4.2 生物膜的流动镶嵌模型

资料二
时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：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 提出假说： 细胞膜中的磷脂是双层的
磷 脂 分 子
亲水头部
疏水尾部
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。
1、磷脂分子在水-空气界面上呈现出怎样的分布特点？
10.根据细胞膜的结构和功能特点，分析并回 答下列问题 A、1985年科学家在研究各种未受精卵细胞的 透性时，发现脂溶性物质容易通过细胞膜，不 溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明 组成细胞膜的主要成分中有 脂类物质 。 B、1925年科学家用丙酮提取细胞膜的脂类物 质，并将它在空气—水界面上展开时，这个单 层分子的面积相当于原来的两倍。由此可以认 为细胞膜由 两层脂类物质 构成。
思考
“三明治”结构模型有什么不足？
1.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.无法解释“变形虫的变形运动”和“人细胞和小鼠 细胞的膜的融合实验”
能不能举一些例子来说明生物膜不是静态的？
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白细胞吞噬病毒的过程
资料四
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
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。 有些多糖与磷脂分识别有密切关系
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
（1）磷脂分子的运动性
（2）膜蛋白的运动性
问题探讨二、流动镶嵌模型
1．（识图）下图表示细胞膜的流动镶嵌模型， 请对各标号进行注明。
1 2 3
a
b
c
A侧
4
B侧
［1］糖类分子，［2］蛋白质分子， ［3］磷脂分子，［4］磷脂双分子层。
问题探讨二、流动镶嵌模型
1 2 a b c A侧 4 B侧 3
2.蛋白质分子a、b、c分别是通过哪些方式与磷脂双分 子层进行结合的？
嵌在其中、镶在表面、贯穿磷脂双分子层
2.你还能想出更好的材料做细胞膜吗? 提示：有条件的话，使用微孔塑胶或利用激光给气球 打上微孔都可以作为模型的细胞膜。使用透析袋也可 以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的 膀胱做细胞膜是更加理想的材料。
问题探讨一
资料一
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，发现脂质更容易通过细胞膜。 提出假说：膜是由脂质组成的
在水-空气界面上铺成单分子层，并且头部亲水，尾部疏水
2、为什么细胞膜中的磷脂分子会排列成两层？ 因为细胞内、外均为水环境。
资料三
时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜由“暗-亮-暗”的三层结构 提出假说：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
3、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散
出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共 穿过的磷脂分子层层数是（ ）
A 6
B 8
C 10
D 12
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 糖蛋白
B 磷脂
C 脂肪
D 核酸
5、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（ ） A 保护作用 C 主动运输 B 一定的流动性 D 选择透过性
时间：1972年 人物：桑格和 尼克森 提出：流动镶嵌模型
磷脂双分子层 蛋白质分子
思考
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不是完美无缺。 2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技 术的进步所起到怎样的作用？ 实验技术的进步起到了关键性的推动作用。 3.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应 是如何体现的？ 在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应 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的真相。
6、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是 （ ） A 维生素D和性激素 C 氨基酸和葡萄糖 B D 水和尿素 酶和胰岛素
7.一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的 厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定？
A.是选择透过性膜 C.具有专一性
B.具有一定的流动性 D.具有运输物质的功能
【归纳总结1】
1、19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 脂质 组 成的； 2、20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要 由 脂质和 蛋白质 组成； 3、1925年，两位荷兰科学家得出结论：细胞膜中的脂 质分子是 双层 的。 4、1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有 生物膜都由 蛋白质——脂质——蛋白质 三层结构； 5、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 ； 6、1972年，桑格和 尼克森 提出了 流动镶嵌模型 。
1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对 现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？ 从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。
2.欧文顿的分析假说是如何提出的呢？ 根据他的实验结果：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。 3.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行 提取、分离和鉴定吗？ 有必要，通过鉴定能更准确地说明问题 4.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离 和鉴定呢？ 当时的技术不能实现
有糖被的膜有细胞识别作用，因此只能是细胞膜。
6.由于构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大 都是流动的，所以细胞膜的结构具有流动 性。
问题探讨二、流动镶嵌模型
【归纳总结2】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） 2.蛋白质分子有的镶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）
第4章
细胞的物质输入和输出
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
青岛三中 高一生物组
一、对生物膜结构的探索历程
预习指导：
1.根据结构与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?
提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞 膜的柔变性和一定的通透性，相对好一些。 当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之 间还有不小的差距。
3． 细胞膜上的糖被是如何组成的？它们有何作用？ 糖被：多糖和蛋白质组成 作用：识别、保护和润滑 4． 图中的“A侧”和“B侧”分别表示细胞膜的哪一 侧？你的判断依据是什么？ A侧：细胞膜外。有糖蛋白—识别作用 B侧：细胞膜内。
问题探讨二、流动镶嵌模型
1 2 a b c A侧 4 B侧 3
5.若用该示意图表示细胞内膜的结构，是否合 适？为什么？ 不合适。
3.磷脂分子是可以运动的，具有流动性（其分子的运动有多种形式） 4.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） 5、细胞膜外表，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（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
课堂练习
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.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ A 细胞膜 C 线粒体膜 B 核膜 C 叶绿体膜 ）
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子层和嵌在其中 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（贯穿）整个磷脂双分子层，表 现出分布的不对称性。
8.生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞生 命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导 中有重要的功能。下列生物结构中，糖蛋白含量可能最多 的是
A.类囊体的膜 C.细胞膜
B.线粒体的膜 D.内质网膜
9.生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 ①以磷脂双分子层为基本骨架 A．①③ B．②④ ②蛋白质-脂质-蛋白质的三层结构 C．①④ D．②③ ③静止的 ④流动的