师：同学们，大家好。今天我们学习高一人教版生物学必修一第三章第一节细胞膜的结构和功能第二部分的内容。今天的学习主要聚焦两个问题：一、流动镶嵌模型的基本内容是什么？二、通过对细胞膜结构的探索过程的分析，你对科学的过程和方法有哪些领悟？这要求同学们在分析相关实验的过程中，体验并建立起结构与功能相适应的观点。
在前面，我们学习了细胞膜的功能，知道细胞膜具有将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞以及进行细胞间信息交流的功能。那么，细胞膜为什么可以控制物质的进出呢？它又是如何进行细胞间的信息交流的呢？这与细胞膜的结构有什么关系呢？从前面对细胞膜成分的学习中，我们也了解到细胞膜主要由脂质、蛋白质构成，还有少量糖类，同时知道细胞膜的磷脂分子必然排列为连续的两层。
那么，这些成分是怎样组成细胞膜结构的呢？例如，蛋白质位于磷脂双分子层的什么位置呢？糖类分子在细胞膜结构上又承担着怎样的作用呢？带着这些疑问，我们一起探索细胞膜结构的建立过程。
20世纪40年代，有学者推测蛋白质分布在脂质分子两边。直到50年代，电子显微镜应用于细胞膜观察。1959年，罗伯特森在电子显微镜下看到细胞膜清晰的结构，呈现为暗、亮、暗三层。由于蛋白质电子密度高，在显微镜下呈暗淡；磷脂分子电子密度低，呈亮带。
罗伯特森大胆提出，所有细胞膜都是由蛋白质 - 脂质 - 蛋白质三层结构构成，这种模型称为三明治模型。他还认为这是一种静态结构。同学们思考一下，罗伯特森的三明治静态模型有没有什么不足之处呢？
生：他认为的这种三明治静态结构模型无法解释像细胞的生长、变形虫的变形运动这样的生命现象，这是静态结构所无法解释的。
师：对的。随着新技术不断应用于膜的研究，人们对膜结构的认识更加深入。1970年，科学家找到了细胞膜并非静态的直接证据。他们用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子（即膜蛋白），用红色荧光染料标记人细胞表面的蛋白质分子，使小鼠细胞发绿色荧光，人细胞发红色荧光，再将两种细胞融合，观察发现，一开始融合细胞上两种荧光各占一半，在37摄氏度、40分钟后，两种颜色的荧光均匀分布了。
那么，根据这一结果说明了什么呢？
生：这个实验可以直观地看出，细胞膜上蛋白质的位置发生了改变。但蛋白质分子位置发生改变，不一定是蛋白质自身发生了流动，也可能是磷脂分子产生运动导致蛋白质位置变化。不过，这个实验能证明细胞膜的结构不是静态的，而是具有一定的流动性。
师：非常好。1972年，科学家辛格和尼科尔森在继承前人结论的基础上，结合新的实验和观察，提出了流动镶嵌模型。该模型认为细胞膜上的磷脂分子以及蛋白质分子是可以流动的，表明细胞膜具有一定的流动性。这个模型为大多数人所接受。后面我们会对该模型的基本内容进行深入学习。
下面我们梳理一下细胞膜结构探索历程：从20世纪40年代学者推测细胞膜上蛋白质位于脂质两边，到罗伯特森借助电子显微镜技术观察细胞膜，提出三明治静态模型；人鼠细胞融合实验证明细胞膜并非静态，推进了细胞膜结构模型的建立；最终，辛格和尼科尔森在已有证据基础上建立了流动镶嵌模型，且直到今日，流动镶嵌模型依旧在不断修正和补充。
纵观整个探究历程，我们可以发现提出假说这一科学方法的重要作用。科学家首先根据已有的知识和信息，提出解释某一生物学问题的假说，再用进一步的观察和实验对已建立的假说进行修正和补充。例如，罗伯特森提出的静态模型，后人通过进一步观察与实验提出了流动镶嵌模型。在此过程中，科学技术的进步和应用也起到了重要作用，比如电子显微镜的使用、荧光标记法以及细胞融合等技术，都对细胞膜模型的建立起到了推动作用。
下面通过一道习题复习细胞膜结构探索历程的内容。下列关于细胞膜成分和结构探索历程的说法，不正确的是，请思考。
生：答案选择b选项。罗伯特森提出的三层结构模型认为细胞膜结构是蛋白质 - 脂质 - 蛋白质构成，并且认为蛋白质的分布是均匀、固定的，这是一种静态结构，与b选项不相符，所以选择b选项。
师：非常正确。我们再来看看其他选项。a选项，因为哺乳动物成熟红细胞的膜结构中只有一层细胞膜，所以提取哺乳动物成熟红细胞的脂质铺展成的单分子层的面积是红细胞表面积的两倍，足以说明细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。c选项，在人鼠细胞融合的观察实验中证明了蛋白质分子位置发生了改变，蛋白质位置的变化可以证明细胞膜的结构不是静态的，而是具有一定流动性。d选项，流动镶嵌模型认为构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动，说明细胞膜具有一定的流动性。