生物膜流动镶嵌模型

构建模型
问题一：
•流动镶嵌模型与“单位膜型
问题二：
•生物膜的流动镶嵌模型是否已完美无缺？
资料三：
• 1959年，罗伯特森（J. D. Robertson ）用超薄切片 技术获得了清晰的细胞膜电镜下的照片，显示暗明-暗三层结构。当时人们已经知道蛋白质比脂质 对电子的透过率低。且电子的透过率越低，在电 镜下显示越暗。
构建模型
“单位膜”模型
资料四：
•人们研究人工的无蛋白质的脂双层膜对不 同分子的通透性。发现：脂溶性的物质易 透过人工膜，但葡萄糖、氨基酸、钠离子 等难以透过。而生物膜却可以透过上述物 质。
实验探究
• 用以下的主要实验材料及用具，设计一探究 细胞膜上蛋白质分子能否运动的实验方案。 • 荧光染料（有红色、绿色等不同颜色，可标 记细胞膜表面的蛋白质分子）细胞（小鼠细 胞、人细胞等） • 激光器（激光过度照射可使荧光分子失去发 出荧光能力）
资料五：
荧光标记
激光处理
资料五：
资料六：
•1972年，桑格（S. J. Singer）和尼克森 （G. Nicolson）根据免疫荧光技术、冰 冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜” 模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。
资料一：
•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。
构建模型
单层磷脂分子
双层磷脂分子
资料二：
•1925年，荷兰科学家 E. Gorter & F. Grendel 用有机溶剂提取了人类红细胞 的细胞膜的脂类成分，将其铺展在水 面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞 表面积。

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
实验二 膜成分实验
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 1925年
人物： 荷兰科学家
Gorter和Grendel
实验：
磷脂
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
实验三 膜面积实验
磷脂分子
亲水头部
疏水尾部
磷脂是单一层种由磷甘脂油分，子脂在肪空酸气和—磷酸水所界组面成上的是分子 如何排布的呢？
实验三 膜面积实验 单层磷脂分子在空气—水界面上是如何
实验六 膜融合实验
时间：1970年 实验：
红色荧光染料标记 人细胞表面蛋白质
细胞融合
37℃ 40min
绿色荧光染料标记
鼠细胞表面蛋白质
结论： 细胞膜具有一定的流动性
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
糖蛋白 在细胞膜的外表，糖类与蛋白质结合
而成糖蛋白，叫做糖被
糖脂 作用：润滑、保护和识别 膜的结构特点： 具有一定的流动性
膜的功能特性： 选择透过性
课堂反馈
C 1.下列最能正确表示细胞膜结构的是（ ）
A
B
C
D
2、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等
C 物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（

– 荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质在 空气和水界面上铺成单分子层，测得面积恰巧 为细胞膜面积的2倍
提出假设： 细胞膜中的脂质排列为连续的两层
生物膜结构探索
• 20世纪40年代
– 蛋白质覆盖在脂质两侧
• 20世纪50年代（罗伯特森）
提出假设：生物膜由蛋白-脂质-蛋白 三层组成的静态结构
生物膜结构探索
作业
手绘生物膜的流动镶嵌模型
20世纪60年代
生物膜是非静态的，而 且发现蛋白并不是全部 平铺在脂质表面的，也 有镶嵌在脂质中的
1970年弗雷、艾迪登
细胞膜具有流动性
生物流动镶嵌模型
• 1972
– 桑格 – 尼克森
生物膜的结构特点： 流动性
磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静 止的，具有流动性； 蛋白质分子覆盖、镶嵌、贯穿于整个磷脂双分子层， 且是可以运动的； 生物膜上的糖类与蛋白质构成糖蛋白，与磷脂构成糖 脂。经过了漫长的探索过程，于1972年 由（桑格、尼克森）提出流动镶嵌模型被大家所 广泛接受。
• 流动镶嵌模型的内容：生物膜由磷脂双分子层构 成基本骨架，蛋白质以镶嵌、贯穿、覆盖三种形 式存在，糖类与蛋白质、脂质构成糖蛋白和糖脂 在细胞膜上 起识别、保护、润滑的作用 。整个生 物膜具有流动性
生物膜流动镶嵌模型
生物膜：细胞器膜、核膜、细胞膜 细胞膜的成分：脂质、蛋白质、糖
生物膜结构探索
• 19世纪末（欧文顿）
• 500多种化学物质对植物细胞通透性实验
非脂溶性物质
脂溶性物质
提出假设：生物膜由脂质构成
生物膜结构探索
• 20世纪初
– 分离出细胞膜，进行化学分析。得出结论生物 膜是脂质和蛋白质组成

提出假说： 细胞膜中的磷脂是双层的
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。
连续两 层排列
问题三：
细胞膜中还有蛋白质，那 么蛋白质又存在于什么位 置呢？
“蛋白质—脂质—蛋白质”三明治 模型
实验四
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”的三层结构构成的静
态统一结构
要点：①所有膜结构都相同
②静态的结构
“蛋白质—脂质—蛋白质”三 明治结构模型有什么不足？
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、横跨在磷脂 双分子层中。
蛋白质分子的位置
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 说而不是通过实验直接验证的。 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象。 假说需要通过观察和实验进一步验证 和完善
问题二：
探究磷脂和蛋白质是如何组成 细胞膜的？
实验三 时间：1925年 人物：荷兰科学家Gorter和Grendel 实验：用丙酮从人的红细胞中提取 脂质，在空气—水界面上铺成单层分子。 发现展开层后的脂单层面积是红细胞的 表面积的2倍
具有
问题一：
细胞膜的主要成分是什么？
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：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。