第四章 细胞膜的流动镶嵌模型
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《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计
第四章细胞得物质输入与输出第二节《生物膜得流动镶嵌模型》教学设计一、教学分析1、教材分析本节以较多得篇幅介绍了对生物膜结构得探索历程,并安排了思考与讨论,让学生在认识细胞膜结构得同时,了解这些知识得来龙去脉,认识到可以通过对现象得推理分析提出假说,假说仍然需要观察与实验来验证。
随着技术手段得改进不断发现新得证据,原有得观点或理论还会不断得到修正与完善,并归纳总结出生物膜模型建构得基本方法。
还应重点理解与掌握生物膜得流动镶嵌模型,学会运用该模型解释相应得生理现象、2、学情分析高一学生得特点就是具有较强得抽象思维能力、综合实践能力、一定得想象能力。
同时她们对科学发展历史很感兴趣,引导学生据其因究其果,学生通过思考、查资料等,充分认识理解生物膜得结构与功能,归纳总结出生物膜模型建构得基本方法。
通过画平面图把它表现出来、这样,整合了学生得知识体系,丰富了知识内容,培养了学生思维表达、推理等各方面能力、二、设计理念以问题驱动学习,引导学生自主、探究、合作,体现以学生为主体得教学新理念,同时注重评价,激励学生得发展与提高、三、教学目标1、知识与技能(1)简述细胞得生物膜系统得概念与功能;(2)简述细胞膜得结构。
2、过程与方法(１)尝试从资料信息中中提出问题,作出假设,并进行评价;(2)学习科学探究得一般方法与步骤。
３、情感态度与价值观(１)探讨在建立生物膜模型得过程中,实验技术得进步所起得作用;(2)领悟科学探究得思想方法,培养学生质疑、求实、创新以及勇于实践得科学态度与精神;(3)学生在合作学习得过程中,学会与人交流、尊重她人;(4) 探讨建立生物膜模型得过程如何体现结构与功能相适应得观点。
【重点难点】1、重点:细胞膜得结构２、难点:细胞膜流动镶嵌模型得构建、结构与功能得统一性。
四、设计思路由于本节教学内容属于生物学史,对学习者而言很枯燥, 因此采用“直观教学”与“学生得研究性学习”相结合得教学模式。
通过创设问题情境导入新课,以“细胞膜结构中磷脂分子与蛋白质分子得排布”为切入点,并通过问题、资料分析、板图及多媒体手段,引导学生发现问题及提出问题,构建模型,并不断修正评价,进而突破难点;以概念图得构建与动画演示,引导学习者更好得理解与构建流动镶嵌模型。
细胞膜的流动镶嵌模型(最新)
第二关
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（ B）
A 保护作用
B 一定的流动性
C 主动运输
D 选择透过性
第三关
下图是真核细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示 物质。下列有关说法错误的是( D )
A．①②③在细胞膜上都不是静止的 B．细胞识别与①有关 C．②在细胞膜上的分布是不均匀的 D．③的单分子层面积等于该细胞所有膜面积的两倍
知识小结
一、生物膜结构的探索过程
二、流动镶嵌模型的基本内容
1. 组成成分：磷脂、蛋白质、糖类 2. 基本支架：磷脂双分子层 3. 蛋白质分布：镶、嵌、贯穿 4. 结构特点：具有一定的流动性
第一关
知识闯关
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
资料四
时间：1959年 人物：罗伯特森（J.D.Robertsen） 实验：在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”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
资料五
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
A 糖蛋白 B 磷脂 C 脂肪 D 核酸
最后一关ห้องสมุดไป่ตู้
下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是 （ D）
高中生物第四章细胞的物质输入和输出第2节生物膜的流动镶嵌模型课件1必修1
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；
1959年罗伯特森提出的结构模型：所有生物膜都由
蛋白质－脂质－蛋白质 三层静态结构；
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 _________流__动__镶__嵌__模__型________。
G3
水
水
探索 与
思考
蛋白质位于细胞膜的什么位置？
资料4：罗伯特森的实验
G4
时间：1959年 人物：罗伯特森（） 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结构。
蛋白质
脂质 蛋白质
单位膜模型
资料5：人-鼠细胞融合实验（荧光标记实验）G5
A 选择透过性 B 保护作用 C 流动性 D 扩散
恭喜你，答
对不了要！灰再心接， 再再来厉一！次！
知识闯关：第二关
使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（ ）
A 磷脂能迅速吸水 B 磷脂是亲水性的 C 磷脂既是疏水性的又是亲水性的 D 磷脂是疏水性
恭喜你，答
对不了要！灰再心接， 再再来厉一！次！
知识闯关：第三关
第四章 细胞的物质输入和输出
第2节
生物膜的流动镶嵌模型
本节聚焦：
•对生物膜结构的探索历程 •流动镶嵌模型的基本内容
一、生物膜结构的探索历程：
动动 细胞膜的组成
脑筋
成分是什么？
资料1:欧文顿的实验
G1
时间：19世纪末 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,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样
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；
1959年罗伯特森提出的结构模型：所有生物膜都由
蛋白质－脂质－蛋白质 三层静态结构；
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 _________流__动__镶__嵌__模__型________。
G3
水
水
探索 与
思考
蛋白质位于细胞膜的什么位置？
资料4：罗伯特森的实验
G4
时间：1959年 人物：罗伯特森（） 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结构。
蛋白质
脂质 蛋白质
单位膜模型
资料5：人-鼠细胞融合实验（荧光标记实验）G5
A 选择透过性 B 保护作用 C 流动性 D 扩散
恭喜你，答
对不了要！灰再心接， 再再来厉一！次！
知识闯关：第二关
使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（ ）
A 磷脂能迅速吸水 B 磷脂是亲水性的 C 磷脂既是疏水性的又是亲水性的 D 磷脂是疏水性
恭喜你，答
对不了要！灰再心接， 再再来厉一！次！
知识闯关：第三关
第四章 细胞的物质输入和输出
第2节
生物膜的流动镶嵌模型
本节聚焦：
•对生物膜结构的探索历程 •流动镶嵌模型的基本内容
一、生物膜结构的探索历程：
动动 细胞膜的组成
脑筋
成分是什么？
资料1:欧文顿的实验
G1
时间：19世纪末 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,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样
第4章第2节 生物膜的流动镶嵌模型(笔记)
二、对生物膜结构的探索历程
1、19世纪末 1895年，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，发现脂质更容易通过细胞膜。 提出假说：膜是由脂质组成的
2、20世纪初，科学家将膜从哺乳动物的红细胞分离出 来，通过化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。
3、1925年荷兰科学家：用丙酮从人红细胞膜中提取脂 质，在空气－水界面上铺成单层分子，测得单分子层 的面积恰为红细胞表面积的2倍。 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为两层
8
6、主动运输
特点： 从低浓度到高浓度； 需要载体蛋白的协助； 需要能量（ATP)。
如：Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+等离子通过细胞膜；葡萄 糖、氨基酸通过小肠上皮细胞。
载体具有转一性，不同的离子 需要不同的载体运输。
7、主动运输具有重要的意义： 细胞膜的主动运输是活细胞的特性，它保
证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选 择吸收所需的营养物质，主动排出代谢废物和 对细胞有害的物质。
特点： • 从高浓度到低浓度； • 不需要载体蛋白的协助； • 不消耗能量。 如：水、氧气、二氧化碳、
甘油、乙醇、苯等。
4、协助扩散特点、物质： 特点： ➢从高浓度到低浓度； ➢需要载体蛋白的协助； ➢不需要能量。
如：葡萄糖分子进入红细胞。
5、自由扩散和协助扩散相同点和不同点： 都自自是由由顺扩扩浓散散度不梯需（度要fre运 载e 输 体di， ，ffu都 协si不 助on需 扩）要 散能 需量要载体 协助扩散 （facilitated diffusion）
4、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。 磷脂分子组成元素：C、H、O、N、P 磷脂在空气－水界面上铺成单层分子的排列方式：
细胞膜的流动镶嵌模型
第四章第2节
生物膜的流动镶嵌模型
(Fluid mosaic model of biomembrane)
一、对细胞膜成分的探究
①分子在脂质中的通透性与其在脂质中的溶解 度有关，且溶解度越大越容易通过。 ②欧文顿通过上万次实验发现：易溶于脂质的物 质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 细胞膜中含有脂质。 推测： _____________________________ 用脂溶剂处理细胞膜 验证： _____________________________
亲水
疏水
磷脂分子
二、对细胞膜结构的探究
磷脂分子在空气——水的界面上会如何分布？
磷脂分子可以在空气——水的界面上展开为一层
二、对细胞膜结构的探究
磷脂分子在水中会如何分布？
水
水
水
水
二、对细胞膜结构的探究
细胞膜中的磷脂分子应如何分布？
水
水
水
水
水 推测：_____________ 磷脂双分子层
二、对细胞膜结构的探究 1925年,两位荷兰的科学家用丙酮从人的 成熟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。
二、对细胞膜结构的探究 蛋白质分子的分布
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。
(蛋白质的电子密度高，在 电镜下显暗色；磷脂分子的 电子密度低，显亮色。)
推测： 细胞膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质” 构成的三层静态统一结构。
二、对细胞膜结构的探究
静态模型连变形虫的变形运动都不好解释
3.细胞膜在结构上具有一定的流动性。(结构特点)
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结构
生物膜的流动镶嵌模型
(Fluid mosaic model of biomembrane)
一、对细胞膜成分的探究
①分子在脂质中的通透性与其在脂质中的溶解 度有关，且溶解度越大越容易通过。 ②欧文顿通过上万次实验发现：易溶于脂质的物 质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。 细胞膜中含有脂质。 推测： _____________________________ 用脂溶剂处理细胞膜 验证： _____________________________
亲水
疏水
磷脂分子
二、对细胞膜结构的探究
磷脂分子在空气——水的界面上会如何分布？
磷脂分子可以在空气——水的界面上展开为一层
二、对细胞膜结构的探究
磷脂分子在水中会如何分布？
水
水
水
水
二、对细胞膜结构的探究
细胞膜中的磷脂分子应如何分布？
水
水
水
水
水 推测：_____________ 磷脂双分子层
二、对细胞膜结构的探究 1925年,两位荷兰的科学家用丙酮从人的 成熟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。
二、对细胞膜结构的探究 蛋白质分子的分布
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。
(蛋白质的电子密度高，在 电镜下显暗色；磷脂分子的 电子密度低，显亮色。)
推测： 细胞膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质” 构成的三层静态统一结构。
二、对细胞膜结构的探究
静态模型连变形虫的变形运动都不好解释
3.细胞膜在结构上具有一定的流动性。(结构特点)
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结构
第四章 第2节 生物膜的流动镶嵌模型
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、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（ ） A.6 B.18 C.12 D.16 3、最可能构成细胞膜的一组元素是( ） A. C、H、O B. C、H、O、N C. C、H、O、N、P D. C、H、O、P
第2 节
生物膜的流动镶嵌模型
1、在制作真核细胞三维结构模型时， 提供给你制作细胞膜的三种材料：塑 料袋、普通布和弹力布。你们认为选 哪种材料最好
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。 2、你还能想出便好的材料做细胞膜吗? 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。
亲水头部 疏水尾部
磷脂分子由甘油、脂肪酸 和磷酸组成，其磷酸“头部” 是亲水的，脂肪酸“尾部”是 疏水的。
讨论一：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? 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 得出的。 讨论二：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。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验 进行检验和修正。 讨论三：解释磷脂在空气——水界面上展成单分子层，为什么 细胞膜必然排列成两层? 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。
细胞膜的镶嵌流动模型课件
细胞膜的流动性。
镶嵌结构的解释
镶嵌结构
细胞膜的镶嵌结构是指膜脂和膜蛋白在二维平面上随机分布，形成一种类似于“镶嵌”的 结构。这种结构使得细胞膜具有异质性，能够根据不同的生理需求来调整其组成成分的分 布和数量。
组成成分
细胞膜的组成成分主要包括膜脂和膜蛋白。膜脂是构成细胞膜的基本骨架，主要由磷脂组 成；膜蛋白则分为内在蛋白和外在蛋白，具有多种功能，如运输、识别、信号转导等。
结构特点
细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，即组成成分可以发生相对移动。这种流动性使得 细胞膜能够适应不同的生理状态和环境变化，从而保持细胞的正常功能。
模型的意义与价值
流动镶嵌模型的意义
流动镶嵌模型是细胞生物学的重要理论之一，它揭示了细胞 膜的结构和特性，为研究细胞的生理功能和疾病机制提供了 重要的理论基础。
磷脂分子中的磷酸头部朝向细胞外，而脂肪酸尾部则朝向细胞内，这种排列方式有 助于维持细胞内外环境的稳定。
磷脂分子之间的相互运动是膜流动性的基础，这种运动有助于细胞膜的变形和物质 运输。
蛋白质的分布
蛋白质在细胞膜中以不同的方式 镶嵌，包括跨膜蛋白和膜锚定蛋
白。
跨膜蛋白贯穿整个磷脂双分子层 ，参与物质运输和信号转导等重
要功能。
膜锚定蛋白则与特定的磷脂分子 结合，或与细胞骨架相互作用，
以维持细胞膜的结构和功能。
膜的流动性
细胞膜具有一定的流动性，这是由磷脂分子和蛋白质的相互运动所决定 的。
在生理状态下，细胞膜的流动性是保持细胞正常功能的重要因素之一。
当细胞受到某些刺激或损伤时，细胞膜的流动性可能会发生变化，这可 能会影响细胞的正常功能。
药物传递系统
利用细胞膜流动性，可以 设计药物传递系统，实现 药物的定向传输和释放。
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？
4.2 细胞膜的流动镶嵌模型
流动镶嵌模型的基本内容
一、化学成分 二、立体结构 三、结构特点
流动镶嵌模型的基本内容
三、结构特点：
1 、具有一定的流动性
（1）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） （2）大多数的蛋白质分子也是可以运动的。
2 、内外不对称性
（1）磷脂内外两层所含的蛋白质种类和数量不同 （2）糖蛋白或糖脂分布在膜的外表面
3、 糖蛋白 只存在于细胞膜外表，由细胞膜上的蛋白质与
糖脂
糖类结合形成，也叫做糖被。作用：保护和润 滑;细胞膜表面的识别
流动镶嵌模型的基本内容
一、化学成分 二、立体结构 三、结构特点
流动镶嵌模型的基本内容
二、立体结构：
（1）基本骨架：磷脂双分子层 （2）蛋白质分子镶在表面、嵌入或贯穿其中 （3）细胞膜的外表面有糖蛋白和糖脂
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
3、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
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（ ）
3、下列关于细胞膜的功能不正确的是： A、维持细胞内部环境的相对稳定 B、防止有用的物质流失 C、实现细胞间的信息交流 D、绝对避免有害物质进入细胞
核心提示
1 2 3 4 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，还有少量糖类
磷脂双分子层构成膜的基本支架
细胞膜的外表面有糖蛋白和糖脂 生物膜的结构特点是具有一定的流动性
A 细胞膜具有一定流动性
第四章 第2节 细胞膜流动镶嵌模型
超薄切片技术获得的细胞膜照片
假说： 生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的 三层静态统一结构（三明治模型）。
三 明 治 模 型 1.蛋白质在膜中分布的对称性 要点： 2.静态结构
三明治模型有何不足之处，结合已有知识找出证据说明。
5.新技术带来新模型（一）
资料：人-鼠细胞融合实验 时间：1970年 人物：费雷和埃迪登等 实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用不同荧光染料标记后融合
二、流动镶嵌模型 的基本内容
1、生物膜的主要成分： 蛋白质分子和磷脂分子 2、生物膜的基本支架： 磷脂双分子层 3、生物膜的结构特点： 具有一定的流动性 4、糖被的功能： 保护、润滑、识别等
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
概念图小结
生物膜
结构特点
功能特点
③ 流动性
④选择透过性 决定
① 磷脂双分子层
②蛋白质分子
结构组成
结构探究历程
考考你
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 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
假说： 膜是由脂质组成的
2、20世纪初，细胞膜主要成分提取分离实验 20世纪初，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物质溶解，也会被 蛋白酶分解。
假说： 膜的主要成分：脂质(磷脂) 和蛋白质
3、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 资料3 时间：1925年
人物：荷兰科学家Gorter和Grendel
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资料2
时间：1925年 时间：1925年 人物：荷兰科学家E.Gorter和 人物：荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel E.Gorter 实验： 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 丙酮从人的红细胞中提取脂质， 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 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。 面积恰为红细胞表面积的
资料5
标本用干冰等冰冻。 标本用干冰等冰冻。 冰冻 后用冷刀断开， 用冷刀断开， 升温后暴露断裂面。 升温后暴露断裂面。 后暴露断裂面
3、对生物膜架构的探索—— 对生物膜架构的探索——
冰冻蚀刻技术揭示镶嵌蛋白
蛋白质在膜中的分布是不对称的 蛋白质在膜中的分布是不对称的 不对称 蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。 蛋白质镶在、嵌入、横跨在磷脂双分子层中。 镶在 在磷脂双分子层中
最后恢复到与周围的荧光光强度相等。 最后恢复到与周围的荧光光强度相等。
问题： 问题： 细胞膜的组成成分 的组成成分？ 1、细胞膜的组成成分？ 主要是磷脂和蛋白质 主要是磷脂和蛋白质 2、细胞膜的基本支架？ 细胞膜的基本支架？ 的基本支架 磷脂双分子层构成膜的基本支架 双分子层构成膜的基本支架。 磷脂双分子层构成膜的基本支架。 3、蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？ 蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？ 分子在磷脂双分子层上如何排布的 蛋白质分子有的 在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌 分子有的镶 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，有的横跨整个磷脂双分子层。 横跨整个磷脂双分子层 脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。 4、细胞膜的结构特点和功能特点？ 细胞膜的结构特点和功能特点？ 的结构特点和功能特点 磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的 而是具有一定的流动性 分子和蛋白质分子都不是静止不动的, 磷脂分子和蛋白质分子都不是静止不动的,而是具有一定的流动性 结构特点） （结构特点）
细胞膜中蛋白质和脂质，蛋白质和蛋白质的相互作用， 细胞膜中蛋白质和脂质，蛋白质和蛋白质的相互作用， 可引起分子间的聚集， 可引起分子间的聚集，形成分子区域或板快
细胞膜的分子结构模型
脂筏模型（ 脂筏模型（Lipid rafts model)
Lipid rafts (orange) and associated proteins (yellow) within the plasma membrane background (black)
提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质” 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、对生物膜架构的探索—— 对生物膜架构的探索——
脂质和蛋白质的排布方式 脂质和蛋白质的排布方式
单位膜模型
3、对生物膜架构的探索—— 对生物膜架构的探索——
冰冻蚀刻技术揭示镶嵌蛋白
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2、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 探索——
磷脂单分子层
liposome
磷脂双分子层
3、对生物膜组分的探索——蛋白质 对生物膜组分的探索—— ——蛋白质
资料4
科学家在实验中发现： 科学家在实验中发现： 在实验中发现 细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解， 细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解， 不但会被溶解脂质的物质溶解 也会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。 会被蛋白酶(能专一地分解蛋白质的物质)分解。 蛋白酶
2、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 探索——
资料3
2、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 探索——
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“ 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“ 部是疏水的。 部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
细胞膜的分子结构模型
5年 １９ 2 5年 １９３５年 １９３５年 １９５９年 １９５９年 １９７２年 １９７２年 １９７５年 １９７５年 １９７７年 １９７７年 7年 1 9 9 7年
脂双分子层 三明治模型 单位膜模型 流动镶嵌模型 晶格镶嵌模型 板块镶嵌模型 脂筏模型
细胞膜的分子结构模型
板块镶嵌模型 (1977年) 年 细胞膜由流动性程度不同的“板块 镶嵌而成， 板块”镶嵌而成 细胞膜由流动性程度不同的 板块 镶嵌而成，而且在不同的 相变温度下会发生分相现象。外界环境、pH值和金属离子 相变温度下会发生分相现象。外界环境、 值和金属离子 温度下会发生分相现象 都可以引起板快的形成。 都可以引起板快的形成。
第四章
细胞的 物质输入和输出
合肥八中
第4章—— 细胞的物质输入和输出 细胞的物质输入和输出
第二节
1.对生物膜组分的探索—— 1.对生物膜组分的探索——脂质 对生物膜组分的探索——脂质 资料1
E.Overton的推测： E.Overton的推测： 的推测
膜是由脂 膜是由脂质组成的
2、对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 对生物膜结构的探索——磷脂双分子层 探索——
得出结论： 得出结论： 推测膜中可能还含有蛋白质等
3、对生物膜架构的探索—— 对生来自膜架构的探索——脂质和蛋白质的排布方式 脂质和蛋白质的排布方式
资料5
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：电子显微镜是用电子束照射被检样品， 实验：电子显微镜是用电子束照射被检样品，由于电子与不同物质 发生碰撞而产生不同散射度。 蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分 发生碰撞而产生不同散射度。因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分 电子密度高 暗带 子电子密度低则呈亮带。 子电子密度低则呈亮带。 亮带
思考：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？ 思考：磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？ 细胞膜的两侧都有水环境存在，尝试着大胆的推测和想象一下在这样的 细胞膜的两侧都有水环境存在，尝试着大胆的推测和想象一下在这样的 环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？ 环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
3、对生物膜架构的探索—— 对生物膜架构的探索——
荧光淬灭技术
资料7
用激光束照射细胞表面某一区域。使被照射区域的荧光淬灭变 激光束照射细胞表面某一区域。使被照射区域的荧光淬灭变 暗形成一个漂白斑。 暗形成一个漂白斑。
漂白斑周围的荧光物质随着膜蛋白或膜脂的流动逐渐将漂白斑 漂白斑周围的荧光物质随着膜蛋白或膜脂的流动逐渐将漂白斑 覆盖，使淬灭区域的亮度逐渐增加。 覆盖，使淬灭区域的亮度逐渐增加。
3、对生物膜架构的探索—— 对生物膜架构的探索——
荧光标记蛋白与细胞融合
资料6
将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合， 将人和鼠的细胞膜用不同的荧光染料标记后，让两种细胞融合，杂交 细胞一半发红光、另一半发绿光， 细胞一半发红光、另一半发绿光，放置一段时间后发现两种荧光染料 均匀分布