2012高考生物一轮复习精选课件：必修一42生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输方式（新人教版）.ppt

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1、项目内容要求考点物质跨膜运输方式重难点物质跨膜运输方式的区别和联系题型年份及考卷考点选择2010年山东、广东、上海卷物质进出细胞方式非选择题2010年浙江2008年广东卷物质膜跨运输方式 1(2010山东理综，3)下图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是() A脂溶性小分子物质不能通过方式a运输 B与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面 C方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 答案C 解析本题考查了细胞进行物质运输的方式与特点。分析题目所给曲线图，可知物质a的转运速率与被转运的分子的浓度呈正比关系，可判定为自由扩散，物质

2、b在被转运的分子达到一定浓度时，转运速率不再增加，可判定为协助扩散或主动运输，二者都与载体蛋白数量有关。方式a不需要蛋白质的参与，脂溶性小分子物质由于与细胞膜同属于脂类物质，因而可通过自由扩散方式运输；抑制细胞呼吸会对方式b中的主动运输过程的转运速率有影响。综合上述，C是正确的。 2(2010广东理综，1)下图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。根据判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为() A自由扩散 B协助扩散 C主动运输 D被动运输 答案C 解析本题考查物质跨膜运输的方式及特点。仔细分析该物质跨膜运输的图例可得，该物质的运输是由低浓度到高浓度，不仅需要载体的协助，还消耗能量，故为主动运输

3、。 3(2010天津理综，4)下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是() A主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量 B在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输 C质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高 D抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分 答案B 解析考查物质的跨膜运输方式及特点。主动运输方式需要载体协助和消耗能量；静息状态下，神经细胞需要消耗能量通过主动运输来维持细胞膜内外两侧的离子的浓度差，因此需要不断地吸收葡萄糖；细胞质壁分离过程中，细胞内的水分不断通过渗透作用扩散到细胞外，导致细胞内渗透压升高；抗体等分泌蛋白质的分泌过程中，分泌小泡的膜通过与细胞膜融合

4、从而将分泌蛋白分泌到细胞外面。 4(2010上海高考，10)如图表示一种物质的跨膜运输方式，下列叙述中正确的是() A该膜中载体也能运输蔗糖 B碘以该方式进入海带细胞 C该方式不会出现饱和现象 D该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时 答案D 解析本题考查物质的跨膜运输知识，意在考查考生的识图分析与比较能力。据图可知，葡萄糖进入细胞需要载体，而不需要能量，故该跨膜方式为协助扩散，只能从高浓度运输到低浓度，D正确。跨膜运输中的载体具有专一性，运输葡萄糖的载体不能运输蔗糖；碘进入细胞的方式为主动运输而不是协助扩散；由于膜上运输相应物质的载体数量是有限的，故运输会达到饱和。 自主梳理 一、对生物膜

5、结构的探索历程 119世纪末，欧文顿通过实验发现：凡是可以的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是提出膜是由组成的。 220世纪初，科学家第一次将膜从中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是。溶于脂质溶于脂质脂质脂质哺乳动物的红细胞哺乳动物的红细胞脂质和蛋白质脂质和蛋白质 31925年，荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水的界面上铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍。从而得出结论：细胞膜中的脂质分子排列为。 420世纪40年代，科学家推测细胞膜的脂质两边各覆盖着。连续的两层连续的两层蛋白质蛋白质 51959年，罗伯特森在电镜下看到了清晰的的三层结构，大胆地提出了生物膜由蛋白质脂质

6、蛋白质三层结构构成。他把生物膜描述成静态的统一结构。20世纪60年代以后，不少科学家提出质疑：这样细胞膜的复杂功能将难以实现，不能解释细胞的生长和变形虫的运动。暗暗亮亮暗暗 61970年，科学家用荧光标记技术，进行了人鼠细胞杂交实验，表明细胞膜具有性。 71972年，桑格和尼克森提出的生物膜的 模型为大多数人所接受。 互动探究生物膜模型的建立和完善过程，对我们的启示有哪些？流动流动流动镶嵌流动镶嵌 提示生物膜结构的研究历史反映了科学研究曲折艰辛的历程，同时也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假设或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和

7、补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。 二、流动镶嵌模型的基本内容 1磷脂双分子层构成膜的基本支架，其结构特点是。 2蛋白质分子有的镶在磷脂分子层表面，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子层；大多数蛋白质分子是。 3细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成 ，也可以和脂质结合形成。具有流动性具有流动性可以运动的可以运动的糖蛋白糖蛋白糖脂糖脂 互动探究细胞膜保证生命活动顺利进行的结构和功能基础分别是什么？ 提示膜的流动性和选择透过性。 要点归纳 一、对生物膜的探索历程(见下表)时间人物依

8、据结论或假说19世纪末欧文顿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细胞膜是由脂质组成的20世纪初分离并分析出哺乳动物红细胞膜的主要成分为脂质和蛋白质1925年两位荷兰科学家把红细胞膜中的脂质提取出来，在空气水界面上铺展成单分子层，测得其面积恰是红细胞表面积的2倍细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层20世纪40年代有学者在荷兰科学家研究的基础上推测脂质两边各覆盖着蛋白质“双分子层模型”：细胞膜是由双层脂质分子及内外表面附着的蛋白质构成的1959年罗伯特森电镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的三层结构所有生物膜都由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成。特点：静态结构1970年人鼠细胞融合实

9、验细胞膜具有一定的流动性1972年桑格和尼克森在前人研究的基础上提出细胞膜的“流动镶嵌模型” 二、生物膜的流动镶嵌模型 1结构模型：生物膜的流动镶嵌模型认为，磷脂双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性。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子层。 2组成成分及其结构图示 糖被：在细胞膜的外表，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。 糖被的作用：(1)保护和润滑作用；(2)与细胞表面的识别、信息传递有关。 除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。 感悟拓展 1不

10、同生物膜的化学成分不同，但都主要是由蛋白质分子和磷脂分子构成。对生物膜成分较全面的描述是脂质、蛋白质和糖类，其中脂质主要是磷脂，还有胆固醇等；糖类主要与蛋白质形成糖蛋白或与脂质结合成糖脂而存在；蛋白质的含量高低与种类多少反映膜功能的复杂程度。 2提取细胞膜的实验 材料哺乳动物成熟红细胞； 优点：无核膜和各种细胞器膜； 原理方法：放入清水中吸水涨破，离心分离提纯。 注意不能用鸡的红细胞，必须用哺乳动物的成熟红细胞。 3细胞膜选择透过性实验探究 (1)可利用细胞液有颜色的植物组织，将其放入无色溶液中，然后用高温、强酸或强碱处理，观察处理前后有无溶液颜色的变化。 (2)将种子切开，放入红墨水中，胚部

11、分不被染红，而胚乳部分被染红。 典例导悟 1如图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式。下列对细胞膜结构和功能的叙述错误的是 () A若图示为肝细胞膜，则尿素的运输方向是 B细胞间的识别、免疫、细胞的癌变与有密切的关系 C适当提高温度将加快和的流动速度 Db过程不需要ATP，a过程不能体现膜的选择透过性这一生理特性 解析图中是糖蛋白，是蛋白质，是磷脂分子，为膜外(外侧有糖蛋白)，为膜内。a方式是由低浓度向高浓度、需载体协助的主动运输，b方式是由高浓度向低浓度、不需载体协助的自由扩散。肝细胞内合成尿素，通过肝细胞膜以自由扩散的方式运输到细胞外，故A项正确；细胞间的识别、免疫和细胞

12、的癌变与膜上的糖蛋白有关，故B项正确；适当提高温度，分子运动速度加快，故C项正确；b自由扩散不需要能量是正确的，但a主动运输需膜上载体蛋白的协助，能体现膜的选择透过性，故D项错误。 答案D 组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子的排布有下述特点，其中描述细胞膜基本骨架的是() A膜两侧的分子结构和性质不尽相同 B磷脂分子排布成双分子层 C蛋白质分子附着和镶嵌于磷脂双分子层中 D蛋白质分子和磷脂分子具有一定的流动性 答案B 解析磷脂双分子层构成膜的基本支架。 自主梳理 1被动运输 (1)自由扩散：一些小分子物质利用细胞内外溶液的 ，通过简单的扩散作用进出细胞，不需要和能量，如水、CO2、O2、甘油、乙

13、醇、苯等。 (2)协助扩散：葡萄糖等一些物质顺浓度梯度跨膜运输，进出细胞需借助的协助，但不需要能量。浓度差浓度差载体载体载体蛋白载体蛋白 2主动运输：某些离子和小分子物质，能够从 一侧运输到 一侧，需要的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的 。如细胞吸收K、Na、Ca2、氨基酸等。主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。 3当细胞摄取大分子时，大分子附着在细胞膜的表面，细胞膜内陷形成小囊，分离后形成囊泡，进入细胞内，这种现象叫胞吞。细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，后与细胞膜融合，将其排出，这种现象叫胞吐。低浓度低

14、浓度高浓度高浓度载体蛋白载体蛋白能量能量 互动探究胞吞、胞吐是否属于跨膜运输？ 提示大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞，这与细胞膜的流动性有关，但不属于跨膜运输。 要点归纳 1细胞膜的结构特点、流动性 (1)原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。 (2)影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。 (3)实例 质壁分离和复原实验；变形虫捕食和运动时伪足的形成；白细胞吞噬细菌；胞吞与胞吐；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；细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)。 2细胞膜的功能特点：选择透过性 (1

15、)表现：植物根对矿质元素的选择性吸收，神经细胞对K的吸收和对Na的排出，肾小管的重吸收和分泌，小肠的吸收等。 (1)区别：流动性是细胞膜及其他生物膜的结构方面的特性，原因是构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，大多数蛋白质分子也是可以运动的。选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性，是指细胞膜对进出细胞的物质具有一定的选择性，主动运输能充分说明选择透过性。除细胞膜外，细胞中的其他膜结构叶绿体膜、线粒体膜、液泡膜等也具有这一特性。(这些具膜的结构与细胞膜的成分类似，主要由磷脂和蛋白质组成) (2)联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能

16、表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。 总之，膜的组成、结构和功能可表示为下图： 感悟拓展 1膜的流动镶嵌模型充分体现了结构与功能相适应的特点，要理解膜的流动性和选择透过性的关系，应特别注意膜的流动性是磷脂分子和蛋白质分子以一定的方式进行运动的结果。 2胞吞、胞吐：是大分子和颗粒性物质进出细胞的方式，这两种方式虽然最终通过了生物膜，但实质上，这些物质并没有真正的穿过生物膜。例如，白细胞吞噬大肠杆菌、变形虫吞噬有机物颗粒、胰腺细胞分泌胰岛素等。 3在细胞的生命活动过程中，主动运输起到了重要作用，它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质，供生命活动利用。同样，细胞也

17、能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外。总之，细胞通过主动运输，摄取、积累物质以及不断排出代谢废物，从而维持细胞组成成分的动态稳定，保证生命活动的正常进行。 4影响跨膜运输的因素 (1)影响自由扩散的因素 细胞膜内外的物质的浓度差。 (2)影响协助扩散的因素 细胞膜内外物质的浓度差。 细胞膜上运载物质的载体数量。 (3)影响主动运输的因素 载体：是细胞膜上的一类蛋白质。 a载体具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数目也不同。 b载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该物质的速度不再随物质的浓度增大而增大。 能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，

18、都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。 典例导悟 2对细胞膜的选择透过性起主要作用的物质是() A水B糖类 C蛋白质 D磷脂 解析细胞膜的选择透过性是由细胞膜上的载体蛋白的种类和数量决定的。 答案C 氧气透过肺泡进入毛细血管的过程是() A全部为主动运输 B大部分为扩散作用，少部分为主动运输 C全部为扩散作用 D少部分为扩散作用，大部分为主动运输 答案C 解析能进行自由扩散的物质主要是一些小分子物质(如O2、CO2、H2O、尿酸、尿素等)，此过程不需要能量，只与溶液浓度有关，属于被动运输，而主动运输既需要载体又需要能量，常见的离子(如K、Cl、NO等)属此方式。 命题热点1生物膜结构与功能的考

19、查 【例1】下图表示细胞膜的亚显微结构，请回答： (1)该结构对细胞的生命活动至关重要的功能特性是_。 (2)有些有机溶剂如苯酚，可溶解B造成膜的损伤，B表示的结构是_。 (3)正在研制中的预防艾滋病的疫苗，能够使人体淋巴细胞产生特异性的A，这种A是_。 (4)细胞识别、物质的跨膜运动等与图中_(填字母)有关。 (5)叶绿体和线粒体等细胞器中均有此结构，但执行的具体功能却有很大的区别，其原因是由于图中_(填字母)不同所致。 答案(1)选择透过性(2)磷脂双分子层(3)蛋白质(抗体)(4)A(5)A 解析(1)细胞膜对细胞的生命活动至关重要的特性是功能特性即选择透过性； (2)B的名称是磷脂双分

20、子层。 (3)A是一种蛋白质，由淋巴细胞产生，起免疫作用的是抗体； (4)细胞识别、极性物质的跨膜运动等与膜上的糖蛋白有关； (5)细胞膜的功能特性即选择透过性与膜上的载体蛋白有很大关系。 方法点击 我们知道，细胞膜是本章学习的重点基础知识。考查的题型主要以结构图为基础，以生理功能为载体，考查学生的综合分析和思维判断能力。图像题是考查学生分析问题和识图能力的较好题型之一，是近年的热点题型。这类题解答有三个步骤：识图是关键；掌握细胞膜的结构特点和功能特性；要掌握有关细胞膜的综合知识如物质特性、免疫等。 命题热点2跨膜运输的形式及特点 【例2】科学家在研究细胞膜运输物质时发现有四种关系，分别用下图

21、中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线和相符。试问：细胞膜运输物质X的方式是() A自由扩散 B主动运输 C协助扩散 D胞吐 答案B 解析分析跨膜运输的方式，主要应从影响跨膜运输的因素入手，尤其从载体蛋白和能量两方面考虑。曲线说明运输速度与物质浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自由扩散。因为氧气浓度的高低影响有氧呼吸强度，进而影响能量的供应，而主动运输需要消耗能量。曲线说明运输速度与氧气浓度无关，说明这种方式不是主动运输，而是一种被动运输方式(自由扩散或协助扩散)。 曲线在一定浓度范围内随物质浓度升高运输速度加快，当达到一定程度后，由于受到载体数量的限制，运输速度不再增加，而保持

22、稳定，说明这种运输需要载体，不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输。曲线说明运输速度与氧气浓度有关，说明这个过程是需要能量的，只能是主动运输。经综合分析，运输物质X的方式是主动运输。 这类题型一般提供材料，给出问题，让学生确定一个假设题目，然后展开研究讨论。关于假设的确定，一般的问题中某一方面可以是肯定的也可以是否定的。 【例3】Grimton曾观察到：饥饿的原生动物的粗面内质网减少，或几乎完全消失，高尔基体的形成停止，由于这些细胞在实验期间还继续形成分泌小泡，所以每一个高尔基体的囊的数目减少了，但当给动物重新喂食后，形成了新的粗面内质网，同时产生新的高尔基体，囊的能力也恢复了。高尔基体的构建

23、和数目变化为什么与内质网一致呢？ (1)你的假设：_。 (2)实验设计与实施： 用含有14C的亮氨酸(合成蛋白质的原料)营养液培养饥饿的原生动物，然后用放射自显影技术观察原生动物生物膜放射性出现的先后顺序，结果如下：内质网(2min)、高尔基体(15min)、细胞膜(42min)。 用含有14C的甘油(合成脂质的原料)营养液培养饥饿的原生动物，请预测你的观察结果：_。 (3)你的假设是否正确？结论是_。 (4)本实验除了验证你的假设及得出的结论外，对细胞膜的成分你得出的结论是_。 答案(1)高尔基体膜是由内质网膜转化的 (2)内质网高尔基体细胞膜 (3)正确即高尔基体膜确实是由内质网膜转化的

24、(4)细胞膜至少应含有蛋白质和脂质分子。 解析本实验是根据Crimton曾观察到的现象及产生的疑问，要求你提出假设、设计实验进行探究。需认真领会科学实验的方法、步骤。 1(2010惠州模拟)物质通过细胞膜与膜的流动性有密性关系，为了探究温度对膜的流动性的影响，有人做了下述实验：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条件下融合并培养。40min后，融合的细胞膜上红色和绿色均匀相间分布。 (1)该探究实验的设计严密吗？请分析。如你认为不严密，应如何补充？ _。 (2)本实验可以通过在相同时间后，观察红色和绿色荧光物质在细胞膜上的分布情况来判断温度对膜流动性的影响，还

25、可以通过哪种方式来比较说明这种影响？ _。 (3)实验预测及相应结论(在你纠正的基础上进行) 实验预测：_； 相应结论：_。 实验预测： 相应结论： 实验预测： 相应结论： (4)在以上各种预测中最可能的结论是什么？ _。 答案(1)不严密。缺少对照实验。再分别用红色和绿色荧光物质标记人和鼠细胞膜上的蛋白质，设置两组，然后分别让两个细胞在10、40条件下融合并培养，观察并记录融合的细胞膜上红色、绿色荧光物质分布均匀所用时间 (2)两种荧光物质在细胞膜上分布均匀所用的时间 (3)40条件下荧光物质分布均匀所用时间小于40min,10条件下分布均匀所用时间大于40min温度升高时细胞膜流动加快、加

26、强40条件下荧光物质分布均匀所用时间大于40min,10条件下荧光物质分布均匀所用时间小于40min温度升高时细胞膜流动性减慢、减弱40、37、10条件下荧光物质分布均匀所用时间均等于40min温度变化对膜的流动性没有影响 (4)在一定范围内随温度升高，膜的流动性会加快、加强。 2(2010洛阳)植物叶片表皮上分布有大量气孔，如图为气孔结构示意图，气孔两侧的细胞称为保卫细胞，决定着气孔的开闭，有人提出气孔的开闭与保卫细胞的吸水和失水有关。请你根据所给的材料和用具设计一个实验，探究保卫细胞吸水和失水与气孔开闭之间的关系，并得出相应的结论。(1)实验原理：_。(2)材料用具：显微镜，镊子，刀片，吸

27、管，载玻片，盖玻片，吸水纸，蒸馏水，0.3g/mL的蔗糖溶液，蚕豆叶片。(3)实验步骤取载玻片2片，分别在中央滴加蒸馏水和蔗糖溶液中一滴；_；_。 (4)实验结果预测及结论： _。 _。 答案(1)活细胞在不同浓度的溶液中会发生渗透失水或吸水 (3)用镊子撕取蚕豆叶片下表皮两块，分别置于载玻片中央的液滴中，盖上盖玻片将装片分别置于显微镜下观察 (4)如果蒸馏水中气孔开放，蔗糖溶液中气孔关闭，说明失水使气孔关闭，吸水使气孔开放如果蒸馏水中气孔关闭，蔗糖溶液中气孔开放，说明失水使气孔开放，吸水使气孔关闭 3某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡

28、萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显变化(如图)。请回答问题。 (1)由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量_，尿素含量_。由于在原培养液中没有尿素，推测其是_的产物。 (2)培养液中的氨基酸进入细胞后，基主要作用是_；被吸收的葡萄糖主要通过_作用，为细胞提供_。 (3)转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是_。 (4)由(1)和(3)可初步判断，细胞膜对物质的转运具有_的特性。 答案(1)降低增加细胞代谢(代谢) (2)作为蛋白质合成的原料呼吸(分解)能量(ATP)(3)肝细胞膜受损(或细胞裂解) (4)选择透过(选择通透) 解析(1)分析图可知培养液中氨基酸和葡萄糖下降；在人体肝细胞内氨基酸脱氨基作用产生的含N部分形成尿素。(2)氨基酸进入细胞后主要作用是合成蛋白质；葡萄糖进入细胞后主要作为呼吸作用的原料。(3)转氨酶是胞内酶，正常情况下转氨酶不会排到细胞外，但当肝细胞损伤时，也会排出胞外。(4)细胞膜的功能是控制物质进出细胞，本题考查细胞膜的功能特性为选择透过性。