课件 生物膜的流动镶嵌模型 优质课一等奖讲课稿36页PPT

生物膜结构的探索历程
想一想
在建立生物膜模型的过程中，实验 技术的进步起到怎样的作用？
1970年，弗雷（Larry Frye）和埃迪登（）等科学家用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分
子（免疫荧光染色技术），将小鼠细胞和人的细胞融合。
阅读教材P68 “蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构是否是静态结构?
面积的2倍。
得出结论：
细胞膜中的脂质分子（主要是磷脂分子）必然排列 为连续的两层。
细胞膜上的磷脂分子如何排列成连续 的两层?
除脂质外，蛋白质也是细胞膜的主要成 分。那么蛋白质位于细胞膜的什么位置?
1935年， 丹尼利（J. Danielli ）和戴维桑（ H. Davson ） 提出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三 明治模型。认为:质膜由双层脂类分子及其内外 表面附着的蛋白质构成的。
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，有的贯穿整个磷脂双分子层（体现了膜结构内外的不对称性 ）。
脂质和蛋白质是怎样组成膜的?
1925年，荷兰科学家高特（） 和戈莱格尔（），用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单层
分子。
plasma membrane
提出假说——单位膜模型
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。 （“蛋白质—脂质—蛋白质”三明治模型）
1959年，罗伯特森（） 用锇酸处理了细胞膜（蛋白质经锇酸作用后形成高电子密度的锇黑,在电镜下呈暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带 ），用
超薄切片技术获得了清晰的红细胞细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约。

设计 1925年荷兰科学家从红细胞中抽 实验 取脂类进行展层
实验结果 展层后脂质面 积约为红细胞 表面积的两倍
得出 细胞膜中的脂质分子排列成连续 结论 的两层
1）.最初认识到生物膜是由脂质构成的，是通过 对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴 定？
从生理功效上入手，通过对现象的推理分析的。
2）.在推理分析得出结论后，尚有必要对膜的成分 进行提取、分离和鉴定吗？
糖被 ：
❖ 在细胞膜的外表
❖ 细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的 糖蛋白
❖ 重要作用：保护、润滑；细胞识别
糖脂：
细胞表面糖类和脂质分子结合成的。
生物膜的特点
❖构造特点：
❖
含有一定的流动性
❖功细胞膜中提取的脂质铺展成单分子层 其表面积是细胞表面积的两倍
结论: 细胞膜的脂质分子排列为持续的两层。
水中油滴表面的磷脂分子又会如何排列呢？ 油滴
水中油滴表面的磷脂分子的排列方式
水表面单层的磷脂分子会如何排列呢？ 磷脂
水表面的单层磷脂分子的排列方式
提出 细胞膜中的脂质分子真是单层排列 问题 的吗？
温故知新：
1.什么叫生物膜？
细胞中的膜 （含细胞膜、细胞器膜、核膜）
2.细胞膜的重要成分是什么？
脂质 约50% 蛋白质 约40% 重要成分
糖类 2% —— 10%
一 、 对生物膜构造的探索历程
1.欧文顿的实验： 现象: 但凡溶于脂质的物质容易通过细胞膜
提出: 膜是由脂质构成的 2.化学分析：
表明: 膜重要成分是脂质和蛋白质。 3.两位荷兰科学家的实验：
有必要，通过鉴定能更精确地阐明问题。
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？

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。

桑格和尼克森 提 出流动镶嵌模型
19世纪末 20世纪初
1925年
20世纪 60年代
1972年
朗姆瓦提出
磷脂头部亲水， 尾部疏水
罗伯特森提出 膜的三层静态
统一结构
弗雷和埃迪登 进行人鼠细胞
融合实验
2020/3/11
三.对生物膜结构的探索历程 1.膜成分的研究 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
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【推测】细胞膜的两侧都有水环境存在，同学们尝试着大胆
的推测和想像一下，在这样的环境中，磷脂分子在
细胞膜中是怎样排布的呢？
水
水
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水A 水
水C
水B
水
水
水D
水E
1959年，罗伯特森 （J. D. Robertson ）用
蛋白质
超薄切片技术获得了清晰
脂质
的细胞膜电镜下的照片， 显示暗-亮-暗三层结构。
细胞膜具有流动性
体现细胞膜流动性的 实例还有分泌蛋白的 分泌、植物细胞的质 壁分离与复原等。
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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。
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流动镶嵌模型
一.流动镶嵌模型的基本内容 1.磷脂双分子层组成生物 膜的基本支架； （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。）
转动
荡
4.在细胞膜的外表，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。（糖被有保护和润滑作用、与细 胞识别、胞间信息交流、免疫反应、细胞癌变等有密切联 系）。

蛋白质分子的构象和 运动状态影响膜的通 透性和流动性。
蛋白质分子通过与磷 脂分子和膜骨架相互 作用，镶嵌在磷脂双 分子层中。
膜蛋白的分类与功能
01
膜蛋白可以分为外在蛋白和内在 蛋白两类，外在蛋白位于磷脂双 分子层的表面，而内在蛋白则贯 穿整个磷脂双分子层。
02
外在蛋白主要与物质运输、细胞 识别和信号转导等功能相关，而 内在蛋白则参与构成膜通道和酶 等重要结构。
光学显微镜观察实验
总结词
利用光学显微镜观察生物膜的形态和结构，可以发现生物膜具有一定的流动性，因为观 察到的膜结构在不同时间点会有所变化。
详细描述
光学显微镜是一种常用的观察细胞和生物膜的工具。通过观察细胞或生物膜在不同时间 点的形态和结构，可以发现它们具有一定的流动性。例如，在细胞分裂过程中，可以观 察到细胞膜在形态上的变化；在研究生物膜的运输功能时，可以观察到膜上蛋白质分子
主动运输
通过消耗能量，将物质从低浓度区域运输到高浓度区域。例如，钠钾泵将钠离 子从细胞内运输到细胞外，同时将钾离子从细胞外运输到细胞内。
被动运输
不消耗能量，物质顺浓度梯度运输。包括自由扩散和协助扩散两种形式。例如， 氧气、二氧化碳等气体分子通过肺泡上皮细胞膜的方式就是自由扩散。
信息传递
激素信号传递
糖类和其他分子
糖类和其他分子在生物膜中含量 较少，但它们对于细胞识别、信
号转导等过程具有重要作用。
糖类和其他分子通常与蛋白质或 磷脂分子结合，形成糖蛋白或糖 脂，参与细胞间的识别和相互作
用。
这些分子在膜中的分布和运动也 是生物膜的一个重要特性，它们 对于维持细胞的正常功能和发育
具有重要意义。
04 生物膜的结构与特性

它有一种亲水磷 酸“头”部，和 一种疏水旳脂肪 酸旳“尾”部。
亲水头部 疏水尾部
想一想：
磷脂分子在空气-水界面 上会怎么样铺展？
亲水旳“头部”与水接触， 疏水旳“尾巴”远离水， 朝向空气旳一面，在水空 气界面上铺展成单分子层。
空气
水
8
细胞膜旳两侧都有水环境存在，同
学们尝试着大胆旳推测和想象一下在这么旳 环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排 布旳呢？
子层。（体现了膜构造内外旳不对称性） 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）
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小结：
现象观察：19世纪末，欧文顿发觉 溶于脂质旳 物质更轻易透过细胞膜。
恭喜你，答
对不了要！灰再心接， 再再来厉一！次！
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知识闯关：第二关
使磷脂尤其适于形成细胞膜旳原因是（ ）
A 磷脂能迅速吸水 B 磷脂是亲水性旳 C 磷脂既是疏水性旳又是亲水性旳 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！
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知识闯关：第三关
细胞膜具有选择透过性，与这一特征亲密有 关旳成份是（ ）
脂质和蛋白质是怎样组合形成膜旳呢？
5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
继承篇： 单位膜模型旳提出
6
时间：1925年 人物：两位荷兰科学家Gorter和Grendel 试验：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，测得单分子层旳面积恰为红细胞表面积 旳两倍。

2.生物膜的功能特性：选择透过性
▪ 结构基础：膜上具有载体蛋白。
▪ 生理意义：控制物质进出。
3.流动性和选择透过性的关系
▪ 区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物 膜的功能特点。
▪ 联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，
才能表现住选择透过性。
9/22/2024
研修班
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(5)荧光 流动性
(6)流动镶嵌
2.流动镶嵌模型基本内容
(1)磷脂双分子层 流动
(2)表面 嵌入 贯穿 大多数
(3)外侧 蛋白质 糖类 糖蛋白 识别 保护 润滑
(4)糖类 脂质 糖脂
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4
从生理功能入手的科学研
19世纪末，欧文顿（E.Overton）利用植物细胞研究细胞膜 的通透性实验
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
细胞膜
从实验现象能推测出什么结论呢？
膜是由脂质组成的。
思考提与出讨假论说:
➢最初认识到生物膜
是最由初脂依质据组实成验的现， 象是和通有过关对知实识验，现经象 过的严推谨理的分推析理还和是大通 胆想过和的，鉴对想是定膜？像一成种，分常提的见出提的设取 科需➢论在学要后推方通，理法过还分实。有析验假必得观说要出察还结对 来膜证的实成。分 进 行 提 取 、
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问题
塑料袋
根据结构跟功能相 适应的观点分析， 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？
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研修班
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其他……
自主预习核查
1.对生物膜结构的探索历程:
(1)脂质 脂质 (2)脂质和蛋白质

部分镶在磷脂 双分子层表面
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
功能特性：选择透过性
知识闯关：第一关
人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细 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 （ ）
A 选择透过性 B 保护作用 C 流动性 D 扩散
第二节 生物膜的流动镶嵌模型
从生理功能入手的科学探究
19世纪末，欧文顿在研究各种植物细
胞的通透性实验
不溶于脂质 的物质
溶于脂质 的物质
细胞膜
从实验现象能推测出什么结论呢？
膜是由脂质组成 依据？
思考与讨论: •最初认识到生物膜是由脂质组成 的，是通过对实验现象的推理分析 还是通过膜成分的提取和鉴定？
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
探 提出：生物膜是由脂质组成的
究
成
欧文顿的假说是否正确？细胞膜中除含
分
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
探 究
探究磷脂在生物膜中的分布
结 构
探究蛋白质在生物膜中的分布
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
脚踏实地过好每一天，最简单的恰恰是最难的。拿梦想去拼，我怎么能输。只要学不死，就往死里学。我会努力站在万人中央成为别人的光。行为决定性格， 性格决定命运。不曾扬帆，何以至远方。人生充满苦痛，我们有幸来过。如果骄傲没有被现实的大海冷冷拍下，又怎么会明白要多努力才能走到远方。所有的 豪言都收起来，所有的呐喊都咽下去。十年后所有难过都是下酒菜。人生如逆旅，我亦是行人。驾驭命运的舵是奋斗，不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不 停止一日努力。失败时郁郁寡欢，这是懦夫的表现。所有偷过的懒都会变成打脸的巴掌。越努力，越幸运。每一个不起舞的早晨，都是对生命的辜负。死鱼随 波逐流，活鱼逆流而上。墙高万丈，挡的只是不来的人，要来，千军万马也是挡不住的既然选择远方，就注定风雨兼程。漫漫长路，荆棘丛生，待我用双手踏 平。不要忘记最初那颗不倒的心。胸有凌云志，无高不可攀。人的才华就如海绵的水，没有外力的挤压，它是绝对流不出来的。流出来后，海绵才能吸收新的 源泉。感恩生命，感谢她给予我们一个聪明的大脑。思考疑难的问题，生命的意义；赞颂真善美，批判假恶丑。记住精彩的瞬间，激动的时刻，温馨的情景， 甜蜜的镜头。感恩生命赋予我们特有的灵性。善待自己，幸福无比，善待别人，快乐无比，善待生命，健康无比。一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道 的开始。在你发怒的时候，要紧闭你的嘴，免得增加你的怒气。获致幸福的不二法门是珍视你所拥有的、遗忘你所没有的。骄傲是胜利下的蛋，孵出来的却是 失败。没有一个朋友比得上健康，没有一个敌人比得上病魔，与其为病痛暗自流泪，不如运动健身为生命添彩。有什么别有病，没什么别没钱，缺什么也别缺 健康，健康不是一切，但是没有健康就没有一切。什么都可以不好，心情不能不好；什么都可以缺乏，自信不能缺乏；什么都可以不要，快乐不能不要；什么 都可以忘掉，健身不能忘掉。选对事业可以成就一生，选对朋友可以智能一生，选对环境可以快乐一生，选对伴侣可以幸福一生，选对生活方式可以健康一生。 含泪播种的人一定能含笑收获一个有信念者所开发出的力量，大于个只有兴趣者。忍耐力较诸脑力，尤胜一筹。影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态 在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野、事业和成就，甚至一生。每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。懒惰像生锈一样，比操劳更 消耗身体。所有的胜利，与征服自己的胜利比起来，都是微不足道。所有的失败，与失去自己的失败比起来，更是微不足道挫折其实就是迈向成功所应缴的学 费。在这个尘世上，虽然有不少寒冷，不少黑暗，但只要人与人之间多些信任，多些关爱，那么，就会增加许多阳光。一个能从别人的观念来看事情，能了解 别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。当一个人先从自己的内心开始奋斗，他就是个有价值的人。没有人富有得可以不要别人的帮助，也没有人穷 得不能在某方面给他人帮助。时间告诉你什么叫衰老，回忆告诉你什么叫幼稚。不要总在过去的回忆里缠绵，昨天的太阳，晒不干今天的衣裳。今天做别人不 愿做的事，明天就能做别人做不到的事。到了一定年龄，便要学会寡言，每一句话都要有用，有重量。喜怒不形于色，大事淡然，有自己的底线。趁着年轻， 不怕多吃一些苦。这些逆境与磨练，才会让你真正学会谦恭。不然，你那自以为是的聪明和藐视一切的优越感，迟早会毁了你。无论现在的你处于什么状态， 是时候对自己说：不为模糊不清的未来担忧，只为清清楚楚的现在努力。世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。崇高的理想就像生长在高山上的鲜 花。如果要搞下它，勤奋才能是攀登的绳索。行动是治愈恐惧的良药，而犹豫、拖延将不断滋养恐惧。海浪的品格，就是无数次被礁石击碎又无数闪地扑向礁 石。人都是矛盾的，渴望被理解，又害怕被看穿。经过大海的一番磨砺，卵石才变得更加美丽光滑。生活可以是甜的，也可以是苦的，但不能是没味的。你可

建立结构模型
二、利用教具 建立结构模型
资料4：1959年罗伯特森实验
提出模型：所有生物膜都是“蛋白质—脂质—蛋白 质”构成的三层结构， 生物膜是静态的统一结构
“蛋白质—脂质—蛋白质”三明治模型
学校教课
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二、利用教具 建立结构模型
资料5：20世纪60年代 冰冻蚀刻、电子扫描显微法
技术简介
标本用干冰等冰 冻后用冷刀断开， 升温后暴露断裂 面
得出结论：膜中脂质分子必然排列为连续的两层
（结构——小试牛刀）
• 模拟活动： • 磷脂分子水面铺展……
请你排布
水
学校教课
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细胞膜上两层磷脂究竟如何排布 模拟细水活胞动膜：上磷水脂分子的？排布
探索历程（结构：脂质分子的排布）
二、利用微镜下看到了细胞 膜清晰的暗-亮-暗三层结构
（2）图中b代表的是 蛋白，质有些b 在镶a的表面， 有些部分或 全嵌部入a中，有些 于整贯个穿a。
（3）图中c代表的是 糖蛋白 ，主要分布于细胞膜 的 外表面 ，与细胞识别、信息传递有着密切关系
得出结论:膜的主要成分是 脂质 和 蛋白质 .
二、利用教具 建立结构模型
资料3：1925年，荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel
用丙酮分离出了哺乳动物的红细胞膜中的脂质
在空气—水 界面上铺展成单分子层
亲水头部
胆碱 磷酸 甘油
疏水尾部 磷脂分子
脂肪酸
二、利用教具 建立结构模型
资料3：1925年，荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 用丙酮分离出了哺乳动物的红细胞膜中的脂质 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。
面积2倍 结论：脂质分子必然排列为连续的两层 4。1959年 罗伯特森 电子显微观察 结论：蛋白质—脂质—蛋白质静态统一结构 5。1970 人鼠细胞融合实验 结论：细胞膜具有流动性