1、必修1-04-02生物膜的流動鑲嵌模型人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書生物P65本節聚焦：1.生物膜流動鑲嵌模型的基本內容是什么？2.通過分析科學家建立生物膜模型的過程，你對科學的過程和方法有哪些領悟？1.提示：三種材料比較，彈力布提示：三種材料比較，彈力布更能體現細胞膜的柔變性和一定更能體現細胞膜的柔變性和一定的通透性，相對好一些。當然，的通透性，相對好一些。當然，這幾種材料的特點與真實的細胞這幾種材料的特點與真實的細胞膜之間還有不小的差距。膜之間還有不小的差距。2.提示：有條件的話，使用微孔提示：有條件的話，使用微孔塑膠或利用激光給氣球打上微孔塑膠或利用激光給氣球打上微孔都可以作為

2、模型的細胞膜。使用都可以作為模型的細胞膜。使用透析袋也可以。如果制作臨時使透析袋也可以。如果制作臨時使用的模型，利用豬或其他動物的用的模型，利用豬或其他動物的膀胱做細胞膜是更加理想的材料。膀胱做細胞膜是更加理想的材料。P65問題探究從物質的跨膜運輸的實例可以看出，生物從物質的跨膜運輸的實例可以看出，生物膜對物質進出細胞是有選擇性的。為什么膜對物質進出細胞是有選擇性的。為什么生物膜能夠控制物質的進出呢？這與生物生物膜能夠控制物質的進出呢？這與生物膜的結構有什么關系？膜的結構有什么關系？每一種結構都是由化學物質構成的，那么每一種結構都是由化學物質構成的，那么細胞膜具有什么樣的組成成分呢？細胞膜具有

3、什么樣的組成成分呢？ 19世紀末，歐文頓用世紀末，歐文頓用500多種化學多種化學物質對植物細胞的通透性進行上萬次實物質對植物細胞的通透性進行上萬次實驗，發現問題：細胞膜對不同物質的通驗，發現問題：細胞膜對不同物質的通透性不同。透性不同。非脂溶性物質非脂溶性物質脂溶性物質脂溶性物質時間：20世紀初實驗：科學家對哺乳動物紅細胞的細胞膜進行了化學分析成果：確定細胞膜的主要成分的確是脂質和蛋白質。P66思考與討論思考與討論1.最初認識到細胞膜是由脂質組最初認識到細胞膜是由脂質組成的，是通過對現象的推理分析成的，是通過對現象的推理分析得出的。得出的。2.有必要。僅靠推理得出的結論有必要。僅靠推理得出的結

4、論不一定準確，還應通過科學實驗不一定準確，還應通過科學實驗進行檢驗和修正。進行檢驗和修正。1）對膜的化學成分提出假說對膜的化學成分提出假說 膜是由脂質組成的膜是由脂質組成的探索過程探索過程）磷脂和蛋白質是通過什么樣的）磷脂和蛋白質是通過什么樣的排列方式參與膜的構建的？排列方式參與膜的構建的？）科學家是如何得出這一結論的？）科學家是如何得出這一結論的？）為什么磷脂分子在空氣水）為什么磷脂分子在空氣水界面上可以鋪展成單分子層呢？界面上可以鋪展成單分子層呢？親水頭部親水頭部疏水尾部疏水尾部 磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，酸所組成的分子，磷酸磷酸“頭頭”部是親

5、部是親水的，脂肪酸水的，脂肪酸“尾尾”部是疏水的。部是疏水的。 磷脂分子可以在空氣和水的磷脂分子可以在空氣和水的界面上展開為一層界面上展開為一層P66思考與討論思考與討論3.提示：因為磷脂分子提示：因為磷脂分子的的“頭部頭部”親水，所以親水，所以在水在水空氣界面上磷脂空氣界面上磷脂分子是分子是“頭部頭部”向下與向下與水面接觸，尾部則朝向水面接觸，尾部則朝向空氣一面?？茖W家因測空氣一面。科學家因測得單分子層的面積恰為得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的紅細胞表面積的2倍，才倍，才得出膜中的脂質必然排得出膜中的脂質必然排列為連續的兩層這一結列為連續的兩層這一結論。論。實驗：實驗：用丙酮從紅細胞中抽提

6、出脂質，在空氣水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的兩倍。）細胞膜中的）細胞膜中的磷脂分子又為磷脂分子又為什么會排成連什么會排成連續的兩層呢？續的兩層呢？想一想？想一想？親水部分親水部分疏水部分疏水部分磷脂分子磷脂分子內外都有水內外都有水連續連續兩層兩層排列排列）細胞膜中還有蛋白質，那么）細胞膜中還有蛋白質，那么蛋白質又存在于什么位置呢？蛋白質又存在于什么位置呢？ 1959年，羅伯特森利用電鏡，年，羅伯特森利用電鏡，獲得了清晰的細胞膜照片，顯示獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗暗明明暗的三層結構。暗的三層結構。提出靜止模型的觀點提出靜止模型的觀點 蛋白質蛋白質脂質脂質蛋白質（

7、三層結構）蛋白質（三層結構）要點：要點：所有膜結構都相同所有膜結構都相同靜態的結構靜態的結構“蛋白質蛋白質脂質脂質蛋白質蛋白質”三明治模型三明治模型）各種生物膜功能不同，應該結）各種生物膜功能不同，應該結構也不同構也不同）細胞的生長、變形蟲的變形運）細胞的生長、變形蟲的變形運動等現象不好解釋動等現象不好解釋想一想？想一想？變形蟲的變形運動變形蟲的變形運動變形蟲在吞噬草履蟲變形蟲在吞噬草履蟲 隨著新技術的運用，科學家隨著新技術的運用，科學家發現膜蛋白并不是全部鋪在脂質發現膜蛋白并不是全部鋪在脂質的表面，有的蛋白質是鑲嵌在脂的表面，有的蛋白質是鑲嵌在脂質雙分子層中的。質雙分子層中的。小鼠細胞和人細

8、胞融合實驗時間：時間：1970年年 人物：人物：費雷和埃迪登等費雷和埃迪登等實驗：實驗：將人和鼠的細胞膜蛋白質用將人和鼠的細胞膜蛋白質用不同熒光染料標記后融合不同熒光染料標記后融合從而推翻了靜止模型的觀點從而推翻了靜止模型的觀點結論：細胞膜具有流動性結論：細胞膜具有流動性提出新的細胞膜模型提出新的細胞膜模型 1972年，桑格和尼克森提出年，桑格和尼克森提出了流動鑲嵌模型。了流動鑲嵌模型。流動鑲嵌模型的基本內容：流動鑲嵌模型的基本內容：1、細胞膜主要由流動的磷脂雙分子層和、細胞膜主要由流動的磷脂雙分子層和嵌在其中的蛋白質組成。還有少量的多嵌在其中的蛋白質組成。還有少量的多糖。糖。2、磷脂分子以疏

9、水性尾部相對朝、磷脂分子以疏水性尾部相對朝向膜的內側，親水性頭部朝向膜的向膜的內側，親水性頭部朝向膜的外側，組成生物膜的基本骨架；外側，組成生物膜的基本骨架；3、蛋白質或鑲嵌在脂雙層的表面，或蛋白質或鑲嵌在脂雙層的表面，或嵌插在其內部，或橫跨整個磷脂雙分嵌插在其內部，或橫跨整個磷脂雙分子層，表現出分布的不對稱性。子層，表現出分布的不對稱性。糖蛋白的作用：糖蛋白的作用：1有保護和潤滑作用，有保護和潤滑作用，2還與細胞膜表面的識別有密切關系還與細胞膜表面的識別有密切關系4、在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與多糖結合形成的糖蛋白，叫做糖被。有些多糖與磷脂分子結合形成糖脂（2）膜蛋白的運動性）

10、膜蛋白的運動性5、磷脂分子和大多數蛋白質是可以運、磷脂分子和大多數蛋白質是可以運動的，體現了動的，體現了膜的流動性膜的流動性（結構特點）（結構特點）（1）磷脂分子的運動性）磷脂分子的運動性1.提示：在建立生物膜模型的過程提示：在建立生物膜模型的過程中，實驗技術的進步起到了關鍵中，實驗技術的進步起到了關鍵性的推動作用。如電子顯微鏡的性的推動作用。如電子顯微鏡的誕生使人們終于看到了膜的存在；誕生使人們終于看到了膜的存在；冰凍蝕刻技術和掃描電子顯微鏡冰凍蝕刻技術和掃描電子顯微鏡技術使人們認識到膜的內外兩側技術使人們認識到膜的內外兩側并不對稱；熒光標記小鼠細胞與并不對稱；熒光標記小鼠細胞與人細胞的融合

11、實驗又證明了膜的人細胞的融合實驗又證明了膜的流動性等。沒有這些技術的支持，流動性等。沒有這些技術的支持，人類的認識便不能發展。人類的認識便不能發展。P67思考與討論思考與討論2.提示：在建立生物膜模型的過程中，結構與功能相適提示：在建立生物膜模型的過程中，結構與功能相適應的觀點始終引導人們不斷實踐、認識，再實踐、再認應的觀點始終引導人們不斷實踐、認識，再實踐、再認識；使人類一步步接近生物膜結構的真相。例如，不同識；使人類一步步接近生物膜結構的真相。例如，不同生物膜的功能是有差異的。在生命系統中，一般來說，生物膜的功能是有差異的。在生命系統中，一般來說，功能的不同常伴隨著結構的差異，而早期的生物

12、膜模型功能的不同常伴隨著結構的差異，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，這顯然與不同部位的生假定所有的生物膜都是相同的，這顯然與不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。還有，不同膜的厚度也物膜功能不完全相同是矛盾的。還有，不同膜的厚度也不完全一樣。由此促進學者們重新研究脂質和蛋白質相不完全一樣。由此促進學者們重新研究脂質和蛋白質相互作用的問題。一些學者使用了更加先進的技術，運用互作用的問題。一些學者使用了更加先進的技術，運用紅外光譜等技術證明，膜蛋白主要為球形結構。冰凍蝕紅外光譜等技術證明，膜蛋白主要為球形結構。冰凍蝕刻電鏡技術又證明，脂雙層中分布有蛋白質顆粒，這樣刻電鏡技術又證明，

13、脂雙層中分布有蛋白質顆粒，這樣又發展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質，又發展了生物膜模型。生物膜中存在不同種類的蛋白質，以及蛋白質在生物膜中的不同分布情況，恰能較好地解以及蛋白質在生物膜中的不同分布情況，恰能較好地解釋不同結構的生物膜具有不同的生理功能。釋不同結構的生物膜具有不同的生理功能。細細胞胞膜膜結構結構主要成分主要成分結構模型結構模型磷脂、蛋白質磷脂、蛋白質（還有糖蛋白、糖脂）（還有糖蛋白、糖脂）流動流動鑲嵌鑲嵌模型模型覆蓋覆蓋鑲嵌鑲嵌 橫跨橫跨特性特性具有一定的流動性具有一定的流動性基本骨架：磷脂雙分子層基本骨架：磷脂雙分子層蛋白質蛋白質時間科學家科學實驗假說歐文頓用500

14、多種物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗，發現脂質更容易通過細胞膜膜是由脂質組成的兩位荷蘭科學家從細胞膜中提取脂質，鋪成單層分子，面積是細胞膜的2倍細胞膜中脂質為連續的兩層1959年羅伯特森1970年弗雷和埃迪登1972年在新的觀察和實驗證據基礎上提出流動鑲嵌模型1）生物膜以）生物膜以 基本支架；基本支架；2）蛋白質在磷脂雙分子層上的分布方式）蛋白質在磷脂雙分子層上的分布方式3）生物膜具有一定的）生物膜具有一定的 。 磷脂雙分子層磷脂雙分子層鑲在表層、嵌入雙分子層、橫跨雙分層鑲在表層、嵌入雙分子層、橫跨雙分層流動性流動性流動鑲嵌模型的主要內容流動鑲嵌模型的主要內容1.生物膜的組成：生物膜的組成

15、：生物膜是由生物膜是由_和和_組成的。組成的。脂質脂質蛋白質蛋白質2.生物膜的流動鑲嵌模型。生物膜的流動鑲嵌模型。 生物膜的流動模型認為，生物膜的流動模型認為，_構成了膜的基構成了膜的基本骨架；構成生物膜的磷脂具有流動性；大多數蛋白質分本骨架；構成生物膜的磷脂具有流動性；大多數蛋白質分子也是可以運動的。子也是可以運動的。磷脂雙分子層磷脂雙分子層3.糖被的結構及功能。糖被的結構及功能。 糖被是細胞膜的外表，一層由細胞膜上的糖被是細胞膜的外表，一層由細胞膜上的_和和_結合形成的糖蛋白，其作用是結合形成的糖蛋白，其作用是_、_等。等。蛋白質蛋白質糖類糖類細胞識別細胞識別免疫反應免疫反應 下列哪項敘述

16、不是細胞膜的結構特下列哪項敘述不是細胞膜的結構特點？（點？（ ） A細胞膜是選擇透過性膜細胞膜是選擇透過性膜 B細胞膜由磷脂分子和蛋白質分子細胞膜由磷脂分子和蛋白質分子構成構成 C細胞膜的分子結構具有流動性細胞膜的分子結構具有流動性 D有些蛋白質分子可在膜的內外之有些蛋白質分子可在膜的內外之間移動間移動 A 人體某些白細胞能進行變形運動、人體某些白細胞能進行變形運動、穿出小血管壁，吞噬侵入人體內的病菌，穿出小血管壁，吞噬侵入人體內的病菌，這個過程的完成依靠細胞膜的（這個過程的完成依靠細胞膜的（ ）。）。A選擇透過性選擇透過性 B保護作用保護作用 C流動性流動性 D自由擴散自由擴散C 一位細胞學

17、家發現，當溫度升高到一位細胞學家發現，當溫度升高到一定程度時，細胞膜的面積增大而厚度一定程度時，細胞膜的面積增大而厚度變小，其決定因素是細胞膜的（變小，其決定因素是細胞膜的（ ）。）。A結構特點具有流動性結構特點具有流動性 B選擇透過性選擇透過性C專一性專一性 D具有運輸物質的功能具有運輸物質的功能 A 細胞膜的流動鑲嵌模型與蛋白質細胞膜的流動鑲嵌模型與蛋白質脂質脂質蛋白質三層結構模型的最大的不蛋白質三層結構模型的最大的不同是同是A A、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有一定、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有一定的流動性的流動性D D、蛋白質、蛋白質脂質脂質蛋白質三層結構模型蛋白質三層結構模型認為細胞膜具有

18、透過性認為細胞膜具有透過性C C、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有選擇性、流動鑲嵌模型認為細胞膜具有選擇性B B、蛋白質、蛋白質脂質脂質蛋白質三層結構模蛋白質三層結構模型認為細胞膜具有一定的流動性型認為細胞膜具有一定的流動性 在下列幾組化學元素中，構成細胞在下列幾組化學元素中，構成細胞膜所必需的基本元素是（膜所必需的基本元素是（ ）A.CA.C、H H、O O B.CB.C、H H、O O、P P C.CC.C、H H、O O、N N D.CD.C、H H、O O、N N、P P D 構成玉米細胞的細胞膜的主要化學構成玉米細胞的細胞膜的主要化學成分是（成分是（ ）A A、蛋白質和磷酸、蛋白質和磷酸 B B、蛋白質和脂肪、蛋白質和脂肪C C、氨基酸和磷脂、氨基酸和磷脂 D D、蛋白質和磷脂、蛋白質和磷脂 D 科學家將一個細胞的的細胞膜中的科學家將一個細胞的的細胞膜中的磷脂成分抽提出來，并將它在空氣磷脂成分抽提出來，并將它在空氣水界面