4-2生物膜的流动镶嵌模型
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必修一4-2生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输方式
3．1925年，荷兰科学家用丙酮从人的红细 胞中提取脂质，在空气—水的界面上铺展成
单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍。 连续的两层 从而得出结论：细胞膜中的脂质分子排列 为 蛋白质 。
4．20世纪40年代，科学家推测细胞膜的脂 质两边各覆盖着 。
暗—亮 5．1959年，罗伯特林在电镜下看到了清晰 —暗 的
2．胞吞、胞吐：是大分子和颗粒物质进出 细胞的方式，这两种方式虽然最终通过了生 物膜，但实质上，这些物质并没有真正的穿 过生物膜。例如，白细胞吞噬大肠杆菌、变
3．在细胞的生命活动过程中，主动运输起 到了重要作用，它使细胞能主动地从外界吸
收被选择的物质，供生命活动利用。同样， 细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出 细胞外。总之，细胞通过主动运输，摄取、 积累物质以及不断排出代谢废物，从而维持 细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的 正常进行。
时间·人物
依据
二、生物膜的流动镶嵌模型 1．结构模型：生物膜的流动镶嵌模型认为， 磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支 架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流
体，具有流动性。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。
2．组成成分及其结构图示
结构方面的特性，原因是构成细胞膜的磷脂 分子是可以运动的，大多数蛋白质分子也是 可以运动的。选择透过性体现了细胞膜功能 方面的特性，是指细胞膜对进出细胞的物质 具有一定的选择性，主动运输能充分说明选 择透过性。除细胞膜外，细胞中的其他膜结
(2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透 过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动
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
4.2生物膜的流动镶嵌模型
7/23
空气 水
绘图活动2：如果将水——空气界面上磷脂分子 压入水中，磷脂分子在水中如何分布？
9/23
尝试细胞画出膜中的 磷脂分子的排布模型
10/23
时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—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 11/23 构成的静态统一结构
历史事件
多种物质对膜通透性实验 对红细胞膜化学分析 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
历史结论
膜是由脂质组成的 膜中含脂质和蛋白质
脂质双层结构
电镜下膜呈“暗—亮—暗” 蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构 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，提出分子结构模型。
时间：1970年 实验：将人和鼠的细胞表面膜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 提出假说： 细胞膜具有流动性（膜的结构特点）
12/23
列表总结：生物膜结构的探究历程
时间和人物 19世纪末 欧文顿
20世纪初 1925年， 两位荷兰 科学家 1959年， 罗伯特森 1970年
第四章 第二节
生物膜的流动镶嵌模型
1/23
一、生物膜结构的探究历程
时间和人物 实验内容 结论
时间：19世纪末（1895年） 实验：欧文顿(E.Overton)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：细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶于脂 质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。
空气 水
绘图活动2：如果将水——空气界面上磷脂分子 压入水中，磷脂分子在水中如何分布？
9/23
尝试细胞画出膜中的 磷脂分子的排布模型
10/23
时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—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 11/23 构成的静态统一结构
历史事件
多种物质对膜通透性实验 对红细胞膜化学分析 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
历史结论
膜是由脂质组成的 膜中含脂质和蛋白质
脂质双层结构
电镜下膜呈“暗—亮—暗” 蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构 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，提出分子结构模型。
时间：1970年 实验：将人和鼠的细胞表面膜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 提出假说： 细胞膜具有流动性（膜的结构特点）
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列表总结：生物膜结构的探究历程
时间和人物 19世纪末 欧文顿
20世纪初 1925年， 两位荷兰 科学家 1959年， 罗伯特森 1970年
第四章 第二节
生物膜的流动镶嵌模型
1/23
一、生物膜结构的探究历程
时间和人物 实验内容 结论
时间：19世纪末（1895年） 实验：欧文顿(E.Overton)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：细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶于脂 质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。
4.2生物膜的流动镶嵌模型
结构探究历程
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· 阿格雷
课堂反馈
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 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
3.脂质和蛋白质是怎样构成细胞膜的？
(1)磷脂分子在细胞膜上的分布？ 磷脂分子在空气-水界面上的如何分布？ 提示：细胞膜内外都是液体有水的环境 (2)蛋白质分子位于脂双层什么位置？
时间：1925年 人物：荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德 F.Grendel 实验：用有机溶剂丙酮（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 为红细胞表面积的2倍（S=2S0)
表面 其中
嵌入
蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂 双分子层中的排布模型
蛋白质
时间：1970年 实验：弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )将人和鼠的细胞 膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，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 发现两种颜色的荧光均匀分布。
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
陕西省商洛中学 生物组 刘小刚
学习目标
1.简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 2.举例说明生物膜具有流动性特点
3.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验 技术的进步所起的作用。
提出时间和学者： 1.生物膜组成成分： 2.基本支架： 3.蛋白质的分布： ①？②？③？ 4.结构特点： 5.功能特点： 6.糖蛋白：①分布；②功能 7.糖脂？
4.2生物膜的流动镶嵌模型
生物膜的流动镶嵌模型考点同步解读该节内容主要包括科学家对生物膜结构的探索历程和生物膜的流动镶嵌模型的基本内容两部分。
本节内容与第一节有关生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识有一定联系,并为第三节学习“物质跨膜运输的方式”作了知识储备,三节的内在关系是功能-结构-功能。
由此可见,这节安排很巧妙,对整个章节的知识起到了承上启下的作用,通过学习有助于学生逐步建立结构与功能相适应的观点,并培养学生生物学基本科学研究的素养。
核心素养聚焦了解自己的学生是展开教学的基础。
我们的授课对象一般是高中一年级的学生。
他们已经具备了一定的观察、想象和抽象思维能力,但还很不完善,而本节生物膜模型的建构过程较复杂且微观抽象,学生学习起来有一定难度。
同时,我们也应知道他们已经学习了组成细胞的分子、细胞的基本结构:尤其是细胞膜作为最基本生命系统的边界等相关知识,为本节课的学习奠定了良好的基础。
以上就是我对教材与学情的分析。
为了突出重点、突破难点,本着新课标倡导探究性学习、提高生物科学素养的理念,本节课我计划以探究式教学为主,辅以读书指导法、谈话法、课件动态演示,把微观抽象的内容具体形象化。
而学生进行资料分析、小组讨论、自主探究,力求让每个学生都积极参与、认真思索,充分体现主体作用。
首先由现象入手,通过探索、分析科学家建立生物膜模型的过程,启发学生大胆假设、总结规律。
之后从现象过渡到本质,提出生物膜流动镶嵌模型基本内容,充分遵循学生接受知识的一般规律,由浅及深、由表及里,最终让学生达到理解和掌握的目的。
【教学目标】1.简述生物膜的结构2.流动镶嵌模型的基本内容。
3.探讨建立生物模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。
【知识梳理】一、基础知识学习【学点1】生物膜的探索历程：（1）19世纪末，欧文顿根据脂溶性物质更容易通过细胞膜，提出膜是由脂质组成的。
（2）20世纪初，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。
（3）1925年，荷兰科学家得出结论：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
4-2生物膜的流动镶嵌模型
为了对生物膜的分子组成和空间结构有更形象的认识，试 制作一个流动镶嵌模型。
A．构成生物膜的磷脂分子可以运动 B．构成生物膜的蛋白质分子可以运动 C．构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子是静止的 D．构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
【拓展1】分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启示？ 【拓展2】生物膜的流动镶嵌模型是否已经完美无缺？说说你的看 法。 课外制作：利用废旧物品制作生物膜模型
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
·对生物膜结构的探索历胞膜中的脂质分子排列成连续的两层。 ⑶罗伯特森：提出蛋白质-脂质-蛋白质三层结构模型。 ⑷L.Frye＆M.Lipids等：细胞膜具有流动性。 ⑸桑格＆尼克森：提出流动镶嵌模型。
资料：生物膜的流动镶嵌模型
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
·对生物膜结构的探索历程 ·流动镶嵌模型的基本内容
⑴磷脂双分子层：构成膜的基本支架。这个支架不是静止的，而 是轻油般的流体，具有流动性。 ⑵蛋白质分子：有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入、贯穿磷 脂双分子层。大多数可以运动。 糖被：在细胞膜的外表，有一层由膜上的蛋白质与糖类结合形成 的糖蛋白，叫做糖被。作用：保护、润滑、细胞识别。
磷脂双分子层
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
·对生物膜结构的探索历程
⑴欧文顿：膜由脂质组成。 ⑵戈特＆格伦德尔：细胞膜中的脂质分子排列成连续的两层。
学术的孕育阶段：提出假说 对膜的成分和结构的初步阐 明，最初都是先根据实验现象和 有关知识，提出假说，而不是通 过实验观察直接证实的。 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。
A．构成生物膜的磷脂分子可以运动 B．构成生物膜的蛋白质分子可以运动 C．构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子是静止的 D．构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
【拓展1】分析生物膜模型的建立和完善过程，你受到哪些启示？ 【拓展2】生物膜的流动镶嵌模型是否已经完美无缺？说说你的看 法。 课外制作：利用废旧物品制作生物膜模型
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
·对生物膜结构的探索历胞膜中的脂质分子排列成连续的两层。 ⑶罗伯特森：提出蛋白质-脂质-蛋白质三层结构模型。 ⑷L.Frye＆M.Lipids等：细胞膜具有流动性。 ⑸桑格＆尼克森：提出流动镶嵌模型。
资料：生物膜的流动镶嵌模型
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
·对生物膜结构的探索历程 ·流动镶嵌模型的基本内容
⑴磷脂双分子层：构成膜的基本支架。这个支架不是静止的，而 是轻油般的流体，具有流动性。 ⑵蛋白质分子：有的镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入、贯穿磷 脂双分子层。大多数可以运动。 糖被：在细胞膜的外表，有一层由膜上的蛋白质与糖类结合形成 的糖蛋白，叫做糖被。作用：保护、润滑、细胞识别。
磷脂双分子层
§4—2
生物膜的流动镶嵌模型
·对生物膜结构的探索历程
⑴欧文顿：膜由脂质组成。 ⑵戈特＆格伦德尔：细胞膜中的脂质分子排列成连续的两层。
学术的孕育阶段：提出假说 对膜的成分和结构的初步阐 明，最初都是先根据实验现象和 有关知识，提出假说，而不是通 过实验观察直接证实的。 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。
4.2 生物膜的流动镶嵌模型
蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质镶、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。
新技术带来新模型
在新的观察和实验证据 的基础上，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。
流动镶嵌模型
对生物膜结构的探索历程:
欧文顿：从研究生物膜的功能入手 提出：生物膜是由脂质组成的 欧文顿的假说是否正确？细胞膜中 除含有脂 质外还有没有其他成分？ 化学分析：膜的主要成分是脂质和蛋白质
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。
变形虫的变形运动
单位膜模型无法解释的现象
提出假说：细胞膜具有流动性
实验证据
材料五、 时间：1970年 人物：弗雷(Frye)和埃迪登 (Edidin) 实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用 不同荧光标记后，让两种细胞融合。 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？
膜上的蛋白质分 子是可以运动的
小资料
磷脂分子的运动
结论：细胞膜 具有流动性
①侧向扩散运动；②旋转运动；③摆动运动
材料六、
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。
实验证据
材料二、 20世纪初，科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了 化学分析 成果：确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。
观察和实验依据
推理和想象
提出假说
验证和完善
观察和实验证据
得出结论
脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？
4.2-生物膜的流动镶嵌模型
变形虫
生物膜的结构特性：
1、镶嵌性：膜的基本结构是由脂质双分 子层及镶嵌在其上的蛋白质构成的。
2、流动性：磷脂分子和大多数蛋白质 分子是可以运动的。
3、不对称性：膜两侧的分子性质和结构 不同，如糖蛋白只分布在细胞膜外面。
生物膜的分子组成、结构、功能的关系：
磷脂分子、 组成 蛋白质分子
结构
决定
功能（物质交换）
4.2生物膜的流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
①19世纪末：细胞膜是由脂质组成的。 ②20世纪初：细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。 ③1925年：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。 ④ 20世纪40年代：推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 ⑤ 1959年：罗伯特森提出生物膜为静态结构，所有的 生物膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。 ⑥1970年：用荧光标记法证明细胞膜具有流动性。 ⑦ 1972年：桑格和尼克森提出流动镶嵌模型。
具有
具有
具有
运动性
导致
流动性
保证 物质交换 体现 正常进行
选择透过性
1、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散 出来，进入一相邻细胞叶绿体基质内，共穿过
的磷脂分子层数是（ C ）。
A、4 B、8 C、12 D、16
2、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
种类： 1、有的只参与膜的构成； 2、有的起载体作用，参 与运输过程； 3、有的与糖结合，形成 糖蛋白。
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面 蛋白质分子有的部分或全部嵌入在磷脂双分子层中 蛋白质分子有的贯穿于整个磷脂双分子层
大多数蛋白质分子也是可以运动的。
流动性和选择透过性的关系：
4.2 生物膜的流动镶嵌模型
蛋白质
静态的统一结构
脂质
蛋白质
单位膜模型
质疑
1.无法解释变形虫的运动等 细胞的基本生命现象
细胞膜并非是固定的，而 是可以改变形状的
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
新技术带来新模型
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
资料七
时间：
1970年 荧光染料标记人和鼠细胞表面的蛋白质后，将两种
实验： 细胞融合
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
40分钟后
370C
鼠细胞 膜上蛋白质可以运动，细胞膜具有一定的流动性
新技术带来新模型
磷脂分子的运动
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
A．磷脂
B．糖脂
C．糖蛋白
D．蛋白质
相似相溶原理
相似相溶原理是指脂溶性物质一般能溶 解于脂质溶剂，水溶性物质一般能溶 于水
第二节 生物膜的流动镶嵌模型
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
4.2 生物膜的流动镶嵌模型 教案
4.2 生物膜的流动镶嵌模型【内容与解析】本节课要学的内容生物膜的流动镶嵌模型指的是生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
其核心是生物膜的结构和流动性,理解它关键是理解科学家对生物膜结构的探索历程。
学生已经学过“细胞膜——系统的边界”以及“物质跨膜运输的实例”是本章学习的基础。
本节课的内容生物膜的流动镶嵌模型就是在此基础上的发展，同时与本节的第三章一起有“功能—结构—功能”的联系。
教学的重点是流动镶嵌模型的基本内容。
【教学目标与解析】教学目标（1）通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。
（2）举例说明生物膜具有流动性特点。
（3）简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
目标解析（1）科学家对细胞膜结构的探索历程。
利用科学史教育素材，通过引导学生分析科学家们的实验和结论，宛如亲历科学家探索的历程，使学生切身感受科学的魅力，加深对科学过程和方法的理解，明白科学发现是长期的过程；（2）发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。
细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，通过制作模型等，构建细胞膜的空间立体结构，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点。
【问题诊断分析】在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是学生不理解细胞膜流动镶嵌模型的基本内容，产生这一问题的原因是学生对细胞膜的结构比较陌生。
要解决这一问题，就要教会学生自己动手制作细胞膜的模型。
【教学支持条件分析】在本节课例题讲解的教学中，准备使用多媒体。
因为使用多媒体，有利于让学生理解制备细胞膜的实验原理与细胞膜生理功能，利用学生的认知冲突，激发学生兴趣。
【教学过程】引入：第三章我们学习了系统的边界——细胞膜。
细胞膜由脂质、蛋白质、糖类组成。
那么，细胞膜的结构到底是怎样的呢？这一节课我们共同来探究生物膜的流动镶嵌模型。
[问题探讨]在制作真核细胞三维结构模型的生活中，某小组同学分别用三种材料做细胞膜：塑料袋、普通布和弹力布。
高中生物：4.2《生物膜的流动镶嵌模型》课件1
表达与交流 （总结，写实验报告并适当交流）
三、其他物质的跨膜运输
细胞的吸水和失水是水分子顺相 对含量的梯度跨膜运输的！
1）其它物质跨膜运输的实例
1、水稻培养液中里的 Ca2+和Mg2+浓度为什么 会增高？ 因为水稻从培养液中吸收很 少甚至几乎为零，但水稻却从培 养液中大量吸收水分用于生命 活动。 2、不同作物对无机盐的吸 收有差异吗？ 有，因不同的生物细胞需要的 物质不一样，需要的量也不一样。
4、下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是 A、葡萄糖
B、蛋白质
C、甘油
D、病毒的过程)
回
一、渗透作用
顾
重点
原理：水分子由多→少扩散 两个条件：1、具有半透膜
2、半透膜两侧溶液有浓度差
二、细胞的吸水和失水 1.动物细胞的吸水和失水
2.探究植物细胞的吸水和失水及探究步骤
重点
探究实验一般步骤：
提出问题 （原生质层是一层半透膜吗？） 作出假设 （原生质层相当于一层半透膜） 设计实验 （设计方案、预期结果…） 科学实验 （按预定方案进行实验） 分析结果 （分析实验结果，得出结论：……）
实验：欧文顿(E.Overton)用500多种化学物质对植物细胞的 通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是 不一样的：可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容 易通过细胞膜。
●
不溶于脂质的物质 细胞膜
●
溶于脂质的物质
提出假说： 膜是由脂质组成的
时间：20世纪初
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离 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
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（ ）。
4.2 生物膜的流动镶嵌模型
1917年 1925年 1959年
20世纪 60年代
1970年 1972年
新技术带来新技术
流动镶嵌模型的诞生 在新的观察和实验基础上，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
有保护和润滑作用，还与细 胞膜表面的识别有密切关系
糖脂
探究历程
流动镶嵌模型的基本内容
增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（ A ）。
4、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（ C ） 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
5、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH
CH2 CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2 CH2 CH2 CH2
CH 2CH2
CH2 CH2
磷酸 头部 甘油 (亲水)
尾部 脂肪酸 (疏水)
磷脂分子
Year
1895年 20世纪初
蛋白质
结构组成
决定
结构探究历程
课后延伸
搜集生物膜在医药环 境等领域的应用
课堂练习:
1．下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（ A ）
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 ）。
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
20世纪 60年代
1970年 1972年
新技术带来新技术
流动镶嵌模型的诞生 在新的观察和实验基础上，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
有保护和润滑作用，还与细 胞膜表面的识别有密切关系
糖脂
探究历程
流动镶嵌模型的基本内容
增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（ A ）。
4、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（ C ） 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
5、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH2
CH2 CH
CH2 CH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2 CH2 CH2 CH2
CH 2CH2
CH2 CH2
磷酸 头部 甘油 (亲水)
尾部 脂肪酸 (疏水)
磷脂分子
Year
1895年 20世纪初
蛋白质
结构组成
决定
结构探究历程
课后延伸
搜集生物膜在医药环 境等领域的应用
课堂练习:
1．下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（ A ）
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 ）。
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
4.2生物膜的流动镶嵌模型
红细胞的细胞膜
那么磷脂和蛋白质是通过什么样的排列组合方 式参与膜的构建的？
1917年，Langmiur发现脂质分子在“水---空气”界 面上形成单分子膜。 请根据磷脂的性质，画出 在“水---空气”界面上， 磷脂分子的排列方式。
现象： 细胞膜内外都是液体环境 推测： 脂质在细胞膜中必然排列成连续的两层
强调了膜的流动性和膜组分的不对称性
1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。 2、蛋白质分子有的覆盖在磷脂双分子层的表面，有的镶 嵌在磷脂双分子层中，有的贯穿于磷脂双分子层。 3、构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动。 4、在细胞膜的外表面有糖蛋白，与细胞识别有关。
合作探究：生物膜的特性
1、生物膜的结构特性是什么？
细胞膜
时间：1925年 人物：两位荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，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 胞表面积的两倍。
1959年，罗伯特森利用电镜，获得了清 晰的细胞膜照片，显示暗—明—暗的三层结构。
1、蛋白质—脂质—蛋白质 2、静态的统一结构 无法解释细胞膜复杂的功能
4.2 生物膜的流动 镶嵌模型
【学ห้องสมุดไป่ตู้目标】
1、简述生物膜的流动镶嵌模型。 2、理解生物膜的结构特点是具有一定的流动性。 3、探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术 的进步所起的作用。 4、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。
【自主预习】
一、1. 脂质 2.脂质和蛋白质 3.两层 4.蛋白质 5.蛋白质—脂质—蛋白质 6.流动性 7.流动镶嵌 二、1.磷脂双分子层 流动性 2.镶在磷脂双分子层表面 嵌入磷脂双分子层中 横跨整个磷脂双分子层 运动 3.糖蛋白 糖脂 4.蛋白质
4.2细胞膜的流动镶嵌模型.ppt
❖有些则镶嵌在脂双层的内外两侧 表面；而三层结构模型认为蛋白质 均匀分布在脂双层的两侧。（2） 流动镶嵌模型强调组成膜的分子是 运动的；而三层结构模型认为生物 膜是静态结构。❖4.D。❖二、拓展题---69页
❖1.提示：生物膜结构的研究历史反映了科学研 究的艰辛历程，也告诉我们建立模型的一般方 法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提 出解释某一生物学问题的假说或模型，用观察 和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。 一种模型最终能否被普遍接受，取决于它能否 与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地 解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈 进的。
练习 69页
❖一、基础题 ❖1.提示：细胞膜太薄了，光学显
微镜下看不见，而19世纪时还没有 电子显微镜，学者们只好从细胞膜 的生理功能入手进行探究。
❖2.脂质和蛋白质。
练习 69页 ❖一、基础题
❖3.提示：这两种结构模型都认为， 组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白 质，这是它们的相同点。不同点是： （1）流动镶嵌模型提出蛋白质在膜 中的分布是不均匀的，有些横跨整个 脂双层，有些部分或全部嵌入脂双层，
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；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞
融合实验，指出细胞膜具 流动性
有
；
❖1972年，桑格和 尼克森 提出流动镶嵌模型
思考与讨论66页
❖1.最初认识到细胞膜是由脂质组 成的，是通过对现象的推理分析， 还是通过对膜成分的提取和鉴定？
AA 5 B B6
C7 C D8
D
恭喜你，答 对了！再接 不要灰再心厉，！ 再来一次！
10.变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体
2018生物必修1课件：4-2 生物膜的流动镶嵌模型
第4章 the Fourth Chapter
目标导读
1.阅读教材P65～67内容，体会科学家建立生物膜模型的过程。 2.结合教材图4－6，阐明生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
重难点击
生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
第
14
课 时
生物膜的流动镶嵌模型
一 对生物膜结构的探索历程 二 生物膜的流动镶嵌模型 当堂检测
4.用不同的荧光染料标记的抗体，分别与人细胞和 1 2 3 4 小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合，使两类细胞分别产生 绿色和红色荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时，开始一半呈 绿色，一半呈红色。但在37 ℃下保温0.5 h后，两种颜色的荧光点 就呈均匀分布。请据图回答下列问题：
1234
(1)人和小鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的________物质。 (2)融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，表明了组成细胞 膜的__________分子是可以运动的，由此可以证实与细胞膜结构 “模型”相关的____________的观点是成立的。 (3)融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，原因是________， 这表明细胞膜的结构特点是具有__________________。
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√
磷脂双分子层 镶嵌 贯穿
糖蛋白 流动性
选择透过性
当堂检测
1234
1.植物的花粉四处飞扬，却只有落在同种植物的柱头上才会萌
发，落到其他植物的柱头上不会萌发。经研究发现，以上事实
是由于细胞之间存在着识别作用，这种识别作用与细胞膜的哪
1234
解析 细胞膜的主要成分是蛋白质分子和磷脂分子，能与荧光 染料标记的抗体结合的应是膜上的蛋白质分子，即题中所谓的 “抗原”物质。人细胞和小鼠细胞融合成一个细胞后，开始时 因温度和时间的关系，不同膜上的荧光性表现在相对集中的区 域，其物质的流动性暂时未得到体现。将融合细胞置于37 ℃下 保温30 min后，温度适宜，膜上的分子因流动而发生重新排列， 表现出荧光点均匀分布的现象。
目标导读
1.阅读教材P65～67内容，体会科学家建立生物膜模型的过程。 2.结合教材图4－6，阐明生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
重难点击
生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
第
14
课 时
生物膜的流动镶嵌模型
一 对生物膜结构的探索历程 二 生物膜的流动镶嵌模型 当堂检测
4.用不同的荧光染料标记的抗体，分别与人细胞和 1 2 3 4 小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合，使两类细胞分别产生 绿色和红色荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时，开始一半呈 绿色，一半呈红色。但在37 ℃下保温0.5 h后，两种颜色的荧光点 就呈均匀分布。请据图回答下列问题：
1234
(1)人和小鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的________物质。 (2)融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化，表明了组成细胞 膜的__________分子是可以运动的，由此可以证实与细胞膜结构 “模型”相关的____________的观点是成立的。 (3)融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布，原因是________， 这表明细胞膜的结构特点是具有__________________。
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√
磷脂双分子层 镶嵌 贯穿
糖蛋白 流动性
选择透过性
当堂检测
1234
1.植物的花粉四处飞扬，却只有落在同种植物的柱头上才会萌
发，落到其他植物的柱头上不会萌发。经研究发现，以上事实
是由于细胞之间存在着识别作用，这种识别作用与细胞膜的哪
1234
解析 细胞膜的主要成分是蛋白质分子和磷脂分子，能与荧光 染料标记的抗体结合的应是膜上的蛋白质分子，即题中所谓的 “抗原”物质。人细胞和小鼠细胞融合成一个细胞后，开始时 因温度和时间的关系，不同膜上的荧光性表现在相对集中的区 域，其物质的流动性暂时未得到体现。将融合细胞置于37 ℃下 保温30 min后，温度适宜，膜上的分子因流动而发生重新排列， 表现出荧光点均匀分布的现象。
高中生物课件-4.2生物膜的流动镶嵌模型
细胞内部，下列关于脂质体的叙述正确的是：C
A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的 选择透性将药物送入细胞
B．在b处嵌入脂溶性药物，利用它的 选择透性将药物送入细胞
C．在a处嵌入水溶性药物，利用它与 细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D．在b处嵌入水溶性药物，利用它与 细胞膜融合的特点将药物送入细胞
如图表示细胞膜的亚显微结构，下列叙述正确的
将其在空气—水界面上铺成单分子层，结果测
得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积
的两倍。下列细胞实验与此结果最相符的是
( )D
A．人的肝细胞
B．蛙的红细胞
C．洋葱鳞片叶表皮细胞 D．大肠杆菌细胞
磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的 头部亲水、尾部疏水的性质有关。某研究小组发现植 物种子细胞以小油滴的方式贮存油，每个小油滴都由
水
√
A
B
C
水
双层的磷脂分子是“头朝外，尾相对”的排列方式
亲水 疏水 亲水
脂质在细胞膜中排列为连续的两层。
资料五：在1959年，罗伯特森将电子显微镜应用到 探索膜的领域中来。他在电子显微镜下看到细胞膜 “暗亮暗”三层结构。 （提示：1、在电子显微镜下，蛋白质的电子密度 高，显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。2、选）
A.根据图示①可判断细胞外和细胞内 B.细胞间的识别、免疫与①有密切的关系 C.适当提高温度将加快②和③的流动速度 D.维生素D进入细胞主要与图中的③有关
生物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.“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构模型认 为生物膜具有一定的流动性
细胞膜结构的电镜照片
蛋白质—脂质—蛋白质模型
蛋白质
A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的 选择透性将药物送入细胞
B．在b处嵌入脂溶性药物，利用它的 选择透性将药物送入细胞
C．在a处嵌入水溶性药物，利用它与 细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D．在b处嵌入水溶性药物，利用它与 细胞膜融合的特点将药物送入细胞
如图表示细胞膜的亚显微结构，下列叙述正确的
将其在空气—水界面上铺成单分子层，结果测
得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积
的两倍。下列细胞实验与此结果最相符的是
( )D
A．人的肝细胞
B．蛙的红细胞
C．洋葱鳞片叶表皮细胞 D．大肠杆菌细胞
磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的 头部亲水、尾部疏水的性质有关。某研究小组发现植 物种子细胞以小油滴的方式贮存油，每个小油滴都由
水
√
A
B
C
水
双层的磷脂分子是“头朝外，尾相对”的排列方式
亲水 疏水 亲水
脂质在细胞膜中排列为连续的两层。
资料五：在1959年，罗伯特森将电子显微镜应用到 探索膜的领域中来。他在电子显微镜下看到细胞膜 “暗亮暗”三层结构。 （提示：1、在电子显微镜下，蛋白质的电子密度 高，显暗色；磷脂分子的电子密度低，显亮色。2、选）
A.根据图示①可判断细胞外和细胞内 B.细胞间的识别、免疫与①有密切的关系 C.适当提高温度将加快②和③的流动速度 D.维生素D进入细胞主要与图中的③有关
生物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.“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构模型认 为生物膜具有一定的流动性
细胞膜结构的电镜照片
蛋白质—脂质—蛋白质模型
蛋白质
生物膜的流动镶嵌模型
12
糖脂
多糖 磷脂 糖蛋白 (糖被) 1细胞识别 2保护、润 滑 （细胞外侧）
（运动）
磷脂双分子层 （基本支架） 蛋白质 （运动）
桑格和尼克森
提出假说： 流动镶嵌模型
14
抗体 脂 质 体 药物
普通布
弹力布
塑料布
16
1.下列关于生物膜结构探索历程的说法中， 不正确的是( D ) A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是 由脂质组成的 B.单位膜模型认为生物膜为静态的结构 C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子 和大多数蛋白质分子是可以运动的 D.单位膜模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质 分子在膜中的分布是不均匀的
水
合作探究活动二：根据细胞膜内外的环境，请你 猜想细胞膜中的磷脂分子如何排布？ 头部 亲水性 细胞内 （水） 尾部 疏水性 细胞外 （水）
实验4：1925年，两位荷兰科学用丙酮从人的红 细胞中提取脂质，在水面上铺成单分子层，发现 单分子层面积是红细胞的表面积的 2倍。
提取的磷脂 铺展
水
实验结论：膜由双层磷脂分子组成
4.能体现细胞膜具有流动性的实例是( B ) ①高尔基体膜形成的小泡与细胞膜融合 ②吞噬细胞吞噬病毒 ③小肠绒毛上皮细胞吸收K+ ④核糖体上合成的蛋白质进入细胞核 ⑤变形虫伸出伪足运动 A.①②③ B.①②⑤ C.②③④ D.①④⑤
细胞融合技术
活动一：根据磷脂分子亲水和疏水的特性，请你 猜想磷脂分子在空气——水界面上如何排布？ 亲水性 空气 疏水性 水
在电子显微镜下观察 蛋白质:电子密度高，显黑 色发暗 磷脂:电子密度低，显白色 发亮。
实验5：20世纪50年 代，电子显微镜诞生， 科学家用它来观察细 胞膜。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。 蛋白质
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第二节 生物膜的流动镶嵌模型
跟着时光的轨迹，我们回到了19世纪
科学家： 欧文顿 实验 ：用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行过上万 次的实验
根据相似相溶原 理。从实验现象 能推出什么假说？
膜由脂质构成
跟着时光的轨迹，我们回到了20世纪初
经过化学分析，发现从哺乳 动物的红细胞中分离出来的膜 的主要成分是磷脂和蛋白质
分析得出：
细胞膜中的脂质分子必然排列为 连续的两层
细胞内外都存在水环境，所以，它们的排列 方式应该是：
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
他把生物膜描述为 静态的统一结构 蛋白质的
电子密度 高，在电 镜下显暗 色；脂质 密度低， 显亮色。
并且，随着新技术的手段的出现，科学家发现膜蛋白并 不是全部平铺在脂质表面。它们的分布情况有：
跟着时光的轨迹，我们来到了 1970年
细胞膜具有流动性
1972年，桑格和尼克森提出
流动镶嵌模型 糖蛋白
（识别、在 呼吸道和消 化道上皮细 胞表面的还 有保护和润 滑的作用）
磷脂双 分子层 糖类 磷脂分子
蛋白质（功能
越复杂的细胞膜， 蛋白质的含量越膜的组成： 2.生物膜的基本骨架： 3.蛋白质分子的存在形态： 4.生物膜的结构特点：
1.镶在膜表面 2.嵌入磷脂双分子层
3.贯穿于整个磷脂双分子层
体现了蛋白质分布的不对称性
细胞膜真的是静止不动的吗？
几个说明细胞膜并非静止不动的现象： 1.质壁分离和复原实验 2.变形虫伸出伪足 提出假说：细
胞膜具有流动 3.分泌蛋白的形成 性
将人和鼠的细胞膜用不同荧光标记后，让两 种细胞融合，融合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 种荧光均匀分布。
问题探讨
以上三种材料可以用来制 作细胞膜，哪种更适于体 现细胞膜的功能？
弹力布能完全表现细胞膜的功能吗？
1.细胞膜很薄，是细胞这个生命系统的边 界； 2.细胞膜能够控制物质的进出，让一部分 物质通过，其他物质不能通过；
3.植物细胞质壁分离和复原的实验表明细 胞能够在一定范围内涨大和缩小，说明细 胞膜具有一定的弹性。
主要由脂质和蛋白质构成 磷脂双分子层 镶、嵌、贯穿 流动性（磷脂分子和大多
数蛋白质都是运动的）
生物膜的功能特点： 选择透过性
生物膜的流动镶嵌模型是 不是已经完美无缺了呢？
随着科学技术的发展，人们对生物领域的探索将更加细 致入微，神奇的生物世界正等待着你~~~~
呀,你在路上啦？！
• 磷脂在水界面是怎么铺展的呢？
跟着时光的轨迹，我们回到了 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
。
跟着时光的轨迹，我们回到了 1925年 两位荷兰科学家 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。