当前位置：文档之家 › 4.2生物膜的流动镶嵌模型

4.2生物膜的流动镶嵌模型

  • 格式：doc
  • 大小：27.00 KB
  • 文档页数：1

下载文档原格式

  / 1

合集下载

课件13：4.2 生物膜的流动镶嵌模型

课件13：4.2 生物膜的流动镶嵌模型

一 .对生物膜结构的探索历程
资料三
时间 1925年
人物 荷兰科学家Gorter和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 细胞膜中的脂质排列成连续的两层
一. 对生物膜结构的探索历程 资料三
磷脂分子
一. 对生物膜结构的探索历程 资料三
磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层
⑷下图中②和③所指的是脂质体包裹的是某种 药物，其中__3_肯定是脂溶性药物。如果②和③ 是大分子物质，其进入细胞的方式是_胞__吞__作_用__。
①
④
⑤
②
③
C
⑸脂质体连接上④后，能将
药物定向带到癌细胞所在部 位, ④是_单__克__隆__抗__体_，此脂 质体可称为__生_物__导__弹__。如 果其中包裹的是DNA，将健 康的外源基因导入有基因缺 陷的细胞，此过程称为__基_因__治__疗__，那么此脂质 体成为基因操作的一种工具，称为__运_载__体___。
⑴该探究实验的设计严密吗？若你认为不严密 的，应如何补充？
⑴该探究实验的设计严密吗？若你认为不严密 的，应如何补充？
不严密，缺少对照实验。再分别用红色和绿色 荧光物质标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，设置 两组，然后分别让两个细胞在10℃、40℃条件 下融合并培养，观察并记录融合的细胞膜上红 色、绿色荧光物质分布均匀所用的时间。
温度变化对膜的流动性没有影响
④40℃和10℃条件下两种荧光物质分布均匀所 用时间均大于40min
在一定范围内，随温度的升高膜的流动性会加 快加强，但温度过高则不利于生命活动的正常 进行。
——更多精彩内容请登录
一 .对生物膜结构的探索历程

4.2生物膜的流动镶嵌模型 (共47张PPT)

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

4.2生物膜的流动镶嵌模型

4.2生物膜的流动镶嵌模型

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。

4.2生物膜的流动镶嵌模型

4.2生物膜的流动镶嵌模型
7/23
空气 水
绘图活动2：如果将水——空气界面上磷脂分子 压入水中，磷脂分子在水中如何分布？
9/23
尝试细胞画出膜中的 磷脂分子的排布模型
10/23
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 11/23 构成的静态统一结构
历史事件
多种物质对膜通透性实验 对红细胞膜化学分析 红细胞膜的脂质铺展成单 层分子的面积是原膜表面 积的两倍
历史结论
膜是由脂质组成的 膜中含脂质和蛋白质
脂质双层结构
电镜下膜呈“暗—亮—暗” 蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构 人、鼠细胞融合实验。 膜具流动性
1972，桑格 新的观察和实验证据的基础 和尼克森 上，提出分子结构模型。
时间：1970年 实验：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 提出假说： 细胞膜具有流动性（膜的结构特点）
12/23
列表总结：生物膜结构的探究历程
时间和人物 19世纪末 欧文顿
20世纪初 1925年， 两位荷兰 科学家 1959年， 罗伯特森 1970年
第四章 第二节
生物膜的流动镶嵌模型
1/23
一、生物膜结构的探究历程
时间和人物 实验内容 结论
时间：19世纪末（1895年） 实验：欧文顿(E.Overton)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：细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：可以溶于脂 质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜。

课件9：4.2 生物膜的流动镶嵌模型

课件9：4.2 生物膜的流动镶嵌模型

问题四：细胞膜是静止的吗？
观察现象 1.变形虫的变形运动
问题四：细胞膜是静止的吗？
观察现象 2.白细胞吞噬病菌的过程
问题四：细胞膜是静止的吗？
观察现象: 1.变形虫的变形运动 提出假说： 细胞膜具有流动性
实验验证： 人鼠杂交融合实验
问题四：细胞膜是静止的吗？
观察现象: 1.变形虫的变形运动 提出假说： 细胞膜具有流动性 实验验证： 人鼠杂交融合实验 得出结论： 细胞膜具有一定的流动性
2.蛋白质分子有的 镶在 磷脂双分子层的表面 ，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。大多数蛋白质分子也是可 以 运动的 。
3.细胞膜的外表面的糖类可以和蛋白质结合形 成 糖蛋白 ，也可以和脂质结合形成 糖脂 。
流动镶嵌模型基本内容的总结:
1、生物膜的组成：
主要由蛋白质和脂质组成
问题一：组成细胞膜的成分？
观察现象： 19世纪欧文顿细胞膜透过实验 提出假说： 膜是由脂质组成的 实验验证： 20世纪红细胞膜成分分析实验 得出结论： 膜的主要成分：脂质+蛋白质
问题二：脂质在细胞膜中如何排列？ 磷酸:亲水端 脂肪酸：疏水端
磷脂分子
问题二：脂质在细胞膜中如何排列？
观察现象： 朗姆瓦水盘实验 资料： 将磷脂溶于苯和水中，当苯挥发后，磷脂分子分布 散乱，经过推挤，磷脂分子排列成单层
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
细胞膜的功能：
1.将细胞与外界环境分隔开 2.控制物质进出细胞 3.进行细胞间的信息交流
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
问题一：组成细胞膜的成分？
观察现象：19世纪欧文顿的细胞膜透过实验 提出假说：膜是由脂质组成的 实验验证：20世纪红细胞膜成分分析实验

课件12：4.2 生物膜的流动镶嵌模型

课件12：4.2 生物膜的流动镶嵌模型
尾部
含氮 磷酸 甘油
脂肪酸
1．将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后，不可能出现的
现象是( A )
解析：依据“相似相溶”原理，磷脂分子不可能散乱地分 布在水中。
活动
根据磷脂分子的特点，以及细胞膜的内外环境， 构建细胞膜中磷脂分子的排布模型
空气
水
①单层磷脂分子在空气—— ②单层磷脂分子完全
水界面中的分布情况
膜的主要成分是 脂质和蛋白质
对排列方式的探究
1925年，两位荷兰科学家用丙酮（一种有机 溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提 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约为红细胞表面积的2 倍。
你能推出什么结论？
脂质在细胞膜中排列为连续的两层。
磷脂分子结构特点（P66）
头部
亲水性 疏水性
——更多精彩内容请登录
浸在水中的分布情况
细胞所处的环境是怎样的？
√A
B
C
对排列方式的探究
除脂质外，蛋白质也是细胞膜的成分。那么， 蛋白质位于细胞膜的什么位置？
1959年,罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看 到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构。
生物膜是由“蛋白质—脂 质—蛋白质”的三层结构 构成的（三明治模型）
模型特点：
①蛋白质分子镶在磷脂双分子 层的两侧 ②生物膜是静态的结构
思考 “三明治”结构模型有什么不足？
①蛋白质并不只是在磷脂分子两侧； ②把生物膜描述为静态的结构，这显然与膜功能的 多样性相矛盾。
①蛋白质并不只是在磷脂分子两侧；
通过冰冻蚀刻电子显微法，科学家们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的。
蛋白质

4.2生物膜的流动镶嵌模型


磷脂分子在细胞膜上的排列情况
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“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
蛋白质
资料五 时间：1970年
人物：Larry Frye等
实验：用红、绿色荧光的染料分别标记人和小鼠细胞 表面的蛋白质分子，将两种细胞融合，融合的细胞一半发 绿色荧光、另一半发红色荧光，在37oc下经过40min，两 种颜色的荧光均匀分布
5.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
C 主动运输
B 一定的流动性
D 选择透过性
6、对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是（
）
A、水
C、蛋白质
B、糖类
D、磷脂 ）
7、细胞膜具有流动性，这种结构特点是指 （
A、整个细胞膜具有流动性
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
课堂练习
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.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ）
4、膜的功能特点： 选择透过性膜
磷脂分子的运动方式
侧向扩散运动
旋转运动
摆动运动
伸缩震荡运动
翻转运动
旋转异构化运动
B、细胞膜上磷脂是静止的，蛋白质具有流动性

4.2生物膜的流动镶嵌模型


背景知识：
蛋白质分子是水溶性的，蛋白质分子在整体 上表现为亲水性，而有些蛋白质有疏水性部位。
磷脂分子有亲水性头部和疏水性尾部，而且排 列为双分子层，那么蛋白质分子在磷脂双分子层中 是如何排列的呢？
蛋白质位于细胞膜的什么位置？
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。
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。这种结构又称 为三明治结构模型。
4.生物膜的功能特性：选择透过性 (1)选择透过性的含义：水分子自由通过， 一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、 小分子和大分子则不能通过。 (2)原因：
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）
1．在水溶液中，磷脂分子不能单层存在的，会 自发形成双分子层(在其他溶液中可能成单层存 在）。 2．磷脂双分子层有屏障作用，使膜两侧的水溶 性物质不能自由通过，这对细胞的正常结构和功 能的保持是十分重要的。 3．和磷脂双分子层结合在一起的蛋白质是细胞 膜功能的主要执行者。 4．细胞对大分子物质摄入或排出时所进行的胞 吞与胞吐方式须依赖细胞膜的流动性方可完成。 胞吞与胞吐过程中，不曾跨越生物膜。(跨膜 层数为0层)
生命系统的边界
塑料袋
控制物质的进出
具有一定的伸缩性
普通布
功更用 能适哪 于种 体材 现料 细作 胞细 膜胞 的膜
弹力布
结 构
功能
生命系统的 控制物质的 具有一定的 边界 进 具有
－
具有 具有
－
－
具有
弹力布
一、对生物膜结构的探索历程
资料1. 19世纪末，欧文顿用500多种化学 物质对植物细胞进行了上万次的通透性 实验，发现脂质更容易通过细胞膜。

4.2生物膜的流动镶嵌模型


结构探究历程
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
课堂反馈
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、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 C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性 D、蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型认为细 胞膜具有透过性
3.脂质和蛋白质是怎样构成细胞膜的？
(1)磷脂分子在细胞膜上的分布？ 磷脂分子在空气-水界面上的如何分布？ 提示：细胞膜内外都是液体有水的环境 (2)蛋白质分子位于脂双层什么位置？
时间：1925年 人物：荷兰科学家戈特E.Gorter和格伦德 F.Grendel 实验：用有机溶剂丙酮（可以溶解脂质）从 人的红细胞膜中提取脂质，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（S=2S0)
表面 其中
嵌入
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
时间：1970年 实验：弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin )将人和鼠的细胞 膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，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 发现两种颜色的荧光均匀分布。
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
陕西省商洛中学 生物组 刘小刚
学习目标
1.简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 2.举例说明生物膜具有流动性特点
3.探讨在建立生物膜模型的过程中，实验 技术的进步所起的作用。
提出时间和学者： 1.生物膜组成成分： 2.基本支架： 3.蛋白质的分布： ①？②？③？ 4.结构特点： 5.功能特点： 6.糖蛋白：①分布；②功能 7.糖脂？

4.2生物膜流动镶嵌模型


C）
2.罗伯特森的关于生物膜模型的构建：所有的生物 膜都是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，电镜 下看到的中间亮层是脂质分子，两边暗层是蛋白质分
子。这一观点的局限性最主要在于(
A.不能解释生物膜的化学组成
D
）
B.不能解释生物膜成分的相似性
C.不能解释脂质类物质较容易跨膜运输
D.不能解释变形虫的变形运动
19世纪末，欧文顿（E.Overton）用 500多种化学物质对植物细胞膜的通透 性进行了上万次研究。 溶于脂质的物质， 容易穿过细胞膜， 不溶于脂质的物质，不容易穿过细胞膜。
不溶于脂质的物质 溶于脂质的物质
● ●
细胞膜
提出假说：膜是由脂质组成的。 友情提示：相似相溶原理
直至20世纪初，科学家第一次将细胞膜
蛋白质 糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_________ 糖类 细胞识别 和______结合形成的糖蛋白，其作用是___________、 免疫反应 _________等。
1.胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D等物质以自
由扩散的方式优先通过细胞膜，这是因为（ A.细胞膜具有一定的流动性 B.细胞膜是选择透过性膜 C.细胞膜的结构是以磷脂双分子层为基本支架的 D.细胞膜上镶嵌有各种形态的蛋白质分子
二、生物膜的流动镶嵌模型内容
小结：
脂质 蛋白质 生物膜是由_______和__________组成的。 1.生物膜的组成：
2.生物膜的流动镶嵌模型。
磷脂双分子层 生物膜的流动模型认为，___________构成了膜的基 本骨架；构成生物膜的磷脂具有流动性；大多数蛋白质分 子也是可以运动的。
3.糖被的结构及功能。
你观察到这个结构时， 你会认为这三层结构分 别是什么呢，从而你又 可以提出一个什么假说 呢？
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

4.2生物膜的流动镶嵌模型
1、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．结构特点具有流动性 B．选择透过性
C．专一性 D．具有物质运输的功能
2、生物膜的“蛋白质一脂质－蛋白质”静态结构模型不能解释下列哪种现象 ( )
A．细胞膜是细胞的边界 B．溶于脂质的物质能够优先通过细胞膜
C．变形虫的变形运动 D.细胞膜中的磷脂分子呈双层排列在膜中间
3、使磷脂类特别适于形成细胞膜的特性是（）
A．它们是疏水的 B．它们是亲水的
C．它们迅速吸水 D．它们既是亲水的又是疏水的
4、细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，能够反映该特点的实例有( )
①白细胞吞噬病菌②变形虫的变形运动③水分子能自由进出细胞④细胞融合
A．②③④B．①②③ C．①②④D．①③④
5、异体器官移植手术很难成功，最大的障碍就是异体细胞间的排斥，这主要是由于细胞膜
具有识别作用，这种生理功能的结构基础是( )
A．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 B．细胞膜具有选择透过性
C．细胞膜具有一定的流动性 D．细胞膜的外面有糖蛋白
6、研究发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，该膜最
可能的结构是( )
A．由单层磷脂分子构成，磷脂的尾部向着油滴内
B．由单层磷脂分子构成，磷脂的头部向着油滴内
C．由两层磷脂分子构成，结构与细胞膜基本相同
D．由两层磷脂分子构成，两层磷脂的头部相对
7、关于细胞膜结构的流动镶嵌模型的论点中，论述错误的是( )
A．磷脂排列成双分子层
B．蛋白质分子覆盖或镶嵌在磷脂双分子层中
C．膜物质是固定不动的
D．膜物质的运动使其具有流动性
8、关于细胞膜流动性的叙述，正确的是( )
A．磷脂分子有头和尾，磷脂分子利用尾部摆动在细胞膜上运动，使细胞膜具有流动性B．因为蛋白质分子无尾，不能运动，所以它与细胞膜的流动性无关
C．细胞膜的流动性是指蛋白质载体的翻转运动，与磷脂分子无关
D．细胞膜流动性与蛋白质分子和磷脂分子都有关
9、下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点（）
A．细胞膜是选择透过性膜B．细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成
C．细胞膜的分子结构具有流动性D．有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动10、取细胞膜上糖蛋白成分相同的两种海绵动物，将其细胞都分散成单个后混合培养，发现
这两种细胞能够结合在一起，但将细胞膜上糖蛋白成分不相同的两种海绵动物的细胞分散后，混合培养，会发现这两种细胞不能结合在一起。

这一实验现象说明细胞膜上的糖蛋白是与（）
A.细胞间的相互识别有关
B.细胞间的免疫作用有关
C.细胞的分泌作用有关
D.细胞间物质交流有关。