生物膜的流动镶嵌模型
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生物膜结构的历程，是从物质跨膜运输的现象开始的， 分析成分是了解结构的基础，现象和功能有提供了探 究结构的线索。在实验观察的基础上提出假说，又在 进一步的实验中修正假说。
小结 对生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 脂质组成 的；
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；
生物膜的流动镶嵌模型
问题探讨
1.细胞膜的功能有哪些？
2.细胞膜具有弹性吗？
塑料袋
细胞膜具有： 1.屏障分隔 2.选择透过性 3.信息交流
其他……
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？
一、对生物膜结构的探索历程
试验一
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：
称之为磷脂双分子层！
GORTER
请同学们尝试画构成细胞膜的磷脂分子
水 膜
水
水
环
水环境
境
细胞内小油滴外由单层 磷脂膜包被着，该膜可 能的结构？
水
环
油滴
境
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。
试验四
1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 “蛋白质—脂质—蛋白质”三明治模 型
蛋白质的电子密度高，在电镜 提出下显假暗说色：；生磷物脂膜分是子由的“电蛋子白密质—脂 质—蛋白质”的三层结构
构成度低的，静显态亮色统。一结构
三明治结构模型有什么不足？
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。
标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温 后暴露断裂面。
蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。
糖蛋白 分布： 细胞膜的外表面（判断细胞内外）
功能： 保护和润滑
细胞识别、胞间信息交流
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可能完美无缺。
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？
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
大多数可以运动
生物膜具有结构特性: 流动性
随堂练习
1．细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以 推断细胞膜的化学成分主要是 ( ) ①磷脂 ②蛋白质 ③多糖 ④核酸
A．①③ B、②③ C．①② D．②④
2．维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为 ( ) A．细胞膜以磷脂双分子层作基本支架 B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质 C．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 D．细胞膜是选择透过性膜
有必要，通过鉴定能更准确地说明问题
3.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
试验二
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。
红细胞的细胞膜
磷脂分子的结构
（亲水性） 头部
（疏水性） 尾部
1.磷脂在空气-水界面 如何铺展成单分子层？ 2.磷脂分子又是如何 构成细胞膜呢？
随着科学技术的发展， 是否又提出新的观点呢？
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验 证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。
二、流动镶嵌模型的基本内容：
1、膜的组成成分： 主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类． 2、膜的基本支架: 磷脂双分子层.（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）
不溶于脂 ● 质的物质
● 溶于脂质 的物质
相似相溶 原理
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。
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.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？
370C
鼠细胞
37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？
膜上的蛋白质具有流动性
磷脂的运动有多种形式：
1、侧向扩散； 2、旋转运动； 3、摆动运动； 4、伸缩运动； 5、翻转运动； 6、旋转异构
细 胞 膜 具 有 流 动 性
举例说明细胞膜具有流动性
白细胞吞噬病菌的过程
植物细胞的质壁分离 动物细胞吸水膨胀和失水皱缩
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（ ）
A 保护作用
B 一定的流动性 C 主动
运输
D 选择透过性
3、蛋白质分子的位置:
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）
4、生物膜的结构特点:
有一定的流动性.
(磷脂分子是可以运动的，具有流动性;大多数的蛋 白质分子也是可以运动的,也体现了流动性。)
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。
实验五
1970年科学家费雷和埃迪登等将人和鼠 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。
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
ຫໍສະໝຸດ Baidu
鼠细胞
40分钟后
370C
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
40分钟后
绘图活动：将磷脂分子在空气—水界面上铺展 成单分子层（尝试画图）
空气
亲水极
疏水极
水
试验三
1925年 Gorter 和 Grendel 用丙 酮（一种有机溶剂）从一定数量的红细 胞中抽提脂类，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。
脂质分子必然排列为连续 的两层。
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－蛋白三质 层结构；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指 出细胞膜具有 流动性；
1972年，桑格和 尼克森提出了 流动镶嵌模型。
小结：概念图
生物膜
成分
磷脂双分子层
蛋白质分子
基本支架 具有流动性
部分镶在磷脂 双分子层表面
小结 对生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 脂质组成 的；
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；
生物膜的流动镶嵌模型
问题探讨
1.细胞膜的功能有哪些？
2.细胞膜具有弹性吗？
塑料袋
细胞膜具有： 1.屏障分隔 2.选择透过性 3.信息交流
其他……
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？
一、对生物膜结构的探索历程
试验一
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：
称之为磷脂双分子层！
GORTER
请同学们尝试画构成细胞膜的磷脂分子
水 膜
水
水
环
水环境
境
细胞内小油滴外由单层 磷脂膜包被着，该膜可 能的结构？
水
环
油滴
境
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。
试验四
1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 “蛋白质—脂质—蛋白质”三明治模 型
蛋白质的电子密度高，在电镜 提出下显假暗说色：；生磷物脂膜分是子由的“电蛋子白密质—脂 质—蛋白质”的三层结构
构成度低的，静显态亮色统。一结构
三明治结构模型有什么不足？
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。
标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温 后暴露断裂面。
蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质镶在、嵌入、贯穿在磷脂双分子层中。
糖蛋白 分布： 细胞膜的外表面（判断细胞内外）
功能： 保护和润滑
细胞识别、胞间信息交流
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可能完美无缺。
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？
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
大多数可以运动
生物膜具有结构特性: 流动性
随堂练习
1．细胞膜常常被脂质溶剂和蛋白酶处理后溶解，由此可以 推断细胞膜的化学成分主要是 ( ) ①磷脂 ②蛋白质 ③多糖 ④核酸
A．①③ B、②③ C．①② D．②④
2．维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为 ( ) A．细胞膜以磷脂双分子层作基本支架 B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质 C．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 D．细胞膜是选择透过性膜
有必要，通过鉴定能更准确地说明问题
3.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
试验二
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。
红细胞的细胞膜
磷脂分子的结构
（亲水性） 头部
（疏水性） 尾部
1.磷脂在空气-水界面 如何铺展成单分子层？ 2.磷脂分子又是如何 构成细胞膜呢？
随着科学技术的发展， 是否又提出新的观点呢？
1972年，桑格和尼克森在新的观察和实验 证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。
二、流动镶嵌模型的基本内容：
1、膜的组成成分： 主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类． 2、膜的基本支架: 磷脂双分子层.（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）
不溶于脂 ● 质的物质
● 溶于脂质 的物质
相似相溶 原理
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。
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.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？
370C
鼠细胞
37℃下40min后出现了什么现象？说明什么？
膜上的蛋白质具有流动性
磷脂的运动有多种形式：
1、侧向扩散； 2、旋转运动； 3、摆动运动； 4、伸缩运动； 5、翻转运动； 6、旋转异构
细 胞 膜 具 有 流 动 性
举例说明细胞膜具有流动性
白细胞吞噬病菌的过程
植物细胞的质壁分离 动物细胞吸水膨胀和失水皱缩
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（ ）
A 保护作用
B 一定的流动性 C 主动
运输
D 选择透过性
3、蛋白质分子的位置:
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）
4、生物膜的结构特点:
有一定的流动性.
(磷脂分子是可以运动的，具有流动性;大多数的蛋 白质分子也是可以运动的,也体现了流动性。)
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。
实验五
1970年科学家费雷和埃迪登等将人和鼠 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。
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
ຫໍສະໝຸດ Baidu
鼠细胞
40分钟后
370C
人细胞
荧光标记 膜蛋白
诱导 融合
40分钟后
绘图活动：将磷脂分子在空气—水界面上铺展 成单分子层（尝试画图）
空气
亲水极
疏水极
水
试验三
1925年 Gorter 和 Grendel 用丙 酮（一种有机溶剂）从一定数量的红细 胞中抽提脂类，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。
脂质分子必然排列为连续 的两层。
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－蛋白三质 层结构；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指 出细胞膜具有 流动性；
1972年，桑格和 尼克森提出了 流动镶嵌模型。
小结：概念图
生物膜
成分
磷脂双分子层
蛋白质分子
基本支架 具有流动性
部分镶在磷脂 双分子层表面