第第4 4章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出第第2 2节节 生物膜的流动镶嵌生物膜的流动镶嵌模型模型 隆德县高级中学隆德县高级中学 王永王永良良 教学目标教学目标 简述生物膜的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流动性特点举例说明生物膜具有流动性特点 探讨在建立生物膜模型的过程中，实验探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用技术的进步所起的作用 资料一资料一 时间时间时间时间：：：：19191919世纪末世纪末世纪末世纪末 1895189518951895年年年年 人物人物人物人物：欧文顿（：欧文顿（：欧文顿（：欧文顿（E.OvertonE.OvertonE.OvertonE.Overton）））） 实验实验实验实验：：：：用用用用500500500500多种物质对植物细胞进行上万次的多种物质对植物细胞进行上万次的多种物质对植物细胞进行上万次的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通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。
提出假说提出假说提出假说提出假说：：：：膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的膜是由脂质组成的一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程 2.2.2.2.欧文顿的分析假说是如何提出的呢？欧文顿的分析假说是如何提出的呢？欧文顿的分析假说是如何提出的呢？欧文顿的分析假说是如何提出的呢？根据他的实验结果：凡可以溶于脂质的物质，比不溶根据他的实验结果：凡可以溶于脂质的物质，比不溶根据他的实验结果：凡可以溶于脂质的物质，比不溶根据他的实验结果：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于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞3.3.3.3.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行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？提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？提取、分离和鉴定吗？有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题有必要，通过鉴定能更准确地说明问题4.4.4.4.那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离那为什么一开始不直接对膜的成分进行提取、分离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？和鉴定呢？和鉴定呢？和鉴定呢？当时的技术不能实现当时的技术不能实现当时的技术不能实现当时的技术不能实现1.1.1.1.最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对最初认识到生物膜是由脂质组成的，是通过对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？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定？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。
从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的从生理功能上入手，通过对现象的推理分析的 时间时间时间时间：：：：1925192519251925年年年年 人物人物人物人物：荷兰科学家：荷兰科学家：荷兰科学家：荷兰科学家GorterGorterGorterGorter和和和和GrendelGrendelGrendelGrendel 实验实验实验实验：：：：从人的红细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，从人的红细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，从人的红细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，从人的红细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的发现面积是细胞膜的发现面积是细胞膜的发现面积是细胞膜的2 2倍倍倍倍 提出假说提出假说提出假说提出假说：：：：资料二资料二细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的细胞膜中的磷脂是双层的磷磷脂脂分分子子 亲水头部亲水头部疏水尾部疏水尾部磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，子，磷酸磷酸“头头”部是亲水的，脂肪酸部是亲水的，脂肪酸“尾尾”部部是疏水的。
是疏水的 时间时间时间时间：：：：1959195919591959年年年年 人物人物人物人物：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（：罗伯特森（J.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.RobertsenJ.D.Robertsen）））） 实验实验实验实验：：：：在电镜下看到细胞膜由暗在电镜下看到细胞膜由暗在电镜下看到细胞膜由暗在电镜下看到细胞膜由暗————————亮亮亮亮————————暗三层结暗三层结暗三层结暗三层结构构成构构成构构成构构成 提出假说提出假说提出假说提出假说：：：：生物膜是生物膜是生物膜是生物膜是由由由由““““蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质————脂质脂质脂质脂质————蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质””””的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成的三层结构构成的静态统一结构的静态统一结构的静态统一结构的静态统一结构资料三资料三思考思考“ “三明治三明治三明治三明治” ”结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？结构模型有什么不足？把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜把生物膜描述为静态的刚性结构，这显然与膜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。
功能的多样性相矛盾功能的多样性相矛盾功能的多样性相矛盾 时间时间时间时间：：：：1970197019701970年年年年 人物人物人物人物：：：：Larry FryeLarry FryeLarry FryeLarry Frye等等等等 实验实验实验实验：：：：将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后，让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半让两种细胞融合，杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布 资料四资料四提出假说提出假说：：细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性 蛋白质分子蛋白质分子时间：时间：1972年年人物：桑格和人物：桑格和 尼克森尼克森提出：提出：流动镶嵌模型流动镶嵌模型 磷脂双分子层磷脂双分子层 二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容 流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：流动镶嵌模型的基本内容：1 1 1 1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。
磷脂双分子层构成膜的基本支架磷脂双分子层构成膜的基本支架磷脂双分子层构成膜的基本支架磷脂分子是可以磷脂分子是可以运动的，具有流动性运动的，具有流动性（其中磷脂分子（其中磷脂分子（其中磷脂分子（其中磷脂分子 的亲水性头部朝的亲水性头部朝的亲水性头部朝的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）2 2 2 2、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部、蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面，有的部、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或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双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）（体现了膜结构内外的不对称性）（体现了膜结构内外的不对称性）（体现了膜结构内外的不对称性）3 3 3 3、大多数的蛋白质分子也是可以运动的大多数的蛋白质分子也是可以运动的大多数的蛋白质分子也是可以运动的。
大多数的蛋白质分子也是可以运动的也体现了（也体现了（也体现了（也体现了膜的流动性）膜的流动性）膜的流动性）膜的流动性）4 4 4 4、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、细胞膜外表，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结、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，叫做糖被合形成的糖蛋白，叫做糖被合形成的糖蛋白，叫做糖被合形成的糖蛋白，叫做糖被糖被与细胞识别、胞间（糖被与细胞识别、胞间（糖被与细胞识别、胞间（糖被与细胞识别、胞间信息交流等有密切联系）信息交流等有密切联系）信息交流等有密切联系）信息交流等有密切联系） 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？生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺2.2.2.2.纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技纵观整个人们建立生物膜模型的探索过程，实验技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？术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？术的进步所起到怎样的作用？ 实验技术的进步起到了关键性的推动作用。
实验技术的进步起到了关键性的推动作用实验技术的进步起到了关键性的推动作用实验技术的进步起到了关键性的推动作用3.3.3.3.分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应分析生物膜模型的建立过程中，结构和功能相适应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？是如何体现的？是如何体现的？是如何体现的？在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应在建立生物膜模型的过程中，结构和功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、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的真相再认识；使人类一步步接近生物膜的真相思考思考 对生物膜结构的探索历程对生物膜结构的探索历程1919世世世世纪纪纪纪末末末末，，，，欧欧欧欧文文文文顿顿顿顿的的的的实实实实验验验验和和和和推推推推论论论论：：：：膜膜膜膜是是是是由由由由 组组组组成成成成的；的；的；的；2020世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由由由由 组成；组成；组成；组成；19591959年年年年罗罗罗罗伯伯伯伯特特特特森森森森提提提提出出出出的的的的“ “三三三三明明明明治治治治” ”结结结结构构构构模模模模型型型型：：：：所所所所有生物膜都由有生物膜都由有生物膜都由有生物膜都由 三层结构；三层结构；三层结构；三层结构；19701970年年年年，，，，荧荧荧荧光光光光标标标标记记记记小小小小鼠鼠鼠鼠细细细细胞胞胞胞和和和和人人人人细细细细胞胞胞胞融融融融合合合合实实实实验验验验，，，，指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有指出细胞膜具有 ；；；；19721972年年年年 ，，，， 桑桑桑桑 格格格格 和和和和 提提提提 出出出出 了了了了 。
脂质脂质脂质脂质脂质脂质脂质脂质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质蛋白质－脂质－蛋白质流动性流动性流动性流动性尼克森尼克森尼克森尼克森流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型小结小结 1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素D D等物等物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ））A A 细胞膜具有一定流动性细胞膜具有一定流动性B B 细胞膜是选择透过性细胞膜是选择透过性C C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架D D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子课堂练习课堂练习2.2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ ））A 细胞膜细胞膜 B 核膜核膜C 线粒体膜线粒体膜 C 叶绿体膜叶绿体膜 3、一分子一分子COCO2 2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散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（穿过的生物膜层数是（ ））A 5 B 6 C 7 D 8A 5 B 6 C 7 D 84、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递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（和血型决定有着密切关系的化学物质是（ ））A A 糖蛋白糖蛋白 B B 磷脂磷脂 C C 脂肪脂肪 D D 核酸核酸 5 5、、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体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（成都依赖于细胞膜的（ ））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 主动运输主动运输 D D 选择透过性选择透过性6 6、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是、下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是（（ ））A A 维生素维生素D D和和性激素性激素 B B 水和水和尿素尿素 C C 氨基酸和葡萄糖氨基酸和葡萄糖 D D 酶和胰岛素酶和胰岛素 ●●不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质不溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质溶于脂质的物质细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜 磷脂（膜脂）的运动有多种形式：磷脂（膜脂）的运动有多种形式：1 1 1 1、侧向扩散；、侧向扩散；、侧向扩散；、侧向扩散； 2 2 2 2、旋转运动；、旋转运动；、旋转运动；、旋转运动； 3 3 3 3、摆动运动；、摆动运动；、摆动运动；、摆动运动；4 4 4 4、伸缩运动；、伸缩运动；、伸缩运动；、伸缩运动； 5 5 5 5、翻转运动；、翻转运动；、翻转运动；、翻转运动； 6 6 6 6、旋转异构、旋转异构、旋转异构、旋转异构 。