必修一42生物膜的流動鑲嵌模型和物質跨膜運輸方式課件

項目內容要求考點物質跨膜運輸方式Ⅱ重難點物質跨膜運輸方式的區(qū)別和聯(lián)系題型年份及考卷考點選擇2008廣東、上海卷2007廣東、江蘇卷物質進出細胞方式非選擇題2008年廣東卷2007年廣東、上海卷物質膜跨運輸方式自主梳理一、對生物膜結構的探索歷程1．19世紀末，歐文頓通過實驗發(fā)現(xiàn)：凡是可以的物質更容易通過細胞膜進入細胞，于是提出膜是由

組成的。2．20世紀初，科學家第一次將膜從中分離出來，化學分析表明，膜的主要成分是

和。溶于脂質脂質哺乳動物的紅細胞脂質蛋白質3．1925年，荷蘭科學家用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣—水的界面上鋪展成單分子層，其面積為紅細胞表面積的2倍。從而得出結論：細胞膜中的脂質分子排列為

。4．20世紀40年代，科學家推測細胞膜的脂質兩邊各覆蓋著

。連續(xù)的兩層蛋白質互動探究生物膜模型的建立和完善過程，對我們的啟示有哪些？提示生物膜結構的研究歷史反映了科學研究曲折艱辛的歷程，同時也告訴我們建立模型的一般方法?？茖W家根據觀察到的現(xiàn)象和已有的知識提出解釋某一生物學問題的假設或模型，用觀察和實驗對假說或模型進行檢驗、修正和補充。一種模型最終能否被普遍接受，取決于它能否與以后的觀察和實驗結果相吻合，能否很好地解釋相關現(xiàn)象，科學就是這樣一步一步向前邁進的。二、流動鑲嵌模型的基本內容1．磷脂雙分子層構成膜的基本支架，其結構特點是

。2．蛋白質分子有的鑲在磷脂分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層；大多數(shù)蛋白質分子是

。3．細胞膜表面的糖類可以和蛋白質結合形成，也可以和脂質結合形成

。具有流動性可以運動的糖蛋白糖脂要點歸納一、對生物膜的探索歷程(見下表)時間·人物依據結論或假說19世紀末歐文頓凡是可以溶于脂質的物質，比不能溶于脂質的物質更容易通過細胞膜細胞膜是由脂質組成的20世紀初分離并分析出哺乳動物紅細胞膜的主要成分為脂質和蛋白質時間·人物依據結論或假說1925年兩位荷蘭科學家把紅細胞膜中的脂質提取出來，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得其面積恰是紅細胞表面積的2倍細胞膜中的脂質分子必然排列為連續(xù)的兩層20世紀40年代有學者在荷蘭科學家研究的基礎上推測脂質兩邊各覆蓋著蛋白質“雙分子層模型”：細胞膜是由雙層脂質分子及內外表面附著的蛋白質構成的時間·人物依據結論或假說1959年羅伯特森電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構所有生物膜都由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成。特點：靜態(tài)結構1970年人—鼠細胞融合實驗細胞膜具有一定的流動性1972年桑格和尼克森在前人研究的基礎上提出細胞膜的“流動鑲嵌模型”二、生物膜的流動鑲嵌模型1．結構模型：生物膜的流動鑲嵌模型認為，磷脂雙分子層構成了膜的基本支架，這個支架不是靜止的。磷脂雙分子層是輕油般的流體，具有流動性。蛋白質分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。2．組成成分及其結構圖示糖被：在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被的作用：(1)保護和潤滑作用；(2)與細胞表面的識別、信息傳遞有關。除糖蛋白外，細胞膜表面還有糖類和脂質分子結合成的糖脂。2．提取細胞膜的實驗材料——哺乳動物成熟紅細胞；優(yōu)點：無核膜和各種細胞器膜；原理方法：放入清水中吸水漲破，離心分離提純。注意：不能用雞的紅細胞，必須用哺乳動物的成熟紅細胞。3．細胞膜選擇透過性實驗探究(1)可利用細胞液有顏色的植物組織，將其放入無色溶液中，然后用高溫、強酸或強堿處理，觀察處理前后有無溶液顏色的變化。(2)將種子切開，放入紅墨水中，胚部分不被染紅，而胚乳部分被染紅。A．若圖示為肝細胞膜，則尿素的運輸方向是Ⅱ→ⅠB．細胞間的識別、免疫、細胞的癌變與①有密切的關系C．適當提高溫度將加快②和③的流動速度D．b過程不需要ATP，a過程不能體現(xiàn)膜的選擇透過性這一生理特性解析

圖中①是糖蛋白，②是蛋白質，③是磷脂分子，Ⅰ為膜外(外側有糖蛋白)，Ⅱ為膜內。a方式是由低濃度向高濃度、需載體協(xié)助的主動運輸，b方式是由高濃度向低濃度、不需載體協(xié)助的自由擴散。肝細胞內合成尿素，通過肝細胞膜以自由擴散的方式運輸?shù)郊毎猓蔄項正確；細胞間的識別、免疫和細胞的癌變與膜上的糖蛋白有關，故B項正確；適當提高溫度，分子運動速度加快，故C項正確；b自由擴散不需要能量是正確的，但a主動運輸需膜上載體蛋白的協(xié)助，能體現(xiàn)膜的選擇透過性，故D項錯誤。答案

D組成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子的排布有下述特點，其中描述細胞膜基本骨架的是 ()A．膜兩側的分子結構和性質不盡相同B．磷脂分子排布成雙分子層C．蛋白質分子附著和鑲嵌于磷脂雙分子層中D．蛋白質分子和磷脂分子具有一定的流動性答案

B解析

磷脂雙分子層構成膜的基本支架。自主梳理1．被動運輸(1)自由擴散：一些小分子物質利用細胞內外溶液的

，通過簡單的擴散作用進出細胞，不需要

和能量，如水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。(2)協(xié)助擴散：葡萄糖等一些物質順濃度梯度跨膜運輸，進出細胞需借助

的協(xié)助，需要

，但不需要能量。濃度差載體載體蛋白載體2．主動運輸：某些離子和小分子物質，能夠從一側運輸?shù)?/p>

一側，需要

的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的

。如細胞吸收K＋、Na＋、Ca2＋、氨基酸等。主動運輸保證了活細胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇吸收所需要的營養(yǎng)物質，排出代謝廢物和對細胞有害的物質。3．當細胞攝取大分子時，大分子附著在細胞膜的表面，細胞膜內陷形成小囊，分離后形成囊泡，進入細胞內，這種現(xiàn)象叫胞吞。細胞需要外排的大分子，先在細胞內形成囊泡，后與細胞膜融合，將其排出，這種現(xiàn)象叫胞吐。低濃度高濃度載體蛋白能量互動探究胞吞、胞吐是否屬于跨膜運輸？提示大分子物質以胞吞和胞吐方式進出細胞，這與細胞膜的流動性有關，但不屬于跨膜運輸。(3)實例①質壁分離和復原實驗；②變形蟲捕食和運動時偽足的形成；③白細胞吞噬細菌；④胞吞與胞吐；⑤受精時細胞的融合過程；⑥動物細胞分裂時細胞膜的縊裂過程；⑦細胞雜交時的細胞融合(如人鼠細胞融合)。2．細胞膜的功能特點：選擇透過性(1)表現(xiàn)：植物根對礦質元素的選擇性吸收，神經細胞對K＋的吸收和對Na＋的排出，腎小管的重吸收和分泌，小腸的吸收等。(2)聯(lián)系：細胞膜的流動性是表現(xiàn)其選擇透過性的結構基礎。因為只有細胞膜具有流動性，細胞才能完成其各項生理功能，才能表現(xiàn)出選擇透過性。相反，如果細胞膜失去了選擇透過性，細胞可能已經死亡了?？傊さ慕M成、結構和功能可表示為下圖：感悟拓展1．膜的流動鑲嵌模型充分體現(xiàn)了結構與功能相適應的特點，要理解膜的流動性和選擇透過性的關系，應特別注意膜的流動性是磷脂分子和蛋白質分子以一定的方式進行運動的結果。2．胞吞、胞吐：是大分子和顆粒物質進出細胞的方式，這兩種方式雖然最終通過了生物膜，但實質上，這些物質并沒有真正的穿過生物膜。例如，白細胞吞噬大腸桿菌、變形蟲吞噬有機物顆粒、胰腺細胞分泌胰島素等。3．在細胞的生命活動過程中，主動運輸起到了重要作用，它使細胞能主動地從外界吸收被選擇的物質，供生命活動利用。同樣，細胞也能利用主動運輸把新陳代謝產物排出細胞外?？傊毎ㄟ^主動運輸，攝取、積累物質以及不斷排出代謝廢物，從而維持細胞組成成分的動態(tài)穩(wěn)定，保證生命活動的正常進行。4．影響跨膜運輸?shù)囊蛩?1)影響自由擴散的因素細胞膜內外的物質的濃度差。(2)影響協(xié)助擴散的因素①細胞膜內外物質的濃度差。②細胞膜上運載物質的載體數(shù)量。(3)影響主動運輸?shù)囊蛩丌佥d體：是細胞膜上的一類蛋白質。a．載體具有特異性，不同物質的載體不同，不同生物細胞膜上的載體的種類和數(shù)目也不同。b．載體具有飽和現(xiàn)象，當細胞膜上的載體全部參與物質的運輸時，細胞吸收該載體的物質的速度不再隨物質的濃度的增大而增大。②能量：凡能影響細胞內產生能量的因素，都能影響主動運輸，如氧氣濃度、溫度等。 2對細胞膜的選擇透過性起主要作用的物質是 ()A．水 B．糖類C．蛋白質 D．磷脂解析

細胞膜的選擇透過性是由細胞膜上的載體蛋白的種類和數(shù)量決定的。答案

C氧氣透過肺泡進入毛細血管的過程是 ()A．全部為主動運輸B．大部分為擴散作用，少部分為主動運輸C．全部為擴散作用D．少部為擴散作用，大部分為主動運輸答案C解析

能進行自由擴散的物質主要是一些小分子物質(如O2、CO2、H2O、尿酸、尿素等)，此過程不需要能量，只與溶液濃度有關，屬于被動運輸，而主動運輸既需要載體又需要能量，常見的離子(如K＋、Cl－、NO3-等)屬此方式。

命題熱點1生物膜結構與功能的考查【例1】下圖表示細胞膜的亞顯微結構，請回答：(1)該結構對細胞的生命活動至關重要的功能特性是______________________________。(2)有些有機溶劑如苯酚，可溶解B造成膜的損傷，B表示的結構是__________________。(3)正在研制中的預防艾滋病的疫苗，能夠使人體淋巴細胞產生特異性的A，這種A是________。(4)細胞識別、物質的跨膜運動等與圖中________(填字母)有關。(5)葉綠體和線粒體等細胞器中均有此結構，但執(zhí)行的具體功能卻有很大的區(qū)別，其原因是由于圖中________(填字母)不同所致。答案(1)選擇透過性(2)磷脂雙分子層(3)蛋白質(抗體)(4)A(5)A解析

(1)細胞膜對細胞的生命活動至關重要的特性是功能特性即選擇透過性；(2)B的名稱是磷脂雙分子層。(3)A是一種蛋白質，由淋巴細胞產生，起免疫作用的是抗體；(4)細胞識別、極性物質的跨膜運動等與膜上的糖蛋白有關；(5)細胞膜的功能特性即選擇透過性與膜上的載體蛋白有很大關系。方法點擊我們知道，細胞膜是本章學習的重點基礎知識?？疾榈念}型主要以結構圖為基礎，以生理功能為載體，考查學生的綜合分析和思維判斷能力。圖像題是考查學生分析問題和識圖能力的較好題型之一，是近年的熱點題型。這類題解答有三個步驟：①識圖是關鍵；②掌握細胞膜的結構特點和功能特性；③要掌握有關細胞膜的綜合知識如物質特性、免疫等。命題熱點2跨膜運輸?shù)男问郊疤攸c【例2】科學家在研究細胞膜運輸物質時發(fā)現(xiàn)有四種關系，分別用下圖中四條曲線表示，在研究具體的物質X時，發(fā)現(xiàn)與曲線②和④相符。試問：細胞膜運輸物質X的方式是 ()A．自由擴散 B．主動運輸C．協(xié)助擴散 D．胞吐答案

B解析

分析跨膜運輸?shù)姆绞剑饕獞獜挠绊懣缒み\輸?shù)囊蛩厝胧?，尤其從載體蛋白和能量兩方面考慮。曲線①說明運輸速度與物質濃度呈正相關，不受其他因素的限制，應為自由擴散。因為氧氣濃度的高低影響呼吸，進而影響能量的供應，而主動運輸需要消耗能量。曲線③說明運輸速度與氧氣濃度無關，說明這種方式不是主動運輸，而是一種被動運輸方式(自由擴散或協(xié)助擴散)。曲線②在一定濃度范圍內隨物質濃度升高運輸速度加快，當達到一定程度后，由于受到載體數(shù)量的限制，運輸速度不再增加，而保持穩(wěn)定，說明這種運輸需要載體，不是自由擴散，可能是協(xié)助擴散或主動運輸。曲線④說明運輸速度與氧氣濃度有關，說明這個過程是需要能量的，只能是主動運輸。經綜合分析，運輸物質X的方式是主動運輸。命題熱點3實驗探究能力的考查探究性問題的步驟：提出問題——做出假設——設計實驗——現(xiàn)象結論

這類題型一般提供材料，給出問題，讓學生確定一個假設題目，然后展開研究討論。關于假設的確定，一般的問題中某一方面可以肯定的也可以是否定的。【例3】Grimton曾觀察到：饑餓的原生動物的粗面內質網減少，或幾乎完全消失，高爾基體的形成停止，由于這些細胞在實驗期間還繼續(xù)形成分泌小泡，所以每一個高爾基體的囊的數(shù)目減少了，但當給動物重新喂食后，形成了新的粗面內質網，同時產生新的高爾基體，囊的能力也恢復了。高爾基體的構建和數(shù)目變化為什么與內質網一致呢？(1)你的假設：____________________________。(2)實驗設計與實施：①用含有14C的亮氨酸(合成蛋白質的原料)營養(yǎng)液培養(yǎng)饑餓的原生動物，然后用放射自顯影技術觀察原生動物生物膜放射性出現(xiàn)的先后順序，結果如下：內質網(2min)、高爾基體(15min)、細胞膜(42min)。②用含有14C的甘油(合成脂質的原料)營養(yǎng)液培養(yǎng)饑餓的原生動物，請預測你的觀察結果：_____________。(3)你的假設是否正確？結論是____________。(4)本實驗除了驗證你的假設及得出的結論外，對細胞膜的成分你得出的結論是______________。答案(1)高爾基體膜是由內質網膜轉化的(2)內質網→高爾基體→細胞膜(3)正確即高爾基體膜確實是由內質網膜轉化的(4)細胞膜至少應含有蛋白質和脂質分子。解析

本實驗是根據Crimton曾觀察到的現(xiàn)象及產生的疑問，要求你提出假設、設計實驗進行探究。需認真領會科學實驗的方法、步驟。1．(2009·廣東，2)某物質從低濃度向高濃度跨膜運輸，該過程 ()A．沒有載體參與 B．為自由擴散C．為協(xié)助擴散 D．為主動運輸答案

D解析

本題考查物質跨膜運輸?shù)南嚓P知識。現(xiàn)將物質跨膜運輸?shù)姆绞搅斜砣缦拢簱砜芍?，從低濃度到高濃度的跨膜運輸是主動運輸，需要載體，所以選擇D.自由擴散協(xié)助擴散主動運輸運輸方向高濃度—低濃度高濃度—低濃度低濃度—高濃度是否需要載體否是是2．(2008·江蘇高考)線粒體DNA上的基因所表達的酶與線粒體功能有關。若線粒體DNA受損傷，則下列細胞的功能受影響最大的是