生物膜的流动镶嵌模型课件

第二节生物膜的流动镶嵌模型11/5/2022第二节生物膜的流动镶嵌模型11/2/20221

1895年欧文顿

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：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。细胞膜是由脂质组成的实验一欧文顿的实验结论：●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜●根据“相似相溶”（结构相似的物质容易互溶）的原理，欧文顿得出了什么结论?一、对生物膜结构的探索历程11/5/20221895年欧文顿细胞膜是由脂质组成的实验一欧2（1）最初认识到膜是由脂质组成的，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？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？

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。思考与讨论：11/5/2022（1）最初认识到膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还3像这样，仅根据实验现象和有关知识推理得出的结论称为假说，提出假说是实验探究过程中非常重要的一步。假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想象。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。那么，如何提出假说呢？11/5/2022像这样，仅根据实验现象和有关知识推理得出的结论420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。由此，你能做出什么推论？（提出假说）实验二其他科学家的实验推论：细胞膜组成成分中含有脂质和蛋白质。进一步完善：化学分析表明，细胞膜的主要成分是脂质(主要是磷脂)和蛋白质，还含有少量的糖类。（这是对欧文顿实验的进一步验证和完善）11/5/202220世纪初实验二其他科学家的实验推论：细胞膜组成成分中51925年两位荷兰科学家用丙酮(一种有机溶剂，可以溶解磷脂)从人的红细胞中提取磷脂，在空气—水界面上铺成单分子层。测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。实验三荷兰科学家的实验“单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍”说明了什么？（提出假说）细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。假说:问题:11/5/20221925年两位荷兰科学家实验三荷兰科学家的实验“单6磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸所组成的分子。它有一个亲水的磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。亲水“头部”疏水“尾部”（1）为什么磷脂分子在空气-水界面上铺展成单分子层？(2)膜中的两层磷脂分子是如何分布的呢？思考：小资料：11/5/2022磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸所组成7水活动一：请构建磷脂分子在空气——水界面上分布图

因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在空气——水界面上磷脂分子是“头部”朝下与水面接触，“尾部”则朝向空气一面，排列成单分子层。空气11/5/2022水活动一：请构建磷脂分子在空气——水界面上分布图8细胞生活的环境中，内、外均有水，那么磷脂在细胞膜上应当如何分布呢？活动二：尝试构建磷脂分子在细胞膜上的分布图膜外（水）膜内(水）猜想的模型：11/5/2022细胞生活的环境中，内、外均有水，那么磷脂在细胞9

1959年罗伯特森用电子显微镜获得了清晰的细胞膜照片，显示出暗—亮—暗的三层结构。实验四罗伯特森的生物膜模型生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。生物膜是静态的统一结构。他提出了这样一个生物膜模型（提出假说）：11/5/20221959年罗伯特森用电子显微镜获得了清晰的细胞膜照片10

“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模式图这种模型的特点:1、蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的两侧（对称排列）；2、生物膜是静态的统一结构。

这个模型有没有什么局限性？11/5/2022“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模式图这种模型的特点:11变形虫的捕食活动11/5/2022变形虫的捕食活动11/2/202212如果膜是静态的，变形虫还能完成捕食活动吗？由此你推测生物膜具有什么样的特点？

不能，可见静态的“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构模型不能很好地体现膜的功能，生物膜应该是可以流动的。11/5/2022如果膜是静态的，变形虫还能完成捕食活动吗？由此你推测生物膜具13实验表明:实验五荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合实验膜中的蛋白质是可以运动的。11/5/2022实验表明:实验五荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合实验膜中的14科学家还发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而表面积增大，这说明：多种实验证据表明：细胞膜具有流动性细胞膜中的脂质分子也能够运动11/5/2022科学家还发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而表面15将标本用干冰等冰冻后，用冷刀断开，升温后暴露出断裂面。电镜冰冻蚀刻技术实验显示膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的是镶嵌在脂质双分子层中。11/5/2022将标本用干冰等冰冻后，用冷刀断开，升温后暴露161972年桑格和尼克森

在继承前人研究成果的基础上提出了为多数人所接受的流动镶嵌模型。11/5/20221972年桑格和尼克森

在继承前人研究成果17实验一：欧文顿的实验实验二其他科学家的实验实验三荷兰科学家的实验实验四罗伯特森的生物膜模型

实验五人——鼠细胞融合实验及电镜冰冻蚀刻技术膜的主要成分是磷脂和蛋白质探究膜的成分探究分子排列构建相应模型完善模型实验结论（假说）小结11/5/2022实验一：欧文顿的实验实验二其他科学家的实验实验三荷兰181、

构成了膜的基本支架，这个支架具有

。2、蛋白质分子有的

在磷脂双分子层表面，有的部分或全部

磷脂双分子层中，有的

于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也是可以

。3、在细胞膜的外表有一层

，它具有

、

和

等功能。磷脂双分子层流动性镶嵌入贯穿运动的糖蛋白（糖被）润滑保护识别二、流动镶嵌模型的基本内容11/5/20221、构成了膜的基19

糖蛋白（糖被）分布在细胞膜外表面，作用：1、有保护和润滑作用，2、还与细胞表面的识别有密切关系11/5/2022糖蛋白（糖被）分布在细胞膜外表面，201.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巩固练习C11/5/20221.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213.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2.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B一定的流动性C主动运输D选择透过性AB11/5/20223.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22谢谢！11/5/2022谢谢！11/2/202223第二节生物膜的流动镶嵌模型11/5/2022第二节生物膜的流动镶嵌模型11/2/202224

1895年欧文顿

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：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。细胞膜是由脂质组成的实验一欧文顿的实验结论：●不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜●根据“相似相溶”（结构相似的物质容易互溶）的原理，欧文顿得出了什么结论?一、对生物膜结构的探索历程11/5/20221895年欧文顿细胞膜是由脂质组成的实验一欧25（1）最初认识到膜是由脂质组成的，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？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？

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。思考与讨论：11/5/2022（1）最初认识到膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还26像这样，仅根据实验现象和有关知识推理得出的结论称为假说，提出假说是实验探究过程中非常重要的一步。假说的提出要有实验和观察的依据，同时还需要严谨的推理和大胆的想象。假说需要通过观察和实验进一步验证和完善。那么，如何提出假说呢？11/5/2022像这样，仅根据实验现象和有关知识推理得出的结论2720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。由此，你能做出什么推论？（提出假说）实验二其他科学家的实验推论：细胞膜组成成分中含有脂质和蛋白质。进一步完善：化学分析表明，细胞膜的主要成分是脂质(主要是磷脂)和蛋白质，还含有少量的糖类。（这是对欧文顿实验的进一步验证和完善）11/5/202220世纪初实验二其他科学家的实验推论：细胞膜组成成分中281925年两位荷兰科学家用丙酮(一种有机溶剂，可以溶解磷脂)从人的红细胞中提取磷脂，在空气—水界面上铺成单分子层。测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍。实验三荷兰科学家的实验“单分子层的面积恰好为红细胞表面积的2倍”说明了什么？（提出假说）细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。假说:问题:11/5/20221925年两位荷兰科学家实验三荷兰科学家的实验“单29磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸所组成的分子。它有一个亲水的磷酸“头”部，和一个疏水的脂肪酸的“尾”部。亲水“头部”疏水“尾部”（1）为什么磷脂分子在空气-水界面上铺展成单分子层？(2)膜中的两层磷脂分子是如何分布的呢？思考：小资料：11/5/2022磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸所组成30水活动一：请构建磷脂分子在空气——水界面上分布图

因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在空气——水界面上磷脂分子是“头部”朝下与水面接触，“尾部”则朝向空气一面，排列成单分子层。空气11/5/2022水活动一：请构建磷脂分子在空气——水界面上分布图31细胞生活的环境中，内、外均有水，那么磷脂在细胞膜上应当如何分布呢？活动二：尝试构建磷脂分子在细胞膜上的分布图膜外（水）膜内(水）猜想的模型：11/5/2022细胞生活的环境中，内、外均有水，那么磷脂在细胞32

1959年罗伯特森用电子显微镜获得了清晰的细胞膜照片，显示出暗—亮—暗的三层结构。实验四罗伯特森的生物膜模型生物膜是由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子。生物膜是静态的统一结构。他提出了这样一个生物膜模型（提出假说）：11/5/20221959年罗伯特森用电子显微镜获得了清晰的细胞膜照片33

“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模式图这种模型的特点:1、蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的两侧（对称排列）；2、生物膜是静态的统一结构。

这个模型有没有什么局限性？11/5/2022“蛋白质-脂质-蛋白质”三层结构模式图这种模型的特点:34变形虫的捕食活动11/5/2022变形虫的捕食活动11/2/202235如果膜是静态的，变形虫还能完成捕食活动吗？由此你推测生物膜具有什么样的特点？

不能，可见静态的“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构模型不能很好地体现膜的功能，生物膜应该是可以流动的。11/5/2022如果膜是静态的，变形虫还能完成捕食活动吗？由此你推测生物膜具36实验表明:实验五荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合实验膜中的蛋白质是可以运动的。11/5/2022实验表明:实验五荧光标记的小鼠细胞与人细胞融合实验膜中的37科学家还发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而表面积增大，这说明：多种实验证据表明：细胞膜具有流动性细胞膜中的脂质分子也能够运动11/5/2022科学家还发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而表面38将标本用干冰等冰冻后，用冷刀断开，升温后暴露出断裂面。电镜冰冻蚀刻技术实验显示膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的是镶嵌在脂质双分子层中。11/5/2022将标本用干冰等冰冻后，用冷刀断开，升温后暴露391972年桑格和尼克森

在继承前人研究成果的基础上提出了为多数人所接受的流动镶嵌模型。11/5/20221972年桑格和尼克森

在继承前人研究成果40实验一：欧文顿的实验实验二其他科学家的实验实验三荷兰科学家的实验实验四罗伯特森的生物膜模型

实验五人——鼠细胞融合实验及电镜冰冻蚀刻技术膜的主要成分是磷脂和蛋白质探究膜的成分探究分子排列构建相应模型完善模型实验结论（假说）小结11/5/2022实验一：欧文顿的实验实验二其他科学家的实验实验三荷兰411、

构成了膜的基本支架，这个支架具有

。2、蛋白质分子有的

在磷脂双分子层表面，有的部分或全部

磷脂双分子层中，有的

于整个磷脂双分子层。大多数蛋白质也是可以

。3、