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第2课时
细胞膜的探索
与流动镶嵌模型
第一节 细胞膜的结构和功能
学习目标
1.简述细胞膜的功能
2.说出科学家建立生物膜模型的过程
3.概述流动镶嵌模型的基本内容
1.欧文顿（E.Overton）实验：
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
相似相溶原理
细胞膜是由脂质组成的。
据此推测：
一、对细胞膜成分的探索
2.对细胞膜进行成分分析：
科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物成熟的红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜。进行化学分析
脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
哺乳动物成熟红细胞？
哺乳动物成熟红细胞无细胞核和各种细胞器。
一、对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构：
结构图
模型
示意图
一、对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构：
请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。
磷脂分子在空气与水界面上分布的模型
一、对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构：
在细胞膜的两侧都有水的环境中，磷脂分子在细胞膜中？是怎样排布的
水
水
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
一、对细胞膜成分的探索
3.磷脂的结构：
将磷脂分子置于水一苯的混合溶剂中，磷脂分子将会如何分布
水
苯
一、对细胞膜成分的探索
4.戈特和格伦德尔：
(1)过程：
从红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的2倍。
S1
S2
(2)结论：
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
一、对细胞膜成分的探索
如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？
用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积应 （“大于”、“等于”或“小于”）胰岛B细胞表面积的2倍。原因是？
大于
胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。
拓展
一、对细胞膜成分的探索
5.丹尼利和戴维森：
实验：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
（由于人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低）
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
推测：
一、对细胞膜成分的探索
科学家
实验
结论
欧文顿
科学家
戈特、格伦德尔
丹尼利、戴维森
用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行了上万次实验
现象：溶于脂质的物质，更容易通过细胞膜
细胞膜是由脂质组成的
科学家利用哺乳动物的红细胞，制备出纯净的细胞膜，进行化学分析。
组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
研究细胞膜张力，发现细胞的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。由于人们已经发现了油脂表面如果附有蛋白质成分，则表面张力会降低
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质。
一、对细胞膜成分的探索
问题：脂质、蛋白质、糖类是如何组成细胞膜的呢？
细胞膜 成分
脂质(50%)
蛋白质(40%)
少量的糖类(2%~10%)
磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇
重要的功能作用，功能越复杂的细胞膜，种类和数量越多
小结
细胞膜元素
C H O N P
一、对细胞膜成分的探索
①静态模型的建立：
1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜暗-亮-暗三层结构。
提出假说：所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。
二、对细胞膜结构的探索
变形虫摄食纤毛虫
酵母菌出芽生殖
二、对细胞膜结构的探索
方法：
技术：
荧光标记法
动物细胞融合技术
体现了细胞膜具有一定的流动性
②动态模型的建立：
人鼠细胞融合实验
细胞膜的结构特性
二、对细胞膜结构的探索
③辛格和尼科尔森的流动镶嵌模型
罗伯特森
1959年
人鼠细胞融合实验
1970年
辛格、尼科尔森
1972年
为大多数人所接受
二、对细胞膜结构的探索
序号 实验过程与结果 实验结论
① 1959年罗伯特森在电镜看到细胞膜 暗-亮-暗三层结构。
② 1970年，用不同颜色荧光染料标记分别标记人的细胞和鼠的细胞，然后将人-鼠细胞融合，一段时间后，不同颜色的荧光染料均匀分布在融合细胞膜表面
③ 1972年，辛格和尼科尔森总结前人的研究成果，提出流动镶嵌模型。 推测为：蛋白质-脂质双层-蛋白质的结构。
细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成。认为细胞膜是静态的统一结构。
细胞膜具有流动性
二、对细胞膜结构的探索
时间：1972年
人物：辛格和尼科尔森提出生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
二、对细胞膜结构的探索
细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。
磷脂双分子层构成膜的基本支架。其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能通过，因此具有屏障作用。
蛋白质分子以不同的方式镶嵌在磷脂分子层中：
a.有的镶在磷脂双分子层表面，
b.有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，
c.有的贯穿整个磷脂双分子层。
这些蛋白质在物质运输方面由重要作用。
磷脂分子
磷脂双分子层
蛋白质分子
组成
细胞膜具有流动性。（结构特性）
结构
特点
三、流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜外表面，有糖类分子与蛋白质分子结合形成的糖蛋白，或与脂质结合形成的糖脂，这些糖类分子叫作糖被。糖被在生命活动中具有重要功能，与细胞表面的识别、细胞间的信息传递等功能有密切关系。
三、流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜（质膜）
流动镶嵌结构模型
将细胞和外界环境分开
控制物质进出
（选择透过性）
进行细胞间的信息交流
磷脂双分子层构成膜的基本支架
蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中
流动性
结构特性
磷脂
蛋白质
糖类
功能
成分
糖被
主要内容
普遍认可 的结构模型
构成
主要和贯穿型蛋白质有关
总结
(1)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个孔洞(　　)
(2)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的(　　)
(3)细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质容易通过细胞膜(　　)
×
×
√
(4)构成细胞膜的脂质主要是磷脂、脂肪、胆固醇(　　)
(5)罗伯特森在高倍显微镜下看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构
(　　)
(6)罗伯特森提出的细胞膜的静态结构模型不能解释细胞的生长现象(　　)
×
×
√
判断
观察图片中运载药物的脂质体的特点，
为什么两类药物的包裹位置各不相同？
再见

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