第二节 生物膜的流动镶嵌模型
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第2节 生物膜的流动镶嵌模型
红细胞的细胞膜
化学分析表明：膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 [资料3] 磷脂分子结构和性质
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。
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 【资料4】1917年, 朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯
高中生物课件
思考：请根据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
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。
高中生物课件
“三明治”模型(单位膜模型)又一无法解 释的现象 变形虫运动.swf
高中生物课件
【资料9】
(少量) 少量与磷脂结合---糖脂
高中生物课件
二、流动镶嵌模型的基本内容 2、结构特性 ⑴、具有一定的流动性 ①原因：磷脂和大多蛋白质
可以运动 ②影响因素：主要是温度 ⑵、不对称性 ①磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同 ②糖类只分布在膜的外表面
高中生物课件
讨论： 1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？ 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? 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？
中,然后将这磷脂的苯溶液铺在水面上,当苯挥发完以后,磷 脂分子在空气与水的界面上分布散乱，经过推挤排列成了 单层。请你想象一下，他会是什么姿态呢？
思考：如果把抽提出的 磷脂注入水中，磷脂分子会 如何排列？
空气
水
空气—水的界面的磷脂分子
水溶液中的磷脂分子团
化学分析表明：膜的主要成分是脂质(磷脂)和蛋白质
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 [资料3] 磷脂分子结构和性质
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。
高中生物课件
2、对生物膜结构的探索 【资料4】1917年, 朗姆瓦（Langmuir）将磷脂溶于苯
高中生物课件
思考：请根据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
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。
高中生物课件
“三明治”模型(单位膜模型)又一无法解 释的现象 变形虫运动.swf
高中生物课件
【资料9】
(少量) 少量与磷脂结合---糖脂
高中生物课件
二、流动镶嵌模型的基本内容 2、结构特性 ⑴、具有一定的流动性 ①原因：磷脂和大多蛋白质
可以运动 ②影响因素：主要是温度 ⑵、不对称性 ①磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同 ②糖类只分布在膜的外表面
高中生物课件
讨论： 1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？ 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? 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？
中,然后将这磷脂的苯溶液铺在水面上,当苯挥发完以后,磷 脂分子在空气与水的界面上分布散乱，经过推挤排列成了 单层。请你想象一下，他会是什么姿态呢？
思考：如果把抽提出的 磷脂注入水中，磷脂分子会 如何排列？
空气
水
空气—水的界面的磷脂分子
水溶液中的磷脂分子团
第二节生物膜的流动镶嵌模型
３)科学家就是如何得出这一结论 得？
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 得面积恰为红细胞表面积得两倍。
４)为什么磷脂分子在空气－水界 面上可以铺展成单分子层呢？
亲水头部
疏水尾部
磷脂就是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成得 分子,磷酸“头”部就是亲水得,脂肪酸“尾”部 就是疏水得。
非脂溶性物质
脂溶性物质
探索过程
1)对膜得化学成分提出假说
膜就是由脂质组成 得
时间:20世纪初 实验:科学家对哺乳动物红细胞得细胞膜进行了化学分 析 成果:确定细胞膜得主要成分得确就是脂质和蛋白质。
红细胞的细胞膜
２)磷脂和蛋白质就是通过什么样得 排列方式参与膜得构建得？
结论:
细胞膜中得脂质分子必然排列为 连续得两层！
2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜得内 侧,亲水性头部朝向膜得外侧,组成生物膜得 基本骨架;
3、蛋白质或镶嵌在脂双层得表面,或嵌插 在其内部,或横跨整个磷脂双分子层,表现出分 布得不对称性。
4、在细胞膜得外表,有一层由细胞膜上得 蛋白质与多糖结合形成得糖蛋白,叫做糖被。 有些多糖与磷脂分子结合形成糖脂
时间:1970年 人物:费雷和埃迪登等 实验:将人和鼠得细胞膜蛋白质用不同荧光染料标 记后融合
小鼠细胞和人细胞融合实验
结论:细胞膜具有流动性 从而推翻了静止模型得观点
提出新得细胞膜模型
1972年,桑格和尼克森在新得观察和实验 证据得基础上,提出了流动镶嵌模型。
流动镶嵌模型得基本内容:
1、细胞膜主要由流动得磷脂双分子层和嵌在其中 得蛋白质组成。还有少量得多糖。
第二节生物膜的流动镶嵌模型
从物质得跨膜运输得实例可以看出,生物 膜对物质进出细胞就是有选择性得、为 什么生物膜能够控制物质得进出呢？这 与生物膜得结构有什么关系？
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
生物膜的流动镶嵌模型教案
第2节生物膜的流动镶嵌模型教案一、教材分析〔一〕教材的地位和内容“生物膜的流动镶嵌模型〞一节是人教版?必修1分子与细胞?第四章?细胞的物质输入和输出?之第二节，与第一节“物质跨膜运输的实例〞所反映的生物膜对物质的进出控制具有选择性等知识有一定的联系，并对第三节学习“物质跨膜运输的方式〞作了知识准备。
所以，对整个章节的知识起到了承上启下的作用。
本节主要包括对生物膜构造的探索历程和生物膜的流动镶嵌模型的根本内容两大局部。
在教学中，要充分发挥教师的主导地位和学生的主体地位，引导学生观察并分析实验现象，大胆的提出实验假设，宛如亲历科学家探索科学的历程，切身感受科学的魅力，保持探究科学的激情和兴趣，自然地承受流动镶嵌模型的理论。
让学生在探究中学习科学探索的方法，从而渗透探索的科学过程和方法的教育。
〔二〕教学目标〔1〕简述生物膜的流动镶嵌模型的根本内容。
〔2〕举例说明生物膜具有的流动性特点。
〔3〕通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学开展的一般规律。
2．过程与方法〔1〕分析科学家建立生物膜构造模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设。
〔2〕发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体构造。
3. 情感、态度与价值观〔1〕使学生树立生物构造与功能相适应的生物学辨证观点。
〔2〕培养学生严谨的推理和大胆的想象能力。
〔3〕认识到技术的开展在科学研究中的作用，尊重科学且用开展的观点对待科学，树立辨证的科学观。
〔三〕教学重点1、科学家对生物膜构造的探索历程。
2、生物膜的流动镶嵌模型学说的根本内容。
〔四〕教学难点1、对科学探究过程的分析，如何表达生物膜的构造与功能相统一。
2、生物膜的空间立体构造。
3、生物膜的流动性特点。
〔五〕教学方法本节课采用“引导—观察分析实验现象—提出假设—实验验证再分析〞的教学模式，融合运用引导启发、观察分析、比照归纳、联系实例等方法，配以多媒体辅助教学，尤其在体验生物膜的探索历程上给学生以动态的感觉，轻松地讲授本节的两大知识板块。
生物人教版必修一-第四章-第2节-生物膜的流动镶嵌模型(课件)省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课
蛋白质分子
磷脂双分子层
小结
对生物膜构造旳探索历程
19世纪末，欧文顿旳试验和推论：膜是由 脂质构成 旳；
20世纪初，科学家旳化学分析成果，指出膜主要
由 脂质 和蛋白质
构成；
1959年罗伯特森提出旳“三明治”构造模型：全
部生物膜都由蛋白质－脂质－蛋白质
三层构造；
1970年，荧光标识小鼠细胞和人细胞融合试验， 指出细胞膜具有 流动性 ；
第四章：细胞旳物质输入和输出
第2节：生物膜旳流动镶嵌模型
一、对生物膜构造旳探索历程
资料一
时间：19世纪末 1895年 人物：欧文顿（E.Overton） 试验：用500多种物质对植物细胞进行上万次旳通透 性试验，发觉脂质更轻易经过细胞膜。 提出假说：膜是由脂质构成旳
不溶于脂质旳物质 溶于脂质旳物质
3、磷脂分子是能够运动旳，具有流动性。（其分子旳 运动有多种形式）
4、大多数旳蛋白质分子也是能够运动旳。（也体现了 膜旳流动性） 5、细胞膜外表，有一层由细胞膜上旳蛋白质与糖类结 合形成旳糖蛋白，叫做糖被。（糖被与细胞辨认、胞间 信息交流等有亲密联络）
第一关
知识闯关
据研究发觉，胆固醇、小分子脂肪酸、维生
最终一关
恭喜你，答 对了！再接 不要灰再心厉，！ 再来一次！
下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞旳是 （） AA 维生素D和性激素 B B水和尿素 CC 氨基酸和葡萄糖 D 酶D 和胰岛素
1.最初认识到生物膜是由脂质构成旳，是经过对 现象旳推理分析还是经过膜成份旳提取和鉴定？
从生理功能上入手，经过对现象旳推理分析旳。
2.欧文顿旳分析假说是怎样提出旳呢？
根据他旳试验成果：凡能够溶于脂质旳物质，比不溶 于脂质旳物质更轻易经过细胞膜进入细胞。
必修一 第四章 第2节-生物膜流动镶嵌模型
C．细胞膜具有流动性 D.细胞具有周期性
2．最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元
素是( B )
A．C、H、O、N
B．C、H、O、N、P
C．C、H、O、S、P
D．C、H、O、Mg、Fe
3.下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的
（ C）
A 葡萄糖
B 蛋白质
C 甘油
D 无机盐离子
4.对白血病病人进行治疗的有效方法是将正常人 的骨髓造血细胞移植入病人体内，使病人能够 产生正常的血细胞。移植之前需要捐献者和病 人的血液进行组织配型，主要检测他们的 HLA(人体白细胞抗原)是否相配。HLA是指
人细胞
荧光标记 诱导 蛋白质 融合
40分钟后
370C
鼠细胞
思考：你能得出什么样的结论? 细胞膜具有流动性
资料8.流动镶嵌模型
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。
流动镶嵌模型的基本内容
3．生物膜选择透过性与流动性的联系
细胞膜的流动性是表现其选择透过性 的结构基础。只有细胞膜具有流动性，细胞 才能完成其各项生理功能，才能表现出选择 透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过 性，细胞可能已经死亡了。
[典例1] 下图是细胞膜的亚显微结构模式图， ①～③表示构成细胞膜的物质。有关说法错误
思考：你从以上实验中能得出什么结论？
细胞膜的组成成分中还含有蛋白质
思考：
1.最初认识到生物膜是由脂质和蛋白质组成的，是通 过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？
是通过对现象的推理分析得出的
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？
2．最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元
素是( B )
A．C、H、O、N
B．C、H、O、N、P
C．C、H、O、S、P
D．C、H、O、Mg、Fe
3.下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的
（ C）
A 葡萄糖
B 蛋白质
C 甘油
D 无机盐离子
4.对白血病病人进行治疗的有效方法是将正常人 的骨髓造血细胞移植入病人体内，使病人能够 产生正常的血细胞。移植之前需要捐献者和病 人的血液进行组织配型，主要检测他们的 HLA(人体白细胞抗原)是否相配。HLA是指
人细胞
荧光标记 诱导 蛋白质 融合
40分钟后
370C
鼠细胞
思考：你能得出什么样的结论? 细胞膜具有流动性
资料8.流动镶嵌模型
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。
流动镶嵌模型的基本内容
3．生物膜选择透过性与流动性的联系
细胞膜的流动性是表现其选择透过性 的结构基础。只有细胞膜具有流动性，细胞 才能完成其各项生理功能，才能表现出选择 透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过 性，细胞可能已经死亡了。
[典例1] 下图是细胞膜的亚显微结构模式图， ①～③表示构成细胞膜的物质。有关说法错误
思考：你从以上实验中能得出什么结论？
细胞膜的组成成分中还含有蛋白质
思考：
1.最初认识到生物膜是由脂质和蛋白质组成的，是通 过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？
是通过对现象的推理分析得出的
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？
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
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
糖蛋白 多糖
蛋白质(三种结合方式)
磷脂双分 子层 （构成膜的基本支架）
糖蛋白
细胞膜上的糖
分布在细胞膜外表，主要与蛋白质结合形成糖蛋白。
细胞膜外侧许多糖蛋白组成的一层结构叫做糖被。
糖被：具有保护和润滑、与细胞识别、细胞间信息传 递等密切。
生物膜的流动镶嵌模型的基本内容
脂质、蛋白质、糖类 ①组成成分：______________________
磷脂双分子层 ②基本支架：______________________ 镶在表面、嵌入、贯穿 ③蛋白质分布：___________________
5.细胞膜具有选择透过性，与这一特性密切相关的成
分是（
D
）
B.糖蛋白 D.蛋白质
A.磷脂 C.磷脂、蛋白质
6．一位细胞学家发现，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
7、下图表示细胞某一部分的亚显微结构，请据图回答： (1)这个简图所表示的是 细胞膜的亚显微结构。 (2)这个简图所体现的模型的名是 流动镶嵌模型 。 (3)此模型的基本支架是[ ① ] 磷脂双分子层 。 (4)具有识别作用的是[ ③ ] 糖蛋白 。
最初认识细胞膜的成分时，是对现象的 推理，还是对膜成分的提取和坚定？
为什么不一开始就对膜的成分进行鉴定？
一、对生物膜结构的探索历程
第4章第2节 生物膜的流动镶嵌模型
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
●
●
细胞膜
提出假说：脂质是细胞膜的组成成份。
实验：科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后用蛋白 酶处理。（已知蛋白酶能专一性的催化蛋白质的分解）细胞膜被 破坏.
提出假说：蛋白质是细胞膜的组成成份。
实验：科学家使哺乳动物的红细胞发生溶血现象, 再将溶 出细胞外的物质洗掉,即可得到纯净的细胞膜(又称血影). 进行化学分析,确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白 质。
磷脂分子可以在空气和水的界面上展开 为一层
连续两 层排列
3.提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水— 空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触， 尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面 积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必 然排列为连续的两层这一结论。
1.最初认识到生物膜是由脂质和蛋白质组成的， 是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提 取和鉴定？ 通过对现象的推理分析的。
（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，也叫糖被。除糖蛋白外，细胞 膜表面还有糖类和脂质组成的糖脂 （糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）
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思考：分析生物膜模型的建立过程,你受到什么 启示? 科学研究是要在实验和观察的基础上,通过严 谨的推理和大胆的想像,提出假说,再通过实 验进一步验证假说。 科学发展是一个长期的过程,涉及到许多科学 家辛勤的工作. 科学研究依赖于科学的进步,科学进步了,就 可以得到更多的数据. 科学家的观点并不全是真理,还必须通过实践 验证;科学学说不是一成不变的,需要不断完 善.
小结
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
第二节 生物膜的流动镶嵌模型
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。
流动镶嵌模型的基本内容
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）
亲水头部
疏水尾部
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）
膜是由脂质组成的 20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物红细胞提取出来。 化学分析表明，膜的主要成分是由脂质和蛋白质 得出结论： 细胞膜中还含有蛋白质
2.对生物膜结构的探索——磷脂双分子层
1925年荷兰科学家Gorter和Grendel从细胞膜中 提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，发 现面积是细胞膜的2倍 结论：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。
【课堂思考】在水—空气介面，磷脂分子是如何排列的？
A
B
C
D
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。
生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的 提出假说：
三层结构构成的静态统一结构
缺陷：不能解释细胞膜的流动性，如变形虫的 变形运动。
【拓展】罗伯特森的三明治模型：
1、蛋白质在膜中分布的对称性 2、静态结构
不能解释细胞膜的流动性
单位膜模型
新技术带来新模型
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。
细胞膜具有流动性的实例： 变形虫的变形运动 植物细胞的质壁分离 动物细胞吸水膨胀和失水皱缩
第四章第二节生物膜流动镶嵌模型
10
资料4 资料4从形态学角度入手的科学探究 时间：1959年 时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜由“ 实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层 结构构成 提出假说： 提出假说： 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质” 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
●
溶于脂质的物质 ●
不溶于脂质的物 质 细胞 膜 实验现象说明细胞膜中含有脂质物质 ＿＿
提出假说： 提出假说： 膜是由脂质组成的
4
1.最初认识到生物膜是由脂质组成的， 1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对 最初认识到生物膜是由脂质组成的 现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？ 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。 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， 2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行 在推理分析得出结论后 提取、分离和鉴定吗？ 提取、分离和鉴定吗？ 有必要，通过鉴定能更准确地说明问题 有必要， 3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、 3.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离 那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取 和鉴定呢？ 和鉴定呢？ 当时的技术不能实现
12
单位膜模型无法解释的现象
13
实验结论: 细胞膜具有一定 的流动性
14
科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面， 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。 有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中。
活动主题：利用你的知识推理和想象， 活动主题：利用你的知识推理和想象，膜的蛋白质 在磷脂双分子层中的排布，并用画圈来表示。 在磷脂双分子层中的排布，并用画圈来表示。
第4章 第2节 生物膜的流动镶嵌模型
第2节生物膜的流动镶嵌模型学习目标 1.体会科学家建立生物膜模型的过程。
2.简述生物膜流动镶嵌模型的基本内容。
素养要求 1.生命观念：尝试制作生物膜模型，认可结构决定功能。
2.科学探究：体会有关膜结构特点的实验设计方法和原理。
一、对生物膜结构的探索历程1．对生物膜结构的探索历程时间科学家或实验结论19世纪末欧文顿膜是由脂质组成的20世纪初膜的分离实验膜的主要成分是脂质和蛋白质1925年脂质的提取实验细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层1959年罗伯特森所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有流动性1972年桑格和尼克森提出生物膜的流动镶嵌模型2.细胞膜具有流动性的实验(1)方法(2)现象①开始：一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。
②40 min后两种颜色的荧光均匀分布。
(3)结论：细胞膜具有流动性。
补充材料荧光染料≠荧光粉(1)荧光染料是指吸收某一波长的光波后能发射出另一波长大于吸收光的光波的物质。
(2)荧光粉，俗称夜光粉，通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。
光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，再缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处，仍能看到发光，持续时间长达几小时致十几小时。
(1)但凡溶于脂质的物质更易通过细胞膜，由此推测生物膜的主要成分是脂质( ) (2)提取鸡红细胞的脂质在空气—水界面上铺成单层是其红细胞膜面积的两倍( ) (3)磷脂分子由亲水“头”部和疏水“尾”部构成，含C 、H 、O 、N 、P 五种元素( ) (4)科学家罗伯特森用光学显微镜观察到了细胞膜暗—亮—暗的三层结构( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)×1．若将细胞膜上的磷脂提取后放入盛水的容器中，磷脂分子稳定的分布方式为图中的 A 。
2．细胞膜中的磷脂是连续的两层，试分析细胞膜中的两层磷脂分子最可能的排列方式是 A 。
第2节生物膜的流动镶嵌模型
塑料袋只能满足作为系统边界的要求
普通布能够满足系统的边界和让一部 分物质透过这两项功能的要求
只有弹力布能够满足前面提到的三项 功能的要求。
对生物膜结构的探索历程
19世纪末“欧文顿实验”
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
细胞膜
根据该实验，欧文顿提出什么假说？ 膜是由脂质组成的 欧文顿是通过对现象的推理分析，还是通过 膜成分的提取和鉴定来提出假说的？
细胞分裂 细胞的生长
吞噬细胞的吞噬作用
变形虫的运动与取食
“罗伯特森电镜实验”
蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模式图
实验
1970年
红色荧光 染料标记 的膜蛋白
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 人细胞
杂交细胞
37 ℃ 细胞融合 40min
绿色荧光 染料标记 的膜蛋白
结论： 小鼠细胞 膜蛋白具有一定的流动性
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） 3、蛋白质分子的位置:
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，有的贯穿于整个磷 脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性）
脂质的排列方式为双层排列
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。
亲水头部
疏水尾部
水—空气界面
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？ 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
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一、对生物膜结构的探索历程
1. 细胞膜的组成成分
(1)细胞膜是由脂质参与组成的
[资料一] 细胞膜的通透性实验
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。
不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质
提出假说： 膜是由脂质 组成的
想一想？
1.作为一个最小生命系统----细胞，最 外层的系统边界----细胞膜有哪些功能？ 选择透过性 2.如果让你制作一个细胞模型，作为细 胞膜的材料有三种：塑料袋、普通布和 弹力布，你认为哪种材料最能体现细胞 的功能？ 弹力布
既然生物膜对物质进出细胞是有选择性 的，为什么生物膜能够控制物质的进出？ 这与生物膜的结构有什么关系？当年科 学家是怎样通过跨膜运输现象来探索生 物膜的结构的呢？
蛋白质在膜中的分布是不对称的
蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。
[资料五]免疫荧光技术细胞融合实验 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
时间：1925年 人物：荷兰科学家高特Gorter和格伦德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 ①现象:测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 ②实验结论:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两 层。 ③细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢? 磷脂分子由磷酸、甘油、脂肪酸组成。其磷酸“头部” 是亲水性的，其脂肪酸“尾部”是疏水性的。该结构决 定了细胞膜中磷脂分子的排列方式。
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）
6.细胞膜的流动性与细胞功能的关系
吞噬作用
小结
对生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿的实验和学分析结果，指出膜主要 由 脂质和 蛋白质 组成； 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， 流动性 ； 指出细胞膜具有 1972年，桑格和 尼克森 提出了 流动镶嵌模型 。
3.新技术带来新模型
[资料五] 电镜冰冻蚀刻细胞膜 时间：20世纪60年代 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。
[讨论]实验的现象是什么?——实验表明蛋白质并不是 全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双 分子层中的。
蛋白质颗粒
标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温 后暴露断裂面。
两层暗层（蛋白质）
一层明层（脂质）
(2)验证假说——膜是由脂质组成的 [资料二] 细胞膜提取分离和成分分析 时间；20世纪初。 实验：科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞 中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质 的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。 问题：细胞膜是由哪些化学成分构成的? 膜的主要成分是脂质和蛋白质。
2.细胞膜的单位膜模型 [资料三] 两位荷兰科学家实验过程
细胞膜中的磷脂如果是单层的，则膜面积展开后应该相等
只有细胞膜中的磷脂是双层的，则膜面积展开后才为1:2
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。
水 环 境
水环境
水 环 境
非水环境
[资料四]三明治”结构模型 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“蛋白质—脂质—蛋白质” 的三层结构构成 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
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
1855年瑞典科学家奈利的实验：色素分子进入受 损的植物细胞的速度比进入完整细胞的速度要 快得多；在显微镜下用微细的探针刺向细胞时 能看到细胞表面出现褶皱，并感到阻力，一旦 刺破细胞进入细胞内部，阻力就随之消失，这 些都说明细胞表面有一层膜，即细胞的边界。
细胞的边界 ——细胞膜
人细胞
40分钟后
诱导
荧光标记 膜蛋白 融合
370C
鼠细胞
结论：细胞膜具有一定的流动性
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
二、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）是轻油般的流体，具有流动性。 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）
1. 细胞膜的组成成分
(1)细胞膜是由脂质参与组成的
[资料一] 细胞膜的通透性实验
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。
不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质
提出假说： 膜是由脂质 组成的
想一想？
1.作为一个最小生命系统----细胞，最 外层的系统边界----细胞膜有哪些功能？ 选择透过性 2.如果让你制作一个细胞模型，作为细 胞膜的材料有三种：塑料袋、普通布和 弹力布，你认为哪种材料最能体现细胞 的功能？ 弹力布
既然生物膜对物质进出细胞是有选择性 的，为什么生物膜能够控制物质的进出？ 这与生物膜的结构有什么关系？当年科 学家是怎样通过跨膜运输现象来探索生 物膜的结构的呢？
蛋白质在膜中的分布是不对称的
蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。
[资料五]免疫荧光技术细胞融合实验 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
时间：1925年 人物：荷兰科学家高特Gorter和格伦德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 ①现象:测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。 ②实验结论:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两 层。 ③细胞膜中的脂质为什么会排列为连续的两层呢? 磷脂分子由磷酸、甘油、脂肪酸组成。其磷酸“头部” 是亲水性的，其脂肪酸“尾部”是疏水性的。该结构决 定了细胞膜中磷脂分子的排列方式。
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）
6.细胞膜的流动性与细胞功能的关系
吞噬作用
小结
对生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿的实验和学分析结果，指出膜主要 由 脂质和 蛋白质 组成； 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， 流动性 ； 指出细胞膜具有 1972年，桑格和 尼克森 提出了 流动镶嵌模型 。
3.新技术带来新模型
[资料五] 电镜冰冻蚀刻细胞膜 时间：20世纪60年代 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。
[讨论]实验的现象是什么?——实验表明蛋白质并不是 全部平铺在脂质的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双 分子层中的。
蛋白质颗粒
标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温 后暴露断裂面。
两层暗层（蛋白质）
一层明层（脂质）
(2)验证假说——膜是由脂质组成的 [资料二] 细胞膜提取分离和成分分析 时间；20世纪初。 实验：科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞 中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质 的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解。 问题：细胞膜是由哪些化学成分构成的? 膜的主要成分是脂质和蛋白质。
2.细胞膜的单位膜模型 [资料三] 两位荷兰科学家实验过程
细胞膜中的磷脂如果是单层的，则膜面积展开后应该相等
只有细胞膜中的磷脂是双层的，则膜面积展开后才为1:2
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。
水 环 境
水环境
水 环 境
非水环境
[资料四]三明治”结构模型 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“蛋白质—脂质—蛋白质” 的三层结构构成 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
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
1855年瑞典科学家奈利的实验：色素分子进入受 损的植物细胞的速度比进入完整细胞的速度要 快得多；在显微镜下用微细的探针刺向细胞时 能看到细胞表面出现褶皱，并感到阻力，一旦 刺破细胞进入细胞内部，阻力就随之消失，这 些都说明细胞表面有一层膜，即细胞的边界。
细胞的边界 ——细胞膜
人细胞
40分钟后
诱导
荧光标记 膜蛋白 融合
370C
鼠细胞
结论：细胞膜具有一定的流动性
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
二、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）是轻油般的流体，具有流动性。 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）