，主要分布在细 胞膜的外表面，参与细胞识别、信号 传导等过程。
胆固醇
存在于动物细胞膜中，能够调节细胞 膜的流动性和通透性，同时维持细胞 膜的稳定性。
蛋白质的种类与功能
载体蛋白
镶嵌在细胞膜上，具有特异性结 合和转运物质的能力，如离子通
道蛋白、转运蛋白等。
受体蛋白
位于细胞膜表面，能够识别并结合 特定的信号分子，如激素、神经递 质等，从而触发细胞内的信号传导 过程。
脂质对蛋白质功能的影响
脂质分子的种类和分布可以影响与之结合的蛋白质的功能。例如，某些脂质分子可以与蛋 白质的特定位点结合，从而调节蛋白质的活性或稳定性。
04
细胞膜的动态特性
细胞膜的流动性
磷脂分子的运动
细胞膜中的磷脂分子具有自发的运动性，可以在膜内自由 移动和旋转，从而维持细胞膜的流动性。
蛋白质分子的运动
流动镶嵌模型与其他模型的比较
01
与三明治模型的比较
三明治模型认为蛋白质分子位于磷脂双分子层的两侧，而流动镶嵌模型
认为蛋白质分子可以覆盖、嵌入或贯穿整个磷脂双分子层。
02
与单位膜模型的比较
单位膜模型认为生物膜的结构是相同的，而流动镶嵌模型认为生物膜的
结构具有多样性，不同种类的生物膜具有不同的蛋白质种类和数量。
细胞膜中的蛋白质分子也可以在膜内移动和旋转，参与细 胞信号传导、物质运输等过程。
膜脂与膜蛋白的相互作用
膜脂与膜蛋白之间的相互作用也是细胞膜流动性的重要体 现，它们可以相互结合、分离和重组，形成不同的膜结构 和功能区域。
细胞膜的选择透过性
物质的选择性透过
细胞膜具有选择透过性，即只允 许某些物质通过，而阻止其他物 质通过。这种选择透过性是由细 胞膜上的特定通道、载体蛋白等
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资料四
时间：1970年 人物：费雷和埃迪登等 实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合
H:\流动镶嵌模型\变形虫的运动.avi
20世纪60年代冰冻蚀刻细胞膜，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的。
实验证明：蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中
1972年桑格（S. J. Singer）和尼克森（G. Nicolson）提出的流动镶嵌模型
的2倍。
思考：得出什么结论？
磷脂双分子层:
A
B
C
D
时间：1959年 人物：罗伯特森 实验：在电镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
蛋白质—脂质—蛋白质（单位膜） 即三明治模型
资料四
电子显微镜是用电子束来照射被检样品，由于样品不 同部位本身组成物质的构成不同，比如细胞膜中的蛋白 质和磷脂分子中的C、H、O、N、P等元素形成化学键的 电子排部不同，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，蛋白质的电子密度高， 是黑色，发暗；磷脂分子的电子密度低，发亮。
亲 水 端 疏 水 端
脂肪酸
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。
磷脂分子可以在空气和水的界面上 展开为一层
资料二
时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：用丙酮从细胞膜中提取脂质，在空气与水界面上铺 成单层分子，发现单分子层的面积是细胞膜表面积
细胞膜的平面结构图
H2O
磷脂分子的运动
课后思考题：
1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺 了呢？请说说你的看法。 2.纵观整个人们对建立生物膜模型的探索过 程，你能谈谈实验技术的进步起到怎样的作 用？
生物膜结构模式图
资料1:
时间：19世纪末 人物：欧文顿（E.Overton） 实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透 性实验，发现溶于脂质的物质比不溶于脂质的物质更易通 过细胞膜。
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
பைடு நூலகம்
●
●
提出假说：
膜是由脂质组成的
细胞膜
资料2：1917年欧文· 朗缪尔将提取的膜质铺展在水盘的水面上， 发现脂在水面上形成一薄层，单脂层亲水的头朝向水面，疏水 的尾背离水面。 胆 碱 磷 酸 甘 油