高中生物人教版必修一第四章第二节-生物膜的流动镶嵌模型（28张）

(共27张PPT)
是谁,隔开了原始海洋的动荡,
是谁,为我日夜守边防,
是谁,为我传信报安康。
没有你,我——一个小小的细胞
会是何等模样?
第2节生物膜的流动镶嵌模型
在制作真核细胞三维结构模型时，提供给你制作细胞膜的三种材料：塑料袋、普通布和弹力布。
你认为选哪种材料最好?
细胞膜具有以下功能：
1.将细胞与外界环境分隔开
2.选择透过性
3.弹性
结构与功能相适应
多种物质对膜通透性实验
对红细胞膜化学分析
红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍
电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构
蛋白质—脂质—蛋白质
人、鼠细胞融合实验。
新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。
膜是由脂质组成的
膜中含脂质和蛋白质
脂质双层结构
膜具流动性
流动镶嵌模型
1972，桑格和尼克森
1970年
1959年，
罗伯特森
1925年，
两位荷兰
科学家
20世纪初
19世纪末
欧文顿
生物膜结构的探究历程
时间和人物
历史事件
历史结论
19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进
行上万次实验，发现问题：细胞膜对不同物质的通透性不同。
提出假说：膜是由脂质组成的。
溶于脂质的物质：固醇类激素、胆固醇、维生素D、性激素、甘油、
脂肪酸、乙醇（酒精）
高考题：性激素是一种固醇类物质，这主要与：A.膜的骨架磷脂双分子层有关
资料2
20世纪初科学家将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，然后进行化学分析：脂溶性物质能优先通过生物膜，并且生物膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解
化学分析表明：膜中有蛋白质和脂质（组成膜的脂质中磷脂含量最多）
（提示：蛋白酶是生物体内普遍存在的只对蛋白质分解起催化作用的物质，酶具有专一性）
2、对生物膜的探索——蛋白质
1925年
荷兰科学家Gorter和Grendel用丙酮从红细胞中抽提出脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍。
证明：脂质分子必为连续的两层
资料2
设每层的膜面积为S，两层膜面积就为2S，把两层膜展开在水－空气界面上铺成一层，就会形成面积为2S的单层膜。
资料3
想一想：
1磷脂分子在空气-水界面上会怎么样铺展？
亲水“头部”
水
空气
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单分子层。
疏水“尾部”
2、如果磷脂按进了水中，会怎样排列呢？
3、如果磷脂周围全是水，磷脂分子怎样排布最稳固？
4、在细胞膜上的磷脂与最后的情况一样吗？周围是不是都有水？如果情况属实，我们把细胞纵切开，会看到什么情景呢？
水
水
单位膜模型的提出
细胞膜的两侧都有水环境存在，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
推测
三明治模型
1.蛋白质在膜中分布的对称性
2.静态结构
要点：
假说：
罗伯特森:电子显微镜下看到生物膜“暗—亮—暗”
三层结构，生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”构成的三层静态统一结构（三明治模型）。
资料4
蛋白质—脂质—蛋白质模型不能解释的现象
变形虫在吞噬草履虫
白细胞吞噬病菌的过程
单位膜模型无法解释的现象
标本用干冰等冰冻。后用冷刀断开，升温后暴露疏水端断裂面。
蛋白质(
)在磷脂双分子层中。
蛋白质在膜中的分布是（　　　）的
冰冻蚀刻电子显微法
不对称
镶在、嵌入、贯穿
磷脂双分子层疏水端断裂（尾部）
荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验示意图
细胞膜上的蛋白质是可以运动的。细胞膜具有一定的流动性
人细胞和小鼠细胞放在CO2（维持PH值）培养箱在培养一段时间后，用胰蛋白酶处理蛋白质，加灭活的病毒诱导融合，形成融合细胞。观察荧光的颜色和分布，统计嵌合体比例，使用蛋白质抑制剂和ATP抑制剂分别处理融合细胞，无影响。随着温度增加，嵌合体比例增加。
1972年
桑格和尼克森
(1)流动镶嵌模型基本内容:
1、生物膜化学组成：主要由蛋白质和磷脂组成，少量糖类（细胞膜化学组成：主要蛋白质和脂质，少量糖类）
2、生物膜的基本骨架：
磷脂双分子层（亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧）。
3、蛋白质分子存在形态：
有的镶在表面、嵌入、贯穿在磷脂双分子中，磷脂双分子层具有流动性，大多数蛋白质是可以运动的。体现了生物膜的不对称性
4、生物膜的结构特点：一定流动性（生物膜结构在动）
A.变形虫的运动，酶和大分子蛋白质进出细胞
B.白细胞吞噬细菌。（胞吞）
C.精卵细胞的融合，小鼠细胞和人细胞的融合。
D.质壁分离以及复原。
E.囊泡的形成。
F.生物膜厚度的改变，形态的改变
G.分泌蛋白的分泌（胞吐:间接信息交流）
H.动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等
5.生物膜的功能特点：
A.生物膜具有选择透过性的原因:载体蛋白的专一性
B.信息交流功能：外侧：糖蛋白（糖被）和糖脂，具有识别作用。
2.细胞膜结构与功能相关的3个注意点
功能越复杂的膜中，蛋白质数量越多。
细胞膜的组分并不是不可变的，如细胞癌变过程中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)等物质。
细胞膜结构图示中糖蛋白的多糖侧链是判断生物膜内、外侧的依据，多糖侧链所在的一侧为细胞膜外侧，另一侧则为细胞膜内侧。
均匀分布在脂质两侧
有的镶在磷脂双分子层表面有的嵌入磷脂双分子层有的则整个贯穿于磷脂双分子层
蛋白质的分布
否
是
是否具有流动性
脂质和蛋白质
脂质和蛋白质
组成
三层结构模型
流动镶嵌模型
流动镶嵌模型与三层结构模型的比较
1、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
C
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
B
3、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
A
A
C
D
B
知识闯关：第一关
4.人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的
（
C
）
选择透过性
保护作用
流动性
扩散
A
C
D
B
知识闯关：第二关
5.使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（
C
）
磷脂是疏水性
磷脂是亲水性的
磷脂能迅速吸水
磷脂既是疏水性的又是亲水性的
A
C
D
B
知识闯关：第三关
6.细胞膜具有选择透过性，与这一特性密切相关的成分是（?
C
）
磷脂
糖蛋白?
蛋白质?
（分析：磷脂吸收脂溶性物质，蛋白质吸收离子和小分子物质起载体作用）
磷脂、蛋白质
现象观察：19世纪末，欧文顿发现
物质更容易透过细胞膜。
提出假说：
。
实验证明：20世纪初，对膜的化学分析结果指出膜主要由
和
组
成。
提出问题：脂质和蛋白质是怎样形成膜的呢？
实验探究：
1925年
荷兰科学家测得膜单分子层恰为红细胞表面积的2倍，
提出
.
1959年罗伯特森提出的单位膜模型：所有生物膜都由
三
层结构。
提出新问题：如果膜是静态的，细胞的一些复杂功能有怎样解释呢？
组织新探究：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
。
1972年，桑格和尼克森提出了
。
7.回顾：对生物膜结构的探索历程
脂溶性
膜是由脂质组成
脂质
蛋白质
脂质分子排列为连续的两层
蛋白质-脂质-蛋白质
流动性
流动镶嵌模型