必修1-04-02生物膜的流动镶嵌模型人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书生物P65本节聚焦：1.生物膜流动镶嵌模型的基本内容 是什么？2.通过分析科学家建立生物膜模 型的过程，你对科学的过程和方 法有哪些领悟？1.提示：三种材料比较，弹力布更能体 现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相 对好一些。当然，这几种材料的特点与 真实的细胞膜之间还有不小的差距。2.提示：有条件的话，使用微孔塑胶或 利用激光给气球打上微孔都可以作为模 型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果 制作临时使用的模型，利用猪或其他动 物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。P65问题探究从物质的跨膜运输的实例可以看出，生物膜对物质进出细胞是有选择性的。为什么生物膜能够控制物质的进出呢？这与生物膜的结构有什么关系？每一种结构都是由化学物质构成的，那么细胞膜具有什么样的组成成分呢？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。非脂溶性物质脂溶性物质时间：20世纪初 实验：科学家对哺乳动物红细胞的细 胞膜进行了化学分析红细胞的细胞膜红细胞的细胞膜成果：确定细胞膜的主要成分的确是 脂质和蛋白质。P66思考与讨论1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析 得出的。2.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。1）对膜的化学成分提出假说 膜是由脂质组成的探索过程）磷脂和蛋白质是通过什么样的 排列方式参与膜的构建的？）科学家是如何得出这一结论的？）为什么磷脂分子在空气水 界面上可以铺展成单分子层呢？亲水头部疏水尾部磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷 酸所组成的分子，磷酸“头”部是亲水 的，脂肪酸“尾”部是疏水的。磷脂分子可以在空气和水的 界面上展开为一层P66思考与讨论3.提示：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。实验：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。）细胞膜中的 磷脂分子又为 什么会排成连 续的两层呢？想一想？亲水部分 疏水部分磷脂分子内外都有水连续 两层 排列）细胞膜中还有蛋白质，那么 蛋白质又存在于什么位置呢？1959年，罗伯特森利用电镜， 获得了清晰的细胞膜照片，显示 暗明暗的三层结构。提出静止模型的观点蛋白质脂质蛋白质（三层结构）要点：所有膜结构都相同静态的结构“蛋白质脂质蛋白质”三明治模型）各种生物膜功能不同，应该结构也不同）细胞的生长、变形虫的变形运动等现象不好解释想一想？变形虫的变形运动变形虫在吞噬草履虫随着新技术的运用，科学家 发现膜蛋白并不是全部铺在脂质 的表面，有的蛋白质是镶嵌在脂 质双分子层中的。小鼠细胞和人细胞融合实验时间：1970年 人物：费雷和埃迪登等 实验：将人和鼠的细胞膜蛋白质用 不同荧光染料标记后融合从而推翻了静止模型的观点结论：细胞膜具有流动性提出新的细胞膜模型1972年，桑格和尼克森提出 了流动镶嵌模型。流动镶嵌模型的基本内容： 1、细胞膜主要由流动的磷脂双分子 层和嵌在其中的蛋白质组成。还有 少量的多糖。2、磷脂分子以疏水性尾部相对朝向膜的内侧，亲水性头部朝向膜的 外侧，组成生物膜的基本骨架；3、蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或 嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分 子层，表现出分布的不对称性。糖蛋白的作用：1有保护和润滑作用，2还与细胞膜表面的识别有密切关系4、在细胞膜的外表，有一层由细 胞膜上的蛋白质与多糖结合形成的糖 蛋白，叫做糖被。有些多糖与磷脂分 子结合形成糖脂（2）膜蛋白的运动性5、磷脂分子和大多数蛋白质是可以运 动的，体现了膜的流动性（结构特点）（1）磷脂分子的运动性1.提示：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。P67思考与讨论2.提示：在建立生物膜模型的过程中，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。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。细 胞 膜结构主要成分结构模型磷脂、蛋白质（还有糖蛋白、糖脂）流动 镶嵌 模型覆盖 镶嵌 横跨特性具有一定的流动性基本骨架：磷脂双分子层蛋白质时间科学家科学实验假说1919世纪世纪 末末欧文顿用500多种物质对植物细胞进行 上万次的通透性实验，发现脂 质更容易通过细胞膜膜是由脂质组 成的19251925年年两位荷兰 科学家从细胞膜中提取脂质，铺成单 层分子，面积是细胞膜的2倍细胞膜中脂质 为连续的两层1959年罗伯特森在电镜下看到细胞膜由在电镜下看到细胞膜由“蛋白蛋白 质质脂质脂质蛋白质蛋白质”的三层结的三层结 构构成构构成生物膜为三层生物膜为三层 静态统一结构静态统一结构1970年弗雷和埃迪登分别用绿色和红色荧光染料标分别用绿色和红色荧光染料标 记两种细胞的蛋白质，并将两记两种细胞的蛋白质，并将两 细胞融合，发现荧光均匀细胞融合，发现荧光均匀细胞膜具有流细胞膜具有流 动性动性1972年桑格和桑格和 尼克森尼克森在新的观察和实验证据基础上提出流动镶嵌 模型1）生物膜以 基本支架；2）蛋白质在磷脂双分子层上的分布方式3）生物膜具有一定的 。磷脂双分子层镶在表层、嵌入双分子层、横跨双分层流动性流动镶嵌模型的主要内容1.生物膜的组成：生物膜是由_和_组成的。脂质蛋白质2.生物膜的流动镶嵌模型。生物膜的流动模型认为，_构成了膜的基 本骨架；构成生物膜的磷脂具有流动性；大多数蛋白质分 子也是可以运动的。磷脂双分子层3.糖被的结构及功能。糖被是细胞膜的外表，一层由细胞膜上的_ 和_结合形成的糖蛋白，其作用是_、 _等。蛋白质 糖类细胞识别 免疫反应下列哪项叙述不是细胞膜的结构特 点？（ ）A细胞膜是选择透过性膜B细胞膜由磷脂分子和蛋白质分子 构成C细胞膜的分子结构具有流动性D有些蛋白质分子可在膜的内外之 间移动A人体某些白细胞能进行变形运动、 穿出小血管壁，吞噬侵入人体内的病菌 ，这个过程的完成依靠细胞膜的（ ）。A选择透过性 B保护作用 C流动性 D自由扩散C一位细胞学家发现，当温度升高到 一定程度时，细胞膜的面积增大而厚度 变小，其决定因素是细胞膜的（ ） 。A结构特点具有流动性 B选择透过性C专一性 D具有运输物质的功能 A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在下列几组化学元素中，构成细胞 膜所必需的基本元素是（ ）A.C、H、O B.C、H、O、P C.C、H、O、N D.C、H、O、N、PD构成玉米细胞的细胞膜的主要化学 成分是（ ）A、蛋白质和磷酸 B、蛋白质和脂肪C、氨基酸和磷脂 D、蛋白质和磷脂D科学家将一个细胞的的细胞膜中的 磷脂成分抽提出来，并将它在空气 水界面上铺成单分子层，发现这个单分 子层的表面积，相当于原来细胞膜表面 积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上 的分布状况是（ ）A、单层排列 B、均匀稀疏排列 C、双层排列 D、均匀紧密排列C组成细胞膜的磷脂和蛋白质分子的 排布有下述特点，其中描述细胞膜基本 支架特征是（ ）A、膜两侧的分子结构和性质不尽相同 B、磷脂分子排布成双分子层 C、蛋白质分子附着和镶嵌于脂质分子层 中 D、蛋白质和磷脂分子具有相对侧向流动 性BA 、保护作用 B、 一定的流动性 C 、全透性 D、信息交流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