人教版教学课件人教版必修一分子与细胞第三章细胞的基本结构第2节生物膜的流动镶嵌模型

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1、水水 乙酸乙酯乙酸乙酯你需要什么物质来鉴定膜中的成分？酶酶时间：20世纪初实验：科学家发现，细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，还会被蛋白酶分解。磷酸磷酸亲水亲水头部头部脂肪脂肪酸链酸链疏水疏水尾部尾部 时间：1917年 实验：朗姆瓦发现磷脂分子在空气与水的界面上排列为单层，而且每个磷脂分子的头部浸入水中，尾部浮于水面。磷脂分子磷脂分子头头尾尾请请构建磷脂分子在水构建磷脂分子在水空气界面中分布的模型空气界面中分布的模型磷脂分子排列为单分子层磷脂分子排列为单分子层磷脂分子在细胞膜上的排列是不是也是单层的呢？时间：时间：19251925年年实验：荷兰科学家从人的红细胞膜中提取脂质，在空气实验：荷兰科

2、学家从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积约为红细胞表面积的胞表面积的2 2倍倍结论：结论：细胞膜中的脂质（磷脂）分子细胞膜中的脂质（磷脂）分子排列为连续的两层排列为连续的两层请请构建细胞膜中磷脂分子的排布模型构建细胞膜中磷脂分子的排布模型时间：时间：19591959年年实验：实验：罗伯特森用电镜了观罗伯特森用电镜了观察到了清晰的细胞膜照察到了清晰的细胞膜照片，看到了片，看到了暗亮暗暗亮暗的三层结构。的三层结构。生物膜为生物膜为蛋白质脂质蛋蛋白质脂质蛋白质白质三层统一的静态结构三层统一的静态结构1.膜由蛋白质

3、和脂质构成膜由蛋白质和脂质构成2.呈蛋白质呈蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构蛋白质三层结构3.静态的统一结构静态的统一结构特别提示：“单位膜”模型内容：膜主要是由脂质(磷脂为主)和蛋白质组成。磷脂是一种兼性分子，一端是由磷酸构成的极性“头部”，具有亲水性；另一端是由两条脂肪酸长链构成的非极性“尾部”，具有疏水性。磷脂分子呈双层排列，疏水性的尾部向内，亲水性的头部向外，与蛋白质分子结合，呈蛋白质脂质蛋白质三层结构，又称“三明治”结构模型。如下图所示：膜中的蛋白质全部覆盖在磷脂分子表面吗？膜中的蛋白质全部覆盖在磷脂分子表面吗？蛋白质蛋白质 、在磷脂双分子层中在磷脂双分子层中镶镶贯穿贯穿嵌嵌蛋白质蛋白质

4、蛋白质蛋白质细胞膜的模型细胞膜的模型 根据已有的生物知识或生活经验，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你能列举哪些证明细胞膜具有流动性的证据。的证据。白细胞吞噬细菌的过程；白细胞吞噬细菌的过程；变形虫的伪变形虫的伪足运动现象；足运动现象；受精时细胞的融合过程；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；单位膜模型无单位膜模型无法解释的现象法解释的现象红色荧光染料红色荧光染料标记标记人细胞表面蛋白质人细胞表面蛋白质细胞融合细胞融合绿色荧光染料绿色荧光染料标记标记鼠细胞表面蛋白质鼠细胞表面蛋白质373740min40min时间：

5、时间：19701970年年得出结论：得出结论：细胞膜上的蛋白质具有流动性细胞膜上的蛋白质具有流动性实验：实验：时间：时间：19701970年年 实验：弗雷和埃迪登实验：弗雷和埃迪登(Frye(Frye 和和 Edidin)Edidin)将人和鼠的细胞将人和鼠的细胞膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，让两种细胞融合，杂交细膜蛋白分别用红、绿荧光标记后，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，放置一段时间后胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种颜色的荧光均匀分布。发现两种颜色的荧光均匀分布。结论：结论：细胞膜具有细胞膜具有流动性流动性 时间：时间：1972197

6、2年年 桑格桑格(S.J.Singer)(S.J.Singer)和尼克森和尼克森(G.Nicolson)(G.Nicolson)提出了新的生物提出了新的生物膜模型膜模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。，为多数人所接受。时间：时间：19721972年年 桑格桑格(S.J.Singer)(S.J.Singer)和尼克森和尼克森(G.Nicolson)(G.Nicolson)提出了新的生物提出了新的生物膜模型膜模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型，为多数人所接受。，为多数人所接受。流动镶嵌模型的基本内容:3 3、蛋白质分子存在形态：、蛋白质分子存在形态：有镶在表面、嵌入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子

7、有镶在表面、嵌入、贯穿三种，外侧的蛋白质分子与糖类结合形成糖被。与糖类结合形成糖被。体现了生物膜的体现了生物膜的不对称性。不对称性。存在部位存在部位:作作 用用:膜的组分膜的组分各组分如何排列各组分如何排列各组分运动特点各组分运动特点流动镶嵌模型流动镶嵌模型讨论：讨论：生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？是不是就完美无缺了呢？讨论：讨论：1.1.生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢？2.2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技术的进步所起到怎样的作用的进步所起到怎样的作

8、用?3.3.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应是如何体现的如何体现的？流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，但它无法完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一完美地回答生物膜的所有功能。所以后来不断提出一些新的模型，如些新的模型，如WallachWallach于于19751975年提出年提出晶格镶嵌晶格镶嵌模型；模型；JainJain和和WhiteWhite于于19771977年提出年提出板块镶嵌板块镶嵌模型等。迄今为模型等。迄今为止，已提出的生物膜结构模型达几十种之多。生物膜止，已提出的生物膜结

9、构模型达几十种之多。生物膜的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型的结构模型虽然有很多种，但被广泛接受的结构模型基本内容是趋向一致的，其要点和特点基本相同，主基本内容是趋向一致的，其要点和特点基本相同，主要包括要包括膜的分子组成和结构特征膜的分子组成和结构特征。2003年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美年度诺贝尔化学奖授予两名研究膜蛋白的美国科学家，这是自国科学家，这是自1991年来诺贝尔奖第三次颁发年来诺贝尔奖第三次颁发给与细胞膜蛋白质有关的研究成果给与细胞膜蛋白质有关的研究成果。皮特皮特阿格雷阿格雷罗德里克罗德里克麦金农麦金农1 1、细胞膜的细胞膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型与与蛋

10、白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质三层结构模型的最大的三层结构模型的最大的不同不同是是A A、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有一定的流动性课堂反馈课堂反馈D D、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有透过性胞膜具有透过性C C、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性、流动镶嵌模型认为细胞膜具有选择性B B、蛋白质、蛋白质脂质脂质蛋白质三层结构模型认为细蛋白质三层结构模型认为细胞膜具有一定的流动性胞膜具有一定的流动性2 2、变形虫的任何部位都能伸出伪足，这一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生理过程的完成

11、依赖于细胞膜的A A、保护作用、保护作用 B B、一定的流动性一定的流动性C C、全透性、全透性 D D、信息交流、信息交流3 3、下列物质中最容易通过细胞膜进入细下列物质中最容易通过细胞膜进入细胞的是胞的是A A、葡萄糖、葡萄糖 B B、蛋白质、蛋白质 C C、甘油、甘油 D D、无机盐离子、无机盐离子谢谢1知识与技能(1)简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。(2)举例说明生物膜具有流动性特点。(3)尝试利用废旧物制作生物膜模型。(4)通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐述科学发现的一般规律。学习目标2过程与方法(1)通过分析科学家建立生物膜模型的过程，尝试提出问题，作出假设。(2)发挥空

12、间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构。3情感态度与价值观(1)生物膜结构的研究是立足于生物膜所具有的功能特点上开展的，树立生物结构与功能相适应的生物学辩证观点。(2)正确认识科学价值观，理解假说的提出要有实验和观察的依据，需要有严谨的推理和大胆的想象，并通过实验进一步验证。(3)正确认识技术在科学研究中所起的作用。一、科学家对生物膜结构的探索历程时间人物实验依据结论或假说19世纪末欧文顿对植物细胞进行通透性实验，发现_更容易通过细胞膜膜是由_组成的20世纪初对哺乳动物红细胞的膜进行化学分析膜的主要成分是_和_1925年荷兰科学家从人的红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表

13、面积的_倍细胞膜中的脂质分子必然排列为_知识清单时间人物实验依据结论或假说1959年罗伯特森电子显微镜下看到细胞膜清晰的_三层结构所有的生物膜都由_三层结构构成，是_的结构1970年_标记的小鼠细胞和人细胞融合实验细胞膜具有_1972年桑格和尼克森新的观察和实验证据提出为大多数人所接受的_模型二、流动镶嵌模型的基本内容1基本构成(1)基 本 支 架：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _，具 有_性。(2)蛋白质分子分布：有的镶在磷脂双分子层的_，有的部分或全部_磷脂双分子层中，有的_整个磷脂双分子层。特点：大多数蛋白质分子可以运动。难点1 生物膜结构的探索历程难点互动特别提示：“单位膜”模型

14、内容：膜主要是由脂质(磷脂为主)和蛋白质组成。磷脂是一种兼性分子，一端是由磷酸构成的极性“头部”，具有亲水性；另一端是由两条脂肪酸长链构成的非极性“尾部”，具有疏水性。磷脂分子呈双层排列，疏水性的尾部向内，亲水性的头部向外，与蛋白质分子结合，呈蛋白质脂质蛋白质三层结构，又称“三明治”结构模型。如下图所示：例119世纪末，欧文顿发现：凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。这种现象是因为()A细胞膜以磷脂分子层为基本支架B细胞膜上有搬运脂质的载体蛋白C细胞膜表面有一层糖蛋白D磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动答案：A解析：细胞膜的主要成分之一是磷脂，根据相似相溶原理，

15、可知脂质物质易通过膜。点拨：此题是生物知识和化学相关知识的综合。变式训练1以下是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子的排列特点，其中描述细胞膜基本支架特征的一项是()A磷脂分子排布成双分子层B膜两侧的分子结构和性质不尽相同C蛋白质分子附着和镶嵌于磷脂分子层中D蛋白质分子和磷脂分子具有一定的流动性答案：A解析：细胞膜的组成成分主要是磷脂和蛋白质。磷脂双分子层构成了细胞的基本支架，由它支持着许多蛋白质分子。这些蛋白质分子可以分为两类：一类蛋白质分子排布在磷脂双分子层的外侧，即镶在膜的表层；另一类蛋白质分子，有的部分嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。难点2 生物膜的流动镶嵌模型1生物膜的结构

16、(1)基本内容磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的，是轻油般的流体。蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面，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，大多数蛋白质分子是可以运动的。(2)模型模型含义：构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都不是静止的，而是运动的。模型阐释细胞膜的不对称性：磷脂双分子层内外两侧蛋白质种类和数量不同；糖类分布在膜的外表面，因此根据糖蛋白的位置可判断细胞膜的内外侧。2生物膜的结构特点具有一定的流动性(1)探索过程：用红色和绿色荧光染料分别标记人细胞和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合，在37下保温40min后，融合细胞上两种荧

17、光点呈均匀分布(如图所示)。(2)实验结论这一实验表明细胞膜的蛋白质分子具有运动性，决定了生物膜具有一定的流动性。(3)生物膜具有流动性特点的生理意义保证了细胞的物质运输、信息交流、运动、变形、分裂、融合等正常生命活动的进行。例2(2009哈尔滨)下图表示细胞膜的亚显微结构模式图，请据图回答：(1)图中B_的性质是由_决定 的。构 成 细 胞 膜 基 本 支 架 的 结 构 是 _。(2)与 细 胞 膜 的 识 别 功 能 有 关 的 结 构 是 _。(3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有_的特性。(4)不同细胞的细胞膜的生理功能不同，主要取决于细胞膜上的哪些结构的不同？_(填写标号)。

18、(5)当血浆中的葡萄糖分子通过细胞膜时，图中B的作用是_。答案：(1)蛋白质遗传物质D磷脂双分子层(2)E糖蛋白(3)流动性(4)B、E(5)载体解析：A代表的是多糖，E代表的是具有识别能力的糖蛋白，C和D分别是指磷脂分子和磷脂双分子层。变式训练2如下图是桑格和尼克森在1972年提出的关于生物膜分子结构的流动镶嵌模型，下列相关叙述错误的是()A图中a与细胞识别有关，细胞的识别是信息传递的过程B图中c分子具有亲水的磷酸头部和疏水的脂肪酸尾部C图中d的分布状态有两种：镶在表面或贯穿于整个磷脂双分子层Db构成膜的基本支架，具有对称性答案：C解析：图中a为糖蛋白，与细胞的识别有关，b为磷脂双分子层，构

19、成膜的基本支架，c是磷脂分子，有亲水的头部和疏水的尾部，d为蛋白质，在膜上呈不对称分布，有的镶在膜表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。证明细胞膜具有流动性的实例有哪些(1)草履虫取食过程中食物泡的形成以及胞肛废渣的排除；(2)变形虫捕食和运动时伪足的形成；(3)白细胞吞噬细菌；(4)胞饮与分泌；(5)受精时细胞的融合过程；(6)动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；(7)细胞杂交时的细胞融合；(8)红细胞通过狭窄毛细血管的变形；知识拓展(9)精子细胞形成精子的变形；(10)酵母菌的出芽生殖中长出芽体；(11)人鼠细胞的杂交实验；(12)变形虫的切割实验；(13)质壁分

20、离和复原实验。细胞膜的流动性为细胞吸收、分泌、修复、融合、运动、捕食、变形、分裂等提供了物质基础。例(2009长沙市)实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明”，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了(如下图)。请分析问答以下问题：(1)细胞融合的实验表明了组成细胞膜的_分子是可以运动的，由此也证明了细胞膜具有_的特点。(2)在细胞融合实验中，一种抗体只能与相应的抗原结合，说明了这类物质在分子结构上具有_性。(3)细胞融合实验若在20条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明_。答案：(1)蛋白质流动性(2)特异(3)

21、温度较高时，蛋白质分子的运动速度较快解析：解答本题要结合文字说明，借助图解，根据问题进行分析作答。变式训练 (2009成都)物质通过细胞膜与膜的流动性有密切关系，为了探究温度对膜的流动性的影响，做了下述实验：分别用红色和绿色荧光剂标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，然后让两个细胞在37下融合，发现40min后，融合细胞膜上的红色和绿色均匀相间分布。有人认为该实验没有完成，请你继续完成探究实验：_；请你指出可以从哪两个方面观察实验结果：(1)_；(2)_。请 预 测 该 实 验 最 可 能 得 出 的 结 论_。答案：分别在温度低于37(如0)、高于37(如60)的条件下重复上述实验(1)相同时间之后，

22、观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上分布的情况(2)比较红色和绿色荧光物质在细胞膜上均匀分布时所需时间的长短在一定温度范围内，随着温度的升高，细胞膜的流动会加快加强1如图所示为细胞膜的亚显微结构模式图，下列有关叙述错误的是()A表示细胞膜外表面有些糖分子与膜蛋白结合为糖蛋白B和大都是运动的C构成细胞膜的基本支架，与物质进出无关D细胞膜为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境随堂练习答案：C解析：此题主要考查构成细胞膜的结构成分及其相应功能。图中为多糖与蛋白质结合而成的糖蛋白，与细胞识别有关，参与细胞间的信息传递。代表细胞膜中的蛋白质分子，它们可镶嵌在膜的表层或嵌插、贯穿于磷脂双分子层中，大多是运动的

23、。是磷脂双分子层，是构成细胞膜的基本支架，脂溶性物质容易进入细胞与细胞膜的脂质成分磷脂分子密切相关。细胞膜使每个细胞与周围环境隔离开，维持着相对稳定的内部环境，保证了细胞内各项生命活动的顺利进行。2下列有关细胞膜的流动镶嵌模型正确的是()A蛋白质覆盖在磷脂分子表面B细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性C细胞膜两侧的分子性质和结构相同D磷脂分子的疏水端朝向两侧，亲水端朝向内侧答案：B解析：在细胞膜的流动镶嵌模型中，磷脂分子和蛋白质是构成膜结构的主要成分，磷脂双分子层构成膜的基本支架，其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧。蛋白质或分布在膜表面，或部分或全部镶嵌在磷脂双分子层中，其

24、中外侧的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白与细胞识别、细胞间信息交流等有密切联系，因此细胞膜两侧的分子性质和结构并不相同。构成膜结构的磷脂分子和蛋白质并不是静止的，而是在膜中可做多种形式的移动。3生物膜上的蛋白质通常与多糖结合成糖蛋白。在细胞的生命活动中，糖蛋白在细胞的识别以及细胞内外的信息传导中有重要的功能。下列生物结构中，糖蛋白含量可能最多的是()A类囊体的膜B线粒体的膜C细胞膜 D内质网膜答案：C解析：细胞之间的识别是依靠细胞膜表面的糖蛋白来实现的。4关于细胞膜的组成、结构、功能之间的关系，逻辑顺序正确的是()膜主要由磷脂和蛋白质分子组成膜具有流动性膜具有选择透过性膜内蛋白质和磷脂分子大都是运

25、动的主动运输得以正常进行A BC D答案：C解析：细胞膜主要由蛋白质和磷脂组成；细胞膜具有流动性，是因为组成膜的蛋白质分子和磷脂分子在运动；细胞膜具有选择透过性，使主动运输得以正常进行。5仔细阅读下列信息，并回答问题：有人在研究未受精的卵细胞膜透过性时，发现脂溶性物质很容易通过细胞膜，而不溶于脂质的物质则很难通过。细胞膜的化学成分中一定有某种物质，有利于脂质物质的通过。1925年EGorter和FGrendel用有机溶剂将人成熟红细胞细胞膜中的这种物质提取出来，并将它在空气水界面上平铺成单分子层时，这个分子层的面积相当于原来细胞表面积的两倍。(1)根 据 上 述 信 息 可 以 得 出 的 结 论 是_。答案：(1)细胞膜中含有脂质物质，且它在膜中呈双层排列(2)构成细胞膜的基本支架(3)蛋白质；利用蒸馏水使人成熟红细胞破裂，然后通过离心等方法提取出较纯的细胞膜，再用双缩脲试剂检验，发现溶液颜色由蓝色转为紫色(4)细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、细胞核膜等生物膜3、总结流动镶嵌模型的基本内容。、总结流动镶嵌模型的基本内容。1、填写表格、填写表格磷脂分子的运动利用生活中的废旧物品，尝试利用生活中的废旧物品，尝试制作立体的生物膜结构模型。制作立体的生物膜结构模型。