高考生物第一轮复习课件必修1第4章 生物膜的流动镶嵌模型,物质跨膜运输的方式.ppt
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1、第十第十课时课时 生物膜的流生物膜的流动镶动镶嵌模型嵌模型 物物质质跨膜运跨膜运输输的方式的方式 考点一考点一细细胞膜胞膜结结构和功能构和功能【基础知识整合】【基础知识整合】1成分:成分:、糖、糖类类磷脂分子磷脂分子蛋白蛋白质质流动镶嵌模型流动镶嵌模型3结结构特点:具有构特点:具有 流流动动性性信息交流信息交流将细胞与外界环境分隔开将细胞与外界环境分隔开【知识拓展】【知识拓展】一、一、细细胞膜的成分及功能胞膜的成分及功能1 1细细胞膜的化学成分、比例及各自功能:磷脂胞膜的化学成分、比例及各自功能:磷脂(55%(55%57%57%,构成,构成细细胞膜的基本骨架胞膜的基本骨架)、蛋白、蛋白质质(约
2、约40%40%,细细胞胞膜功能的主要承担者膜功能的主要承担者)、糖、糖类类(2%(2%10%10%,细细胞的胞的识别识别)。2 2体体现细现细胞膜流胞膜流动动性的性的实实例例细细胞融合、胞融合、变变形虫形虫变变形、白形、白细细胞吞噬胞吞噬细细菌菌(胞吞胞吞)、分、分泌蛋白的分泌泌蛋白的分泌(胞吐胞吐)、温度改、温度改变时变时膜的厚度改膜的厚度改变变、动动物物细细胞吸水膨胞吸水膨胀胀失水失水皱缩皱缩等。等。3提取提取细细胞膜的胞膜的实验实验材料材料哺乳哺乳动动物成熟物成熟红细红细胞;胞;优优点:无核膜和各种点:无核膜和各种细细胞器膜;原理方法:放入清水中吸水胞器膜;原理方法:放入清水中吸水涨涨破
3、,离心分离提破,离心分离提纯纯。注意:不能用注意:不能用鸡鸡等的等的红细红细胞,必胞,必须须用哺乳用哺乳动动物的成熟物的成熟红红细细胞。胞。4细细胞膜胞膜选择选择透透过过性性实验实验探究探究(1)可利用可利用细细胞液有胞液有颜颜色的植物色的植物组织组织,将其放入无色溶,将其放入无色溶液中,然后用高温、液中,然后用高温、强强酸或酸或强强碱碱处处理,理,观观察察处处理前后有理前后有无溶液无溶液颜颜色的色的变变化。化。(2)将种子切开,放入将种子切开,放入红红墨水中,胚部分不被染墨水中,胚部分不被染红红,而,而胚乳部分被染胚乳部分被染红红。二、生物膜的流动镶嵌模型二、生物膜的流动镶嵌模型1 1组组成
4、成分及其在膜中的分布成成分及其在膜中的分布(见见下下图图)2结结构特点:流构特点:流动动性性(1)原因:膜原因:膜结结构中的蛋白构中的蛋白质质分子和脂分子和脂质质分子是可以运分子是可以运动动的。的。(2)表表现现:变变形虫的形虫的变变形运形运动动、细细胞融合、胞吞、胞吐及胞融合、胞吞、胞吐及载载体体对对相相应应物物质质的的转转运等。运等。(3)影响因素:主要受温度影响,适当温度范影响因素:主要受温度影响,适当温度范围围内,随外内,随外界温度升高,膜的流界温度升高,膜的流动动性增性增强强,但温度高出一定范,但温度高出一定范围围,则则导导致膜的破坏。致膜的破坏。(4)实实例例质质壁分离和复原壁分离
5、和复原实验实验;变变形虫捕食和运形虫捕食和运动时伪动时伪足的形成;足的形成;白白细细胞吞噬胞吞噬细细菌;菌;胞吞与胞吐;胞吞与胞吐;受精受精时细时细胞的融合胞的融合过过程;程;动动物物细细胞分裂胞分裂时细时细胞膜的胞膜的缢缢裂裂过过程;程;细细胞胞杂杂交交时时的的细细胞融合胞融合(如人鼠如人鼠细细胞融合胞融合)。总总之,膜的之,膜的组组成、成、结结构和功能可表示构和功能可表示为为下下图图:【典例精析】【典例精析】【例【例1 1】脂】脂质质体是根据磷脂分子可在水中形成体是根据磷脂分子可在水中形成稳稳定的脂定的脂双双层层膜的膜的趋势趋势而制而制备备的人工膜。的人工膜。单层单层脂分子脂分子铺铺展在水
6、展在水面上面上时时,极性端,极性端(亲亲水水)与非极性端与非极性端(疏水疏水)排列是不同的,排列是不同的,搅搅拌后形成双拌后形成双层层脂分子的球形脂脂分子的球形脂质质体。体。(1)脂脂质质体的形成是由于某种原因使磷脂分子体的形成是由于某种原因使磷脂分子结结构同构同时时具有具有 的特点。的特点。(2)将脂将脂质质体置于清水,一段体置于清水,一段时间时间后后发现发现,脂,脂质质体的形体的形态态、体、体积积没有没有变变化,化,这这一事一事实说实说明明 。(3)根据根据细细胞膜的基本支架是胞膜的基本支架是 ,可以推,可以推测测水分子的跨膜运水分子的跨膜运输输不是真正的自由不是真正的自由扩扩散,它最可能
7、与散,它最可能与膜上膜上 (成分成分)有关。美国科学家彼得有关。美国科学家彼得阿格雷阿格雷试图试图从人血从人血红细红细胞、胞、肾肾小管壁小管壁细细胞膜上胞膜上寻寻找找这这种蛋白种蛋白质质CHIP28,他以,他以这这两种两种细细胞胞为实验为实验材料的最可能依材料的最可能依据是据是 。亲亲水性和疏水性水性和疏水性脂脂质质体在体在结结构上具构上具有一定的有一定的稳稳定性定性磷脂双分子磷脂双分子层层蛋白蛋白质质成熟的成熟的红细红细胞除胞除细细胞膜外无其他的膜胞膜外无其他的膜结结构,便于构,便于获获得得纯净纯净的的细细胞膜;而胞膜;而肾肾小管壁小管壁细细胞胞对对水分子的重吸收水分子的重吸收能力能力强强(
8、4)简简述述证证明明CHIP28确确实实与水分子运与水分子运输输有关的有关的实验实验基本思基本思路。路。【解析】【解析】通过脂质体的研究,人们对细胞膜的认识更进一通过脂质体的研究,人们对细胞膜的认识更进一步。细胞膜的化学成分有磷脂分子和蛋白质分子,其中磷步。细胞膜的化学成分有磷脂分子和蛋白质分子,其中磷脂分子有疏水的尾和亲水的头部,蛋白质分子是亲水的。脂分子有疏水的尾和亲水的头部,蛋白质分子是亲水的。这样水分子在通过细胞膜时可能与膜上的蛋白质结合,从这样水分子在通过细胞膜时可能与膜上的蛋白质结合,从而进出细胞。美国科学家选择人的红细胞和肾小管壁细胞而进出细胞。美国科学家选择人的红细胞和肾小管壁
9、细胞的原因可从要寻找的与水进出细胞有关的蛋白质的特点去的原因可从要寻找的与水进出细胞有关的蛋白质的特点去考虑。考虑。在脂在脂质质体中加入体中加入CHIP28,并置于清水中。一段,并置于清水中。一段时间时间后,后,观观察并比察并比较实验组较实验组和和对对照照组组脂脂质质体的体体的体积变积变化情况化情况275、287、2892023/1/24考点二物考点二物质质跨膜运跨膜运输输的方式及其影响因素的方式及其影响因素【基础知识整合】【基础知识整合】物物质质跨膜运跨膜运输输的方式的方式1被被动动运运输输(1):不不需需要要载载体体和和能能量量,如如水水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。甘油、乙醇、苯等。
10、(2)协协助助扩扩散散:需需要要 ,但但不不需需要要 ,如如红红细细胞吸收葡萄糖。胞吸收葡萄糖。2主主动动运运输输:既既需需要要 协协助助,又又需需要要消消耗耗 ,如,如细细胞吸收胞吸收K、Na、Ca2、氨基酸等。、氨基酸等。3 物物 质质 跨跨 膜膜 运运 输输 的的 方方 式式 说说 明明 生生 物物 膜膜 的的 结结 构构 特特 性性 是是 ,功能特性是,功能特性是 。自由自由扩扩散散载载体体ATPATP载载体体流流动动性性选择选择透透过过性性钠钾泵工作原理过膜方式浓度梯度是否需载体是否耗能 举例自由扩散 协助扩散主动运输否要要否否要H2O、CO2、O2、甘油、乙醇、苯、脂肪酸等葡萄糖进
11、入红细胞无机盐离子、氨基酸高 低高 低低 高比较三种跨膜运输的方式4大分子物大分子物质质以以 和和 方式方式进进出出细细胞,胞,这这与与细细胞膜的胞膜的 有关,但不属于跨膜有关,但不属于跨膜运运输输。流流动动性性胞吞胞吞胞吐胞吐 胞吞胞吞与与胞吐胞吐【知识拓展】【知识拓展】物物质质出入出入细细胞胞的方式的方式被被动动运运输输 主主动动运运输输 自由自由扩扩散散 协协助助扩扩散散 运运输输方向方向 高高浓浓度度低低浓浓度度 高高浓浓度度低低浓浓度度 低低浓浓度度 高高浓浓度度 是否需要是否需要载载体体不需要不需要需要需要需要需要是否消耗是否消耗ATPATP不消耗不消耗 不消耗不消耗 消耗消耗 O
12、2、CO2、H2O、甘油、甘油、乙醇、苯等乙醇、苯等出入出入细细胞胞 红细红细胞吸收胞吸收葡萄糖葡萄糖 小小肠肠吸收葡吸收葡萄糖、氨基萄糖、氨基酸、无机酸、无机盐盐等等 图图例例举举例例2胞吞、胞吐:是大分子和胞吞、胞吐:是大分子和颗颗粒物粒物质进质进出出细细胞的方胞的方式,式,这这两种方式两种方式虽虽然最然最终终通通过过了生物膜,但了生物膜,但实质实质上,上,这这些物些物质质并没有真正的穿并没有真正的穿过过生物膜。例如,白生物膜。例如,白细细胞吞噬大胞吞噬大肠肠杆菌、杆菌、变变形虫吞噬有机物形虫吞噬有机物颗颗粒、胰腺粒、胰腺细细胞分泌胰胞分泌胰岛岛素素等。等。3在在细细胞的生命活胞的生命活动
13、过动过程中,主程中,主动动运运输输起到了重要起到了重要作用,它使作用,它使细细胞能主胞能主动动地从外界吸收被地从外界吸收被选择选择的物的物质质,供,供生命活生命活动动利用。同利用。同样样,细细胞也能利用主胞也能利用主动动运运输输把新把新陈陈代代谢产谢产物排出物排出细细胞外。胞外。总总之,之,细细胞通胞通过过主主动动运运输输,摄摄取、取、积积累物累物质质以及不断排出代以及不断排出代谢废谢废物,从而物,从而维维持持细细胞胞组组成成成成分的分的动态稳动态稳定,保定,保证证生命活生命活动动的正常的正常进进行。行。4影响跨膜运影响跨膜运输输的因素的因素(1)影响自由影响自由扩扩散的因素:散的因素:细细胞
14、膜内外物胞膜内外物质质的的浓浓度差。度差。(2)影响影响协协助助扩扩散的因素:散的因素:细细胞膜内外物胞膜内外物质质的的浓浓度差。度差。细细胞膜上运胞膜上运载载物物质质的的载载体数量。体数量。(3)影响主影响主动动运运输输的因素:的因素:载载体:是体:是细细胞膜上的一胞膜上的一类类蛋白蛋白质质。a载载体具有特异性,运体具有特异性,运输输不同物不同物质质的的载载体不同,不同体不同,不同生物生物细细胞膜上的胞膜上的载载体的种体的种类类和数目也不同。和数目也不同。b载载体具有体具有饱饱和和现现象,当象,当细细胞膜上的胞膜上的载载体全部参与物体全部参与物质质的运的运输时输时,细细胞吸收胞吸收该载该载体
15、运体运载载的物的物质质的速度不再随的速度不再随物物质浓质浓度的增大而增加。度的增大而增加。能量:凡能影响能量:凡能影响细细胞内胞内产产生能量的因素,都能影响主生能量的因素,都能影响主动动运运输输,如氧气,如氧气浓浓度、温度等。度、温度等。(4)影响物影响物质质运运输输速率的曲速率的曲线线分析分析?物物质浓质浓度度(在一定在一定浓浓度范度范围围内内)对对运运输输速率的影响速率的影响曲曲线线:a自由自由扩扩散的运散的运输输方向是由高方向是由高浓浓度一度一侧侧到低到低浓浓度度一一侧侧,其,其动动力是两力是两侧侧溶液的溶液的浓浓度差,在一定度差,在一定浓浓度范度范围围内,随物内,随物质浓质浓度的增大,
16、其运度的增大,其运输输速率与物速率与物质浓质浓度成正度成正比。比。b协协助助扩扩散或主散或主动动运运输输的共同特点是都需要的共同特点是都需要载载体体协协助,在物助,在物质浓质浓度度较较低低时时,随物,随物质浓质浓度的增大,运度的增大,运输输速率也逐速率也逐渐渐增大,达到一定物增大,达到一定物质浓质浓度度时时,由于受膜上,由于受膜上载载体的数量的限制,运体的数量的限制,运输输速率不再随速率不再随浓浓度增大而增大。度增大而增大。氧气氧气浓浓度度对对物物质质运运输输速率的影响曲速率的影响曲线线:a自由自由扩扩散和散和协协助助扩扩散散统统称称为为被被动动运运输输,其运,其运输输方向都是从高方向都是从高
17、浓浓度一度一侧侧到低到低浓浓度一度一侧侧,其运,其运输输的的动动力都是力都是浓浓度差,不需要度差,不需要ATP,因此与氧气,因此与氧气浓浓度无关,运度无关,运输输速率不随氧气速率不随氧气浓浓度增大而改度增大而改变变。b主主动动运运输输方式既需要方式既需要载载体体协协助又需要消耗助又需要消耗ATP。在氧气。在氧气浓浓度度为为零零时时,通,通过细过细胞无氧呼吸供胞无氧呼吸供能,但无氧呼吸能,但无氧呼吸产产生生ATP较较少,所以运少,所以运输输速率速率较较低,在一定范低,在一定范围围内随氧气内随氧气浓浓度升高,有氧呼吸加度升高,有氧呼吸加强强,产产生的生的ATP逐逐渐渐增多,所以运增多,所以运输输速
18、率不断加速率不断加快,当氧气快,当氧气浓浓度足度足够够高高时时,ATP供供应应充足,但由充足,但由于受到于受到载载体数量的限制,运体数量的限制,运输输速率不再随氧气速率不再随氧气浓浓度增大而加快。度增大而加快。【总结提升】【总结提升】要确定某种物质的运输方式,必须抓要确定某种物质的运输方式,必须抓三个关键:三个关键:分析被运输的物质是否通过细胞膜;分析被运输的物质是否通过细胞膜;明确被运输物质微粒的性质明确被运输物质微粒的性质(大分子、小分子、大分子、小分子、离子离子);分析物质通过细胞膜的转运方向分析物质通过细胞膜的转运方向(高浓度高浓度低浓低浓度,低浓度度,低浓度高浓度高浓度)、是否需要载
19、体协助、是否需、是否需要载体协助、是否需要消耗要消耗ATP。【典例精析】【典例精析】【例【例2】(2011全国全国)将紫色洋葱在完全将紫色洋葱在完全营营养液中浸泡一养液中浸泡一段段时间时间,撕取外表皮,先用,撕取外表皮,先用浓浓度度为为0.3g/mL的蔗糖溶液的蔗糖溶液处处理,理,细细胞胞发发生生质质壁分离后,立即将外表皮放入蒸壁分离后,立即将外表皮放入蒸馏馏水中,水中,直到直到细细胞中的水分不再增加。若在胞中的水分不再增加。若在该实验过该实验过程中,蔗糖程中,蔗糖溶液溶液处处理前外表皮理前外表皮细细胞液的胞液的浓浓度度为为甲,甲,细细胞中的水分不胞中的水分不再增加再增加时时外表皮外表皮细细胞
20、液的胞液的浓浓度度为为乙,乙,则则甲、乙的关系,甲、乙的关系,以及以及实验过实验过程中水分程中水分进进出出细细胞的方式胞的方式为为()A甲甲乙,被乙,被动动运运输输C甲甲乙,主乙,主动动运运输输D甲乙,主甲乙,主动动运运输输B【例【例3 3】下】下图图是植物根从土壤中吸收某是植物根从土壤中吸收某矿质矿质离子示意离子示意图图。据据图图判断,判断,该该离子跨膜离子跨膜进进入根毛入根毛细细胞的方式胞的方式为为()()A自由自由扩扩散散 B协协助助扩扩散散C主主动动运运输输 D被被动动运运输输【解析】【解析】本题主要考查物质跨膜运输方式的特点。据图可本题主要考查物质跨膜运输方式的特点。据图可知,该植物
21、根从土壤中吸收某矿质离子,既需要细胞膜上知,该植物根从土壤中吸收某矿质离子,既需要细胞膜上载体蛋白的协助,又需要消耗载体蛋白的协助,又需要消耗ATP,符合主动运输的特点。,符合主动运输的特点。C作业作业课时练习课时练习十十一一课时练习十一课时练习十一一、选择题一、选择题(每小题只有一个正确选项每小题只有一个正确选项)1某种植物某种植物细细胞在胞在浓浓度分度分别为别为200mmol/L和和400mmol/L的的M物物质质溶液中,溶液中,细细胞吸收胞吸收M的速率都是的速率都是10mmol/min。对对此此结结果最合理的解果最合理的解释释是是()A细细胞吸收胞吸收M的方式的方式为为自由自由扩扩散散
22、B细细胞吸收胞吸收M的方式的方式为为主主动动运运输输C细细胞吸收胞吸收M需要需要载载体蛋白的参与体蛋白的参与 D所需能量供所需能量供应应不足不足C2下列关于物下列关于物质质跨膜运跨膜运输输的叙述不正确的是的叙述不正确的是()A人体内人体内红细红细胞、胞、肾肾小管上皮小管上皮细细胞吸收葡萄糖的方式胞吸收葡萄糖的方式不同不同B叶肉叶肉细细胞中的胞中的CO2进进入叶入叶绿绿体和排出体和排出细细胞外的方式胞外的方式完全相同完全相同C海海带细带细胞通胞通过过主主动动运运输积输积累累I等溶等溶质质,通常不会在,通常不会在海水中海水中发发生生质质壁分离壁分离D酶酶解法制解法制备备的原生的原生质质体置于等渗溶
23、液中,几乎无水体置于等渗溶液中,几乎无水分子分子进进出出细细胞胞D3下下图图表表示示动动物物肌肌肉肉细细胞胞细细胞胞膜膜转转运运部部分分物物质质示示意意图图,与与图图中信息不相符的是中信息不相符的是()A甲甲侧为细侧为细胞外,乙胞外,乙侧为细侧为细胞内胞内BNa既可既可顺浓顺浓度梯度运度梯度运输输也可逆也可逆浓浓度梯度运度梯度运输输C图图示中葡萄糖跨膜运示中葡萄糖跨膜运输输的直接的直接驱动驱动力不是力不是ATPD图图示中葡萄糖跨膜运示中葡萄糖跨膜运输输方式与方式与细细胞吸收甘油相同胞吸收甘油相同D4右右图图中曲中曲线线a、b表示物表示物质质跨跨(穿穿)膜运膜运输输的两种方式,下的两种方式,下列
24、表述正确的是列表述正确的是()A脂溶性小分子物脂溶性小分子物质质不能通不能通过过方式方式a运运输输 B与方式与方式a有关的有关的载载体蛋白覆盖于体蛋白覆盖于细细胞膜表面胞膜表面C方式方式b的最大的最大转转运速率与运速率与载载体蛋白数量有关体蛋白数量有关 D抑制抑制细细胞呼吸胞呼吸对对方式方式a和和b的的转转运速率均有影响运速率均有影响C5关于下面概念关于下面概念图图的分析,正确的是的分析,正确的是()A和和所所示示的的过过程程都都需需要要消消耗耗细细胞胞内内ATP水水解解释释放放的能量的能量 B只有只有所示的所示的过过程能逆程能逆浓浓度梯度运度梯度运输输物物质质 C大分子只有通大分子只有通过过
25、所示的所示的过过程才能程才能进进入入细细胞胞D果脯腌制果脯腌制时时蔗糖蔗糖进进入入细细胞与胞与过过程程和和有关有关 B6线线粒体上的基因表达粒体上的基因表达产产生的生的酶酶,与,与线线粒体的功能粒体的功能有关。若有关。若线线粒体粒体DNA受受损伤损伤,则则下列下列过过程受影响的有程受影响的有几几项项()细细胞内胞内遗传遗传信息的表达信息的表达垂体分泌生垂体分泌生长长激素激素肺泡肺泡细细胞吸收氧气胞吸收氧气人胃人胃细细胞吸收酒精胞吸收酒精细细胞胞有有丝丝分裂分裂过过程中染色体的移程中染色体的移动动人成熟人成熟红细红细胞吸收胞吸收葡萄糖葡萄糖A一一项项 B二二项项 C三三项项 D四四项项【解析】【
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