1、第第2 2节节 生物膜的生物膜的 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 学习目标学习目标 1 1、简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容、简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容 2 2、举例说明生物膜具有流动性特点、举例说明生物膜具有流动性特点 3 3、探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技、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。术的进步所起的作用。 1.1.组成生物膜的组成生物膜的成分成分： ， 组成生物膜的组成生物膜的主要成分主要成分： ， 脂质中最丰富的是：脂质中最丰富的是：。 5.5.生物膜（细胞膜）的生物膜（细胞膜）的结构特点结构特点是：是： 功能特点（生理特点）功能特点（生理特点）是
2、：是： 3 3、不同生物膜功能复杂程度不同，与膜上、不同生物膜功能复杂程度不同，与膜上 的种的种 类和数量有关。类和数量有关。 知识回顾：知识回顾： 脂质、蛋白质、糖脂质、蛋白质、糖 C H O N P 蛋白质蛋白质 具有一定的流动性具有一定的流动性 选择透过性选择透过性 脂质、蛋白质脂质、蛋白质 4.4.各种生物膜在组成和结构上都很各种生物膜在组成和结构上都很。 相似相似 2 2、生物膜的组成、生物膜的组成元素元素：_ 磷脂磷脂 细胞膜细胞膜主要主要是由是由脂质脂质和和蛋白质蛋白质组成组成. .还有还有少量糖少量糖 功能越复杂的细胞膜，其功能越复杂的细胞膜，其蛋白质蛋白质的的含量含量和和种类
3、种类较高。较高。 细胞膜的成分不是一成不变的。细胞膜的成分不是一成不变的。 2 2、组成元素、组成元素: : 1 1、化学成分、化学成分-4040页页 最丰富的是磷脂最丰富的是磷脂 糖：糖： 脂质：脂质： 蛋白质：蛋白质： C H O N PC H O N P (40(40) ) (50(50) ) (2 (2- -1010) ) 注意：注意： 成分、成分、 主要成分主要成分 固醇也是固醇也是 膜的成分膜的成分 4 4、“细胞膜”与生活的联系、“细胞膜”与生活的联系 3 3、特点、特点: : 癌变癌变 甲胎蛋白（甲胎蛋白（AFPAFP）、癌胚抗原（）、癌胚抗原（CEACEA）、糖蛋白的变化）、
4、糖蛋白的变化 回顾：细胞膜的成分回顾：细胞膜的成分 一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程-6565页页 资料一资料一 时间：时间： 人物：人物： 实验：实验： 提出假说：提出假说： 1919世纪末世纪末 18951895年年 欧文顿欧文顿（E.OvertonE.Overton） 凡可以凡可以溶于脂质溶于脂质的物质，比的物质，比不能溶于脂质不能溶于脂质 的物质的物质更容易更容易通过细胞膜进入细胞。通过细胞膜进入细胞。 膜是由膜是由脂质脂质组成的组成的 原理：原理： 相似相溶相似相溶 20世纪初世纪初 资料二资料二 （脂溶性物质易透过细胞膜，（脂溶性物质易透过细胞膜， 细胞膜也能被
5、蛋白酶分解），细胞膜也能被蛋白酶分解）， 时间：时间： 实验：实验： 提出假说：提出假说： 采用哺乳动物成熟的红细胞采用哺乳动物成熟的红细胞, , 得到得到纯净纯净 的细胞膜的细胞膜( (又称又称血影血影).).进行化学分析进行化学分析 膜的成分主要是膜的成分主要是脂质和蛋白质脂质和蛋白质 资料三资料三 细胞膜中的脂质分子必然细胞膜中的脂质分子必然排列为排列为 连续的两层连续的两层 时间：时间： 人物：人物： 实验：实验： 提出假说：提出假说： 19251925年年 荷兰科学家荷兰科学家 用用丙酮丙酮从人的红细胞中从人的红细胞中提取提取脂脂 质，铺成质，铺成单层分子单层分子，发现，发现面积面积
6、 是细胞膜的是细胞膜的2 2倍倍 磷脂分子磷脂分子 磷脂：磷脂： 化学组成：化学组成： 分子结构：分子结构： 结构特点：结构特点： 元素组成：元素组成： 应用：应用： 甘油，脂肪酸和磷酸甘油，脂肪酸和磷酸 磷酸“磷酸“头头”部是”部是亲水亲水的，的， 脂肪酸脂肪酸“尾”部是疏水“尾”部是疏水的。的。 C H O N P 脂质微球体脂质微球体-4949页页 亲水头部亲水头部 疏水尾部疏水尾部 识图：识图： 水水 蛋白质呢？蛋白质呢？ 资料四资料四 时间：时间： 人物：人物： 实验：实验： 提出假说：提出假说： 19591959年年 罗伯特森罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.Robert
7、sen） 在在电镜下电镜下看到细胞膜由“看到细胞膜由“暗暗亮亮 暗暗”的三层结构构成”的三层结构构成 生物膜是生物膜是由由“蛋白质“蛋白质脂质脂质蛋白质”蛋白质” 的三层结构构成的三层结构构成的的静态静态统一结构统一结构 思考思考 “三明治”结构模型有什么不足？“三明治”结构模型有什么不足？ 把生物膜描述为把生物膜描述为静态的刚性结构静态的刚性结构，这显，这显 然与膜功能的多样性相矛盾。然与膜功能的多样性相矛盾。 变形虫的变形运动变形虫的变形运动 植物细胞的质壁分离植物细胞的质壁分离及复原及复原 白细胞吞噬病菌白细胞吞噬病菌 资料五资料五 因为因为其细胞膜的基本结构是其细胞膜的基本结构是相同的
8、相同的 时间：时间： 实验：实验： 提出假说：提出假说： 19701970年年 荧光荧光染料染料标记后人和鼠的细胞融合实验标记后人和鼠的细胞融合实验 实验过程：实验过程： 细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性 思考思考 1 1、两种细胞能融为一体的原因？、两种细胞能融为一体的原因？ 2 2、影响运动的因素？、影响运动的因素？ 温度温度 3 3、物质跨膜运输吗？、物质跨膜运输吗？ 否否 资料六资料六 时间：时间： 人物：人物： 提出假说：提出假说： 19721972年年 桑格和尼克森桑格和尼克森 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 流动镶嵌模型内容：流动镶嵌模型内容： 1 1、磷脂双分子层磷脂双分子层构成膜的
9、构成膜的基本支架。基本支架。（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的的 亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧） 2 2、蛋白质蛋白质分子有的分子有的镶镶在磷脂双分子层在磷脂双分子层表面，表面，有的部分或全部有的部分或全部嵌嵌 入入磷脂双分子层中，有的磷脂双分子层中，有的贯穿贯穿整个磷脂双分子层。（体现了膜整个磷脂双分子层。（体现了膜 结构内外的结构内外的不对称性不对称性） 3 3、磷脂磷脂分子和分子和大多数的蛋白质大多数的蛋白质分子是可以分子是可以运动运动的，所以细胞的，所以细胞 膜具有膜具有流动性流动性。 4 4、细胞膜、细胞膜外表，外表，有一层由细胞膜
10、上的有一层由细胞膜上的蛋白质与糖蛋白质与糖类结合形成的类结合形成的糖糖 蛋白，叫做糖被蛋白，叫做糖被（糖蛋白有（糖蛋白有保护和润滑保护和润滑作用，糖被与作用，糖被与细胞识别、胞细胞识别、胞 间信息交流间信息交流等有密切联系）等有密切联系） 相同点：相同点： 都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。 不同点：不同点： 1 1、流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是、流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是 不均匀不均匀的（的（镶、嵌入、贯穿镶、嵌入、贯穿）。而三层结构）。而三层结构 模型认为蛋白质模型认为蛋白质均匀分布均匀分布在脂双层的两侧在脂双层的两侧 2
11、 2、流动镶嵌模型强调组成膜的分子是、流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的运动的， 而三层结构认为生物膜是而三层结构认为生物膜是静止结构静止结构 思考：思考： 流动镶嵌模型流动镶嵌模型与与蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白蛋白 质三层结构模型质三层结构模型有何异同？有何异同？ 对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程 1919世纪末，世纪末，欧文顿欧文顿的实验和推论的实验和推论: : 膜是由膜是由脂质脂质组成的组成的 2020世纪初，科学家的化学分析结果指出：世纪初，科学家的化学分析结果指出： 膜主要由膜主要由脂质脂质和和蛋白质蛋白质组成组成 19591959罗伯特森罗伯特森年提出：年提出： 生物膜
12、都由生物膜都由蛋白质蛋白质- -脂脂 质质- -蛋白质蛋白质三层结构三层结构 19701970年，荧光标记小鼠细胞年，荧光标记小鼠细胞 和人细胞融合实验指出：和人细胞融合实验指出： 细胞膜具有细胞膜具有流动性流动性 19721972年年桑格和尼克森桑格和尼克森提出：提出： 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 19251925年，两个科学家用有机溶剂年，两个科学家用有机溶剂 抽提细胞膜中的脂类物质，在水抽提细胞膜中的脂类物质，在水 面形成单分子层，聚拢后测得总面形成单分子层，聚拢后测得总 面积是红细胞膜面积的面积是红细胞膜面积的2 2倍：倍： 脂质分子必然排列为脂质分子必然排列为连连 续的两层续的两层 (
13、 (基本支架基本支架) ) ( (结构蛋白、结构蛋白、 功能蛋白功能蛋白) ) ( (保护、润滑、识别、免疫保护、润滑、识别、免疫) ) 磷脂双分子层磷脂双分子层 蛋白质蛋白质 糖蛋白糖蛋白 三、细胞膜的结构及各部分功能三、细胞膜的结构及各部分功能 1 1、结构、识图：、结构、识图： 细胞融合、精卵结合、细胞融合、精卵结合、质壁分离及复原质壁分离及复原 2 2、各部分功能：、各部分功能： 3 3、结构特点：、结构特点： 具有一定的具有一定的流动性流动性 4 4、具有一定的、具有一定的流动性流动性的原因：的原因： 磷脂磷脂分子和分子和大多数的蛋白质大多数的蛋白质分子是可以分子是可以运动运动的的
14、5 5、流动性流动性的体现（实例）：的体现（实例）： 判断膜的内外？判断膜的内外？ 6 6、功能特点：、功能特点： 选择透过性 选择透过性 回顾：细胞膜的功能：回顾：细胞膜的功能：-4242页页 1.1.将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开 2.2.控制物质控制物质进出进出细胞细胞-选择透过性选择透过性 细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定 3.3.进行细胞间的信息进行细胞间的信息交流交流 注意：注意： 细胞间的信息交流，细胞间的信息交流，大多大多 与细胞膜的结构和功能有关与细胞膜的结构和功能有关 控制物质控制物质进出进出细胞细胞-选择透过性选择透过性
15、1 1）举例：）举例： 3 3）实验：）实验： 4 4）应用：）应用： 2 2）特点：）特点： 核酸不能出核酸不能出 进进-细胞细胞需要需要的营养物质进，不需要的不易进入的营养物质进，不需要的不易进入 出出-细胞代谢废物，分泌蛋白等分泌物细胞代谢废物，分泌蛋白等分泌物 相对性相对性 水无明显变化水无明显变化 水变红水变红 向盛向盛冷水冷水的烧杯中放入鲜艳红色玫瑰花瓣的烧杯中放入鲜艳红色玫瑰花瓣 向盛向盛开水开水的烧杯中做同样的处理的烧杯中做同样的处理 说明：活的细胞能够控制物质说明：活的细胞能够控制物质排出排出细胞细胞 鉴别死细胞和活细胞鉴别死细胞和活细胞 科研上鉴别死细胞和活细胞，常用“科研
16、上鉴别死细胞和活细胞，常用“染色排除法染色排除法”。”。 例如，用例如，用台盼蓝染色台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而，死的动物细胞会被染成蓝色，而 活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。 原理：活的细胞能够控制物质原理：活的细胞能够控制物质进入进入细胞细胞 -选择透过性选择透过性 1 1）细胞分泌物（如激素）通过膜表面的）细胞分泌物（如激素）通过膜表面的受体受体传递信息传递信息 进行细胞的信息交流进行细胞的信息交流 间接间接 直接直接 2 2）通过相邻）通过相邻细胞膜的接触细胞膜的接触传递信息传递信息 3 3）相邻细胞之间形成通道）相邻细胞
17、之间形成通道 ( (如高等植物通过胞间如高等植物通过胞间 连丝来传递信息连丝来传递信息) ) 细细 胞胞 膜膜 结构结构 特点特点 功能功能 成成 分分 结构模型结构模型 具有一定的流动性具有一定的流动性 将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开 控制物质进出细胞控制物质进出细胞( (有选择透过性有选择透过性) ) 进行细胞间的信息交流进行细胞间的信息交流 （共同构成生物膜系统）（共同构成生物膜系统） 主要磷脂主要磷脂 、蛋白质、蛋白质 流动镶流动镶 嵌模型嵌模型 基本骨架：磷脂双分子层基本骨架：磷脂双分子层 镶镶 嵌入嵌入 蛋白质蛋白质 贯穿贯穿 课堂总结课堂总结 还有少量糖类还有少量糖
18、类 实验技术的进步起到了关键性的推动作用。实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如血影的如血影的 制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成；制取和化学成分的鉴定技术使人们认识膜的化学组成； 电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；荧光标电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；荧光标 记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。 没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。 思考：思考：P67 P67 1.1.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过纵观整个人们建立生物膜模型的探索过 程，程，实验
19、技术的进步所起到怎样的作用？实验技术的进步所起到怎样的作用？ 2.2.分析生物膜模型的建立过程中，分析生物膜模型的建立过程中，结构与功能相适结构与功能相适 应是如何得到体现的？应是如何得到体现的？ 不同生物膜的功能是有差异的不同生物膜的功能是有差异的，所以导致生物膜不是所以导致生物膜不是 统一的结构。统一的结构。生物膜中存在生物膜中存在不同种类的蛋白质不同种类的蛋白质，以及蛋，以及蛋 白质在生物膜中的白质在生物膜中的不同分布情况不同分布情况，恰能较好地解释不同，恰能较好地解释不同 结构的生物膜具有不同的生理功能。结构的生物膜具有不同的生理功能。 而构成生物膜的磷而构成生物膜的磷 脂分子和大部分
20、的蛋白质都是可以运动的，导致膜具有脂分子和大部分的蛋白质都是可以运动的，导致膜具有 流动性，这跟生物膜的种种功能又是相适应的。流动性，这跟生物膜的种种功能又是相适应的。 2 2、生物膜的流动镶嵌模型是否就完美无缺了呢？、生物膜的流动镶嵌模型是否就完美无缺了呢？ 1 1、分析生物膜模型的建立和完善过程，你收到那些启示？分析生物膜模型的建立和完善过程，你收到那些启示？ 生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历 程，也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观程，也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观 察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的察到的
21、现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的 假说或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、假说或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、 修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于 它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地 解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。 拓展题拓展题P69P69 生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺不可能完美无缺。人类。人类 对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断对自然界的认识永无止境，随着实验
22、技术的不断 创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜 结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各 种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。 1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素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分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为
23、基本骨架 D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子 课堂练习课堂练习 2.2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ） A A 细胞膜细胞膜 B B 核膜核膜 C C 线粒体膜线粒体膜 C C 叶绿体膜叶绿体膜 3、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型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（决定有着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 4.4.科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞
24、膜的厚度 变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定？变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定？ A.A.是选择透过性膜是选择透过性膜 B.B.具有一定的流动性具有一定的流动性 C.C.具有专一性具有专一性 D.D.具有运输物质的功能具有运输物质的功能 5.5.生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞生生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞生 命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导 中有重要的功能。下列生物结构中，含有糖蛋白的是中有重要的功能。下列生物结构中，含有糖蛋白的是 A.A.类囊体的膜类囊体的膜 B.
25、B.线粒体的膜线粒体的膜 C.C.细胞膜细胞膜 D.D.内质网膜内质网膜 6.6.生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是生物膜的流动镶嵌模型认为生物膜是 以磷脂双分子层为基本骨架以磷脂双分子层为基本骨架 A A B B 蛋白质蛋白质- -脂质脂质- -蛋白质的三层结构蛋白质的三层结构 C C D D 静止的静止的 流动的流动的 7、一分子一分子COCO2 2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入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，共穿过的一相邻细胞叶绿体基质内，共穿过的磷脂分子层磷脂分子层层数是（）层数是（） A 6 B 8 C 10 D 12A 6 B 8 C 10 D
26、 12 8 8、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能进、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能进 行变形运动、穿出小血管壁，吞噬病菌，这些生理过程的行变形运动、穿出小血管壁，吞噬病菌，这些生理过程的 完成都依赖于细胞膜的（完成都依赖于细胞膜的（ ） 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 9 9、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（ ） A A 维生素维生素D D和性激素和性激素 B B 水和尿素水和尿素 C C 氨基酸和葡萄糖氨基酸和葡萄糖 D D 酶和
27、胰岛素酶和胰岛素 10下列哪项叙述不是细胞膜的下列哪项叙述不是细胞膜的结构特点结构特点？（ ） 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 1111人体某些白细胞能进行变形运动人体某些白细胞能进行变形运动、穿出小血管穿出小血管 壁壁，吞噬侵入人体内的病菌吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠这个过程的完成依靠 细胞膜的细胞膜的（ ）。 A A选择透过性选择透过性 B B保护作用保护作
28、用 C C流动性流动性 D D自由扩散自由扩散 13在人和鼠的细胞融合实验中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用两种荧光物分别标记两种抗 体体，使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上使之分别结合到鼠和人的细胞膜表面抗原物质上（如下图如下图）。 实验结果表明实验结果表明，细胞开始融合时细胞开始融合时，人人、鼠细胞的表面抗原鼠细胞的表面抗原“泾渭分泾渭分 明明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就两种抗原就 平均地分布在融合细胞的表面了平均地分布在融合细胞的表面了。请分析回答下面的问题请分析回答下面的问题。 （1）细胞融合的实验表明了组成细胞膜的）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）在细胞融合实验中在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合一种抗体只能与相应的抗原结合，说说 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 特异性特异性 连续两连续两 层排列层排列 细胞膜中还有蛋白质，那么蛋白质又存在于细胞膜中还有蛋白质，那么蛋白质又存在于 什么位置呢？什么位置呢？ 水水
