人教版必修1第4章第2节生物膜的流动镶嵌模型（共58张PPT）

课件58张PPT。 　在制作真核细胞三维结构模型活动中，根据细胞膜结构与功能相适应的观点，用哪一种材料做细胞膜，更适于体现细胞膜的功能？塑料袋、普通皮、弹力布新课导入选择依据？1.细胞膜是一层很薄的膜，是细胞这个生 命系统的边界。
2.细胞膜能够控制物质的进出，让一部分物质通过，其他物质不能通过。
3.细胞膜具有一定的伸缩性（通过质壁分离与复原实验）。 　 三种材料相比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性。生物膜的结构第2节 生物膜的流动镶嵌模型一、对生物膜结构的探索历程二、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?，举例说明生物膜具有的流动性的特点?，通过分析科学家建立生物膜模型的过程阐述科学发展的一般规律。?教学目标知识目标能力目标　　分析科学家建立生物膜结构模型过程，尝试提出问题，大胆作出假设?，发挥空间想象能力，构建细胞膜的空间立体结构。情感态度与价值观目标　　使学生树立生物结构与功能相适应的生物学辨证观点，培养学生严谨的推理和大胆想象能力?，认识到技术的发展在科学研究中的作用，尊重科学且用发展的观点看待科学、树立辨证的科学观。?重点难点教学重难点流动镶嵌模型的基本内容。　　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，生物膜的空间立体结构?，生物膜的流动性特点。 假如进入“时光隧道”，此刻的你回到19世纪，将有幸和各位科学家一起研究细胞膜的结构，高兴吗？一、对生物膜结构的探索历程 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。19世纪末“欧文顿实验”材料１不溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜提出：膜是由脂质组成的。 化学分析表明：膜的成分主要是脂质和蛋白质。 20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。材料２ 1925年荷兰科学家Gorter和Grendel用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺成单层分子。发现展开层后的脂单层面积是红细胞的表面积的2倍。 实验思考: 从以上实验我们可以得出什么结论?材料３得出结论：细胞膜中的磷脂是双层的。空气 水观察在水中的分布情况： 1. 最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？　　从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的。思考与讨论 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，通过鉴定能更准确地说明问题。 那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离和鉴定呢当时的技术不能实现？ 3. 磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸头不是亲水的，脂肪酸尾部是疏水的。为什么磷脂在空气——水界面上铺展成单分子层?

科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论？磷脂分子的结构亲水疏水 因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“头部”向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。
科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。 1959年罗伯特森（J.D.Robertsen）在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。 20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质，但直到50年代，电子显微镜的诞生，科学家用它来观察细胞膜。细胞膜的结构的电镜照片 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。 把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜功能的多样性相矛盾.新技术带来的新模型 随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究，科学家发现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。 1970年Larry Frye等科学家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，在37℃下经过40分钟，发现两种荧光抗体均匀分布。实验人细胞鼠细胞杂交细胞荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合试验示意图实验表明：细胞膜具有流动性。 2. 根据已有的生物知识或生活经验，你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。 在新的观察和实验证据的基础上，又有学者提出一些关于生物膜的分子结构模型。其中，1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型为大多数人所接受。桑格和尼克森在继承中创新提出流动镶嵌模型细胞膜的组成成分？
细胞膜的基本支架？
蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布的？
细胞膜的结构特点和功能特点？二、流动镶嵌模型的基本内容1、膜的组成成分：
主要是磷脂和蛋白质，还有少量的糖类。
2、膜的基本支架: 磷脂双分子层。（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧） 3、蛋白质分子的位置: 蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。（体现了膜结构内外的不对称性） 蛋白质分子的位置蛋白质分子 根据蛋白质和膜的结合程度的不同，分为整合蛋白（内在蛋白）和周边蛋白（外在蛋白）两类。 整合蛋白约占膜蛋白总量的70%，各种蛋白质在膜的分不是不对称的。膜蛋白的功能不仅是机械支持作用，而且在物质运输、受体、抗原和酶等方面起着重要作用。4、细胞膜的结构特点和功能特点: 结构特点：
（1）膜结构的不对称性和不均匀性（将膜蛋白分为外在蛋白和内在蛋白，并且指出蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不均匀的）
（2）膜结构的流动性（认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，生物膜是流动的脂质双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列组成） 生物膜的功能特点是具有选择透过性，即允许细胞所需物质进入，不需要的则不能进入，起选择作用的是细胞膜上的载体蛋白。载体蛋白的结构具有多样性，不同载体蛋白只能选择吸收相应种类物质，故细胞膜上载体蛋白种类、数量影响模的选择透过性。 功能特点：选择透过性。 膜的功能是由蛋白与蛋白、蛋白与脂质、脂质与脂质之间复杂的相互作用实现的。 我们已经知道：生物膜的结构特性是流动性，功能特性是选择透过性那么结构和功能有什么关系？思考生物膜的结构和功能是相适应的。 （1）细胞膜的内外均为水环境，磷脂分子构成疏水端相对、亲水端朝向水环境的双分子层，有利于细胞膜内外正常进行物质交换。磷脂分子相互之间不连接，磷脂分子中的2分子脂肪酸总有一个是不饱和的链，因此脂肪酸长链在双键处发生弯折。当分子旋转时会使相邻分子发生位移，有可能制造出一个瞬间的缝隙，为物质扩散创造了机会，而且分子始终处于运动中，因而使细胞膜呈液态流动状。细胞膜流动性对细胞正常的生命活动是至关重要的：水分子等细胞所需的小分子能自由进出细胞；被选择吸收的大分子可通过膜泡方式进出细胞；如果流动性下降过多，细胞膜膜黏度增加，附着其上的酶将会失去活性，细胞膜的各种活动将难于进行。 （2）离子或有些小分子等不能直接透过细胞膜，但它们能与膜上某些蛋白质发生作用，导致相关蛋白质分子发生临时性改变。这些蛋白质会出现临时“隧道”或发生穿膜运动，使相应的离子或小分子有机会通过细胞膜。膜上的这些蛋白质分子被称作载体，是专一性运输特定物质的工具，细胞膜的选择性就是由其上的蛋白质载体决定的。有的膜蛋白能催化与膜有关的生化反应；有的膜蛋白则是激素或其他活性物质的受体。膜蛋白是膜功能的主要体现者，不同膜上的蛋白质的具体种类是不同的，所以其生理功能也不同，如叶绿体膜、线粒体膜、内质网膜等。 5.另外，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。除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂类分子结合成的糖脂。 糖被与细胞识别、免疫反应、胞间信息交流和血型决定等有密切联系小提示 细胞膜的化学成分主要是磷脂和蛋白质，此外，还有少量糖类。其中，脂质约占总量的50%，蛋白质约占40%，糖类约占2%~10%。 1. 在建立生物模型的过程中，实验技术的进步起到 怎样的作用？ 在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用：
如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；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。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。思考与讨论 结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识；使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。 2. 在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点是如何体现的？还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。 1972年，桑格和_______提出了______________ 。 1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有__________； 1959年罗伯特森提出的“三明治”结构模型：所有生物膜都由_______________________三层结构； 20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由_______________组成； 19世纪末，欧文顿的实验和推论：
膜由_____组成的；一、对生物膜结构的探索历程脂质脂质和蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质流动性尼克森流动镶嵌模型课堂小结二、流动镶嵌模型的基本内容结构组成决定 高考链接 （2008 天津）下列有关生物膜的叙述，正确的是（ ）A. 大鼠脾细胞与兔造血干细胞的细胞膜能够发生融合 B. 用蛋白酶处理生物膜可改变其组成，不改变通透性 C. 在生长激素的合成和分泌过程中，生物膜只发生结构上的联系D. 兴奋在神经纤维上传导和在神经元间传递时，生物膜发生的变化是相同的A 解析：综合考察生物膜知识。生物膜由脂质分子和蛋白质分子组成，蛋白质可作为载体，若用蛋白酶处理，会改变细胞膜的选择透过性。在生长激素合成和分泌过程中，生物膜不仅发生结构上的联系，也发生功能上的联系。如线粒体提供能量，生长激素是蛋白质，核糖体作为“合成车间”，内质网作为“运输通道”，高尔基体加工修饰。兴奋在神经纤维上传导时，生物膜的电位变化是兴奋部位为外负内正，未兴奋部位为外正内负，兴奋在神经元间传递时，化学递质经突触前膜、突触间隙，作用于突触后膜，通过突触前膜是因为生物膜具有一定的流动性，由于突触后膜上的受体接受了化学信号，从而转变为电信号。 （06年上海）何种特性使得磷脂特别适于形成细胞膜（ ）
A. 它们是疏水的
B. 它们是亲水的
C. 它们吸水迅速
D. 它们既是亲水的，又是疏水的 D 解析：考察了细胞膜结构的有关知识。细胞膜主要由脂类和蛋白质构成，此外，还有很少量的糖类。液态镶嵌模型学说认为：细胞膜以液态脂质双分子层为基本支架，其中镶嵌有不同分子结构、不同生理功能的蛋白质分子。脂质双分子层中磷脂分子的一端为亲水性，朝向细胞膜的外表面和内表面；另一端为疏水性，朝向双分子层内部而相对排列。膜脂质的这种结构使它具有较好的稳定性和流动性。 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 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 C. 流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性 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 课堂练习A2. 脂质能够优先通过细胞膜，这是因为（ ）
A. 细胞膜以磷脂双分子层为支架
B. 细胞膜上有搬运脂质物质的载体蛋白
C. 细胞膜外有一层糖蛋白
D. 磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动A 3. 变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一生理过程的完成依赖于细胞膜的（ ）A. 保护作用
B. 一定的流动性
C. 全透性
D. 信息交流B4. 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
B. 细胞膜上磷脂是静止的，蛋白质具有流动性
C. 细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性
D. 细胞膜上蛋白质是静止的，磷脂具有流动性C 5. 下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是（ ）A. 葡萄糖
B. 蛋白质
C. 甘油
D. 无机盐离子C 6.一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共穿过的生物膜层数是（ ）A. 5

B. 6

C. 7
D. 8B A. 磷脂分子　　　
　B. 糖蛋白
　C. 载体蛋白　　
　D. 糖蛋白和载体蛋白 7. 决定细胞膜具有选择透过性的主要物质基础是（ ）C 基础题

1、细胞膜太薄了，光学显微镜下看不见，而19世纪时还没有电子显微镜，学者们只好从细胞膜的生理功能入手进行探究。
2、脂质和蛋白质。习题答案 3、这两种结构模型都认为，组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质，这是它们的相同点。不同点是：（1）流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中的分布是不均匀的，有些横跨整个脂双层，有些部分或全部嵌入脂双层，有些则镶嵌在脂双层的内外两侧表面；而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧。（2）流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的；而三层结构模型认为生物膜是静态结构。
4、D 拓展题
1、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。科学家根据观察到的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、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，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。 2、生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，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种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。