生物生物膜流动镶嵌模型1人教版必修1

1、1.1.细胞膜的功能有哪些？细胞膜的功能有哪些？ 2.2.细胞膜具有弹性吗？细胞膜具有弹性吗？ 问题探讨 塑料袋 普通布 弹力布 其他 用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？ 细胞膜具有： 1.屏障分隔作用 2.选择透过性 3.弹性 弹力布能完全表现 细胞膜的功能吗？ 一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程 材料一材料一 、时间：、时间：1919世纪末世纪末 人物：欧文顿人物：欧文顿 实验：用实验：用500500多种化学物质对植物细胞的通透性多种化学物质对植物细胞的通透性 进行上万次实验进行上万次实验 发现问题：发现问题： 提出假说提出假说

2、: : 细胞膜对不同物质的通透性不细胞膜对不同物质的通透性不同同 膜是由脂质组成膜是由脂质组成 不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质 细胞膜细胞膜 思考与讨论思考与讨论: : 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？ 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？ 最初依据实验现象 和有关知识，经过 严谨的推理和大胆 的想像，提出设想， 是一种常见的科学 方法。假说还需要 通过实验观察直接 证实。 提出假说 材料二、材料二、 2020世纪初，科学家对世纪初，科学家对哺乳动物红细胞哺乳动物红细

3、胞的细胞膜进行了的细胞膜进行了 化学分析化学分析 成果：确定细胞膜的主要成分的确是成果：确定细胞膜的主要成分的确是脂质脂质和和蛋白质蛋白质。 提出假说提出假说观察和实验证据观察和实验证据观察和实验依据观察和实验依据 推理和想象推理和想象验证和完善验证和完善 实验证据 得出结论得出结论 活动主题一：活动主题一： 利用你小组的知识推利用你小组的知识推 理和想象，提出许多磷理和想象，提出许多磷 脂分子在脂分子在空气和水界面空气和水界面 上上单分子排布单分子排布的假说，的假说， 并用画图来表达。并用画图来表达。 活动主题二：活动主题二： 利用你小组的知识推利用你小组的知识推 理和想象，提出许多磷理和想

4、象，提出许多磷 脂分子在空气和水界面脂分子在空气和水界面 上单分子排布后被上单分子排布后被搅动搅动, , 在在水溶液中水溶液中形成的相对形成的相对 稳定稳定排布假说，并用画排布假说，并用画 图来表达。图来表达。 脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？脂质和蛋白质是怎样形成生物膜的呢？ 磷脂是组成细胞 的主要脂质，是 一种由甘油、脂 肪酸、和磷酸等 所组成的分子。 它有一个亲水磷 酸“头”部，和 一个疏水的脂肪 酸的“尾”部。 亲水 “头部” 疏水“尾部” 小资料小资料 搅动后搅动后 水溶液中水溶液中 形形 成成 球球 状状 的的 微微 团团 双双 层层 脂脂 分分 子子 的的 球球 形形 脂脂 质

5、质 体体 空空 气气 和和 水水 界界 面面 上上 单单 分分 子子 排排 布布 表面积为表面积为1 表面积为表面积为2 2 提出假说提出假说: :膜中脂质分子排列为连续两层膜中脂质分子排列为连续两层 实验证据 材料三、材料三、 时间：时间：19251925年年 人物：两位荷兰科学家人物：两位荷兰科学家GorterGorter和和GrendelGrendel 实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在实验：用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在 空气空气水界面上铺展成单分子层，水界面上铺展成单分子层，测得单测得单 分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。 结论：结论：脂质分子

6、必然排列为脂质分子必然排列为 连续的两层连续的两层 GORTER 脂单分子层脂单分子层=2=2 材料四、 20世纪50年代电子显微镜诞生。在电子显微镜下观 察蛋白质显得灰暗，磷脂分子显得光亮。1959年罗伯特森在电镜 看到了细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构。 蛋白质位于脂双层的什么位置呢？蛋白质位于脂双层的什么位置呢？ 提出假说提出假说: : 生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”的三的三 层结构构成的层结构构成的静态统一静态统一结构结构 单位膜模型单位膜模型 单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象 提出假说：细胞膜具有流动性提出假说：细胞膜具有流动性 用荧光染料标记

7、某蛋白质，利用其 荧光特性，来反应 研究对象的相关信 息。 荧光标记荧光标记技术 37下40min后出现了 什么现象？说明什么？ 膜上的蛋白质分膜上的蛋白质分 子是可以运动的子是可以运动的 材料五、材料五、 时间：时间：19701970年年 人物：弗雷人物：弗雷(Frye)(Frye)和埃迪登和埃迪登 (Edidin) (Edidin) 实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用 不同荧光标记后，让两种细胞融合。不同荧光标记后，让两种细胞融合。 实验证据 侧向扩散运动；旋转运动；摆动运动 小资料 磷脂分子的运动 结论：结论：细胞膜细胞膜 具有流动性具有流动性 新技

8、术带来新模型新技术带来新模型 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。 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 （3）生物膜的结构特点）生物膜的结构特点 1.科学研究离不开先进的实验技术科学研究离不开先进的实验技术 2.2.科学探究的一般历程科学探究的一般历程 提出问题提出问题 作出假说作出假说 设计实验设计实验 进行实验进行实验 分析结果分析结果 表达和交流表达和交流 进一步探究进一步探究 课堂小结课堂小结 二、流动镶嵌模型的具体内容：二、流动镶嵌模型的具体内容： 1 1、生物膜的组成

9、：、生物膜的组成： 2 2、生物膜的基本支架：、生物膜的基本支架： 3 3、蛋白质分子存在形态：蛋白质分子存在形态： 4 4、生物膜的结构特点：、生物膜的结构特点： 主要由蛋白质和脂质组成主要由蛋白质和脂质组成 磷脂双分子层磷脂双分子层（亲水性头部朝向外侧，（亲水性头部朝向外侧， 疏水性尾部朝向内侧）。疏水性尾部朝向内侧）。 有镶在表面、嵌入、贯穿三种。外侧有的蛋白质分子有镶在表面、嵌入、贯穿三种。外侧有的蛋白质分子 与糖类结合形成糖被。与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的不对称性。体现了生物膜的不对称性。 （糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）

10、 一定的流动性一定的流动性（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动（磷脂分子和大多数蛋白质分子都是运动 的）的） 5 5、生物膜的功能特点：、生物膜的功能特点： 具有选择透过性具有选择透过性 生生 物物 膜膜 结结 构构 主要主要 成分成分 结构结构 模型模型 磷脂、蛋白质（还有糖蛋磷脂、蛋白质（还有糖蛋 白、糖脂）白、糖脂） 流动流动 镶嵌镶嵌 模型模型 镶镶 嵌嵌 贯穿贯穿 结构特性结构特性具有一定的流动性具有一定的流动性 基本支架：磷脂双基本支架：磷脂双 分子层分子层 蛋白质蛋白质 二、生物膜二、生物膜“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”的基本内的基本内 容容 生物膜的流动镶嵌模型是否已完生物膜的流

11、动镶嵌模型是否已完 美无缺呢？美无缺呢？ ？ ？ ？ 20032003年度诺贝年度诺贝 尔化学奖授予两名研尔化学奖授予两名研 究细胞膜的美国科学究细胞膜的美国科学 家阿格雷和麦金农。家阿格雷和麦金农。 以表彰他们在细胞膜以表彰他们在细胞膜 物质运输的通道方面物质运输的通道方面 所做的贡献。所做的贡献。 不断完善和发展的流动镶嵌模型不断完善和发展的流动镶嵌模型 1下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点？（ ） A A细胞膜是选择透过性膜细胞膜是选择透过性膜 B B细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子构成 C C细胞膜的分子结构具有流动性细胞膜

12、的分子结构具有流动性 D D有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动有些蛋白质分子可在膜的内外之间移动 2 2人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管壁，吞噬侵入人 体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的（ ）。）。 A A选择透过性选择透过性 B B保护作用保护作用 C C流动性流动性 D D自由扩散自由扩散 3 3一位细胞学家发现，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（增大而厚度变小，其决定因素是细胞膜的（ ）。

13、）。 A A结构特点具有流动性结构特点具有流动性 B B选择透过性选择透过性 C C专一性专一性 D D具有运输物质的功能具有运输物质的功能 A C A 课堂练习课堂练习: : 据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生 素素D D等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为 （ ） A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性 B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性 C C 细胞膜的结构是以磷脂细胞膜的结构是以磷脂 分子层为基本骨架分子层为基本骨架 D D 细胞膜上镶嵌有各种细胞膜上镶嵌有各种 蛋白质分子蛋白质分子 第一

14、关第一关 A 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ C D B 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ 恭喜你，答恭喜你，答 对了！再接对了！再接 再厉！再厉！ 知识闯关知识闯关 变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某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（都依赖于细胞膜的（ ） A A 保护作用保护作用 B B 一定的流动性一定的流动性 C C 主动运输主动运输 D D 选择透过性选择透过性 第二关第二关 A 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一

15、次！ B D C 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ 恭喜你，答恭喜你，答 对了！再接对了！再接 再厉！再厉！ 细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传 递和血型决定有密切关系的化学物质是（递和血型决定有密切关系的化学物质是（ ） A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸 第三关第三关 B 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ ADC 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ 不要灰心，不要灰心， 再来一次！再来一次！ 恭喜你，答恭喜你，答 对了！再接对了！再接 再厉！

16、再厉！ 4在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗在人和鼠的细胞融合实验中，用两种荧光物分别标记两种抗 体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图）。 实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分泾渭分 明明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就 平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题。 （1）细胞融合的实验表明了组

17、成细胞膜的）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可分子是可 以运动的，由此也证明了细胞膜具有以运动的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。的特点。 （2）在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说）在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说 明了这类物质在分子结构上具有明了这类物质在分子结构上具有_性。性。 蛋白质蛋白质 流动性流动性 特异特异 材料七、1972年，桑格和尼克森在新的观察和实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验证据的基础上，提出了流动镶嵌模型。 提出假说提出假说: : 生物膜是由生物膜是由“蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质”的三的三

18、层结构构成的层结构构成的静态统一静态统一结构结构 单位膜模型单位膜模型 单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象 提出假说：细胞膜具有流动性提出假说：细胞膜具有流动性 用荧光染料标记 某蛋白质，利用其 荧光特性，来反应 研究对象的相关信 息。 荧光标记荧光标记技术 37下40min后出现了 什么现象？说明什么？ 膜上的蛋白质分膜上的蛋白质分 子是可以运动的子是可以运动的 材料五、材料五、 时间：时间：19701970年年 人物：弗雷人物：弗雷(Frye)(Frye)和埃迪登和埃迪登 (Edidin) (Edidin) 实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白

19、质用 不同荧光标记后，让两种细胞融合。不同荧光标记后，让两种细胞融合。 实验证据 用荧光染料标记 某蛋白质，利用其 荧光特性，来反应 研究对象的相关信 息。 荧光标记荧光标记技术 37下40min后出现了 什么现象？说明什么？ 膜上的蛋白质分膜上的蛋白质分 子是可以运动的子是可以运动的 材料五、材料五、 时间：时间：19701970年年 人物：弗雷人物：弗雷(Frye)(Frye)和埃迪登和埃迪登 (Edidin) (Edidin) 实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用实验：将人和鼠的细胞膜表面的蛋白质用 不同荧光标记后，让两种细胞融合。不同荧光标记后，让两种细胞融合。 实验证据 据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生据研