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1、第第 4 4 章章 细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出 第第 2 2 节节 生物膜的流动镶嵌模型、生物膜的流动镶嵌模型、 物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式 【高考目标定位】 物质出入细胞的方式 【考纲知识梳理】 一、对生物膜结构的探索历程 1、19 世纪末，欧文顿根据脂溶性物质更容易通过细胞膜，提出膜是由脂质组成的。 2、20 世纪初，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。 3、1925 年，荷兰科学家得出结论：细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。 4、20 世纪 40 年代，科学家推测脂质两边各覆盖着蛋白质。 5、1959 年，罗伯特森认为生物膜由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成。
2、 6、1970 年，人鼠细胞杂交实验表明，细胞膜具有流动性。 7、1972 年，桑格和尼克森提出的生物膜的流动镶嵌模型为大多数人所接受。 二、生物膜流动镶嵌模型： 1、基本内容： （1）磷脂双分子层构成膜的基本支架。 （2）蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层的表面，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可以运动的。 （3）细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成糖蛋白，也可以和脂质结合形成糖脂。 2、结构特点：具有一定的流动性。 3、功能特点：具有选择透过性。 三、物质跨膜运输的方式 1、离子和小分子物质的运输方式 （1）被动运输： 自由扩散：不需要载体和能量
3、，如水、CO2、O2、甘油、乙醇等。 协助扩散：需要载体，但不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖。 （2）主动运输：既需要载体协助，又需要消耗能量，如细胞吸收 K、Na、Ca2、氨 基酸等。 2、大分子物质的运输方式 大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞。 【要点名师精解】 一、生物膜的组成结构及功能间的关系 1、组成及功能： （1）组成：蛋白质+磷脂（双分子层）+糖类。 （2）功能：控制物质进出；进行细胞间信息交流。 2、生物膜的结构特点具有一定的流动性 （1）结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。 （2）实验验证人鼠细胞融合实验 （3）实例证明：质壁分离与复原、变形虫的变形运动、胞
4、吞和胞吐、白细胞吞噬细菌及载 体对相应物质的转运等。 3、生物膜的流动性与选择透过性的关系： 流动性与选择透过性都是对细胞膜的描述，但两者既有区别又有联系。 （1）区别：流动性是生物膜的结构特性，选择透过性是生物膜的功能特性，主动运输能充 分说明选择透过性。 （2）联系：流动性是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。 【例 1】下图是细胞膜的亚显微结构图，其中 a 和 b 分别代表不同分子或离子进出细胞膜的 方式。下列对细胞膜结构和功能的叙述，错误的是（ ） K A不同物种的细
5、胞中、和的种类有差异，细胞膜的流动性也与、和有关 B如果该细胞能接受激素的调节，则与有关 Cb 的运输方式能体现细胞膜的选择透过性 D如果图示为小肠上皮细胞膜，则 a 可代表甘油，b 可代表 K+学 【解析】主要考查了细胞膜的结构、功能及其相应的特点。从图中可以看出，a 属于自由扩 散，b 属于主动运输；分别是糖蛋白、磷脂双分子层和蛋白质分子。其中，糖蛋白具 有细胞识别的作用，一般位于细胞膜的外侧。不同物种的细胞膜上，磷脂双分子层基本是相 同的，但功能不同的细胞，其细胞膜上的蛋白质和糖蛋白的种类不同。细胞膜的流动性与膜 上的蛋白质分子和磷脂分子的流动性有关。 【答案】A 二、物质运输的方式及影
6、响因素 1、物质运输方式的比较 运输方向特点图例实例 自由扩散 高考资源 网 KS5U.CO M 高考资源网 KS5U.COM 由高浓度向低浓度 K高考资 源网 不需要载体和能量 高考资源网 KS5U.COM 水、甘油、乙 醇、苯、 CO2、O2、脂质 高考资源网 协助扩散由高浓度向低浓度需要载体不需要能 量 红细胞吸收葡 萄糖 离 子、 小 分 子 物 质 主动运输由低（高）浓度向高 （低）浓度 既需要载体又需要 能量 小肠吸收无机 盐、葡萄糖、 氨基酸等 胞吞由细胞外到细胞内需要消耗能量略 白细胞吞噬病 菌 大 分 子 物 质胞吐由细胞内到细胞外需要消耗能量略 分泌蛋白的分 泌、神经递质
7、的释放 2、影响跨膜运输的因素 （1）物质浓度（在一定浓度范围内） （2）氧气浓度 （3）温度 温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。 【例 2】某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该过程 A.没有载体参与 B.为自由扩散 C.为协助扩散 D.为主动运输 【解析解析】 自由扩散协助扩散主动运输 运输方向高浓度低浓度高浓度低浓度低浓度高浓度 是否需要载体否是是 据表可知，从低浓度到高浓度的跨膜运输是主动运输，需要载体，所以选择 D。 【答案】D 【感悟高考真题】 （20102010全国全国 1 1 高考）高考）1. 下列过程中,不直接依赖细胞膜的流动性就能完成的是 A.植
8、物体胞杂交中原生质体融合 B.mRNA 与游离核糖体的结合 C.胰岛 B 细胞分泌胰岛素 D.吞噬细胞对抗原的摄取 【解析】本题主要考查细胞膜的结构特点具有一定的流动性，考查学生的理解能力。植物 体细胞杂交中原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性，胰岛 B 细胞分泌胰岛素的过程属于外 排作用，吞噬细胞对抗原的摄取属于内吞作用，内吞和外排作用均与细胞膜的流动性有直接 的关系；而 mRNA 与游离核糖体的结合与细胞膜的流动性无关。 【答案】B （20102010山东高考）山东高考）4下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是 A生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定 B构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇 C有
9、氧呼吸及光合作用产生 ATP 均在膜上进行 D核糖体、内质网、高尔基体的膜部都参与蛋白质的合成与运输 【解析】生物膜的特定功能与膜蛋白有关，因此 A 正确；结构细胞膜的脂质有磷脂和少量的 固醇，不含有脂肪，因此 B 错误；有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都会产生 ATP，第二阶段 发生线粒体基质中，第三阶段发生在线粒体内膜；光合作用的光反作用阶段发生和叶绿体内 囊体薄膜上进行，因此 C 错误；只有分泌蛋白的合成和运输与核糖体，内质网和高尔基体有 关，因此 D 错误。 【答案】A （20102010安徽高考）安徽高考）1、下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是 A、肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运
10、输的载体 B、细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必需的结构 C、线粒体内膜上只分布着合成 ATP 的酶 D、核膜上的核孔可以让蛋白质和 RNA 自由进出 【解析】本题考查有关细胞相关的知识，生物膜的成分是磷脂双分子层是生物膜的基本骨架， 蛋白质分子与细胞的功能密切相关，如一些物质的跨膜运输、细胞间的信息交流等。葡萄糖 进入人呢和哺乳动物成熟的红细胞是协助扩散，进入其他细胞是主动运输，但都必须有载体 的协助，所以 A 选项是正确的；B 选项有的信息交流的受体是在细胞内部，C 选项中的线粒 体内膜上分布着合成 ATP 的酶，也有合成 H2O 的酶等；D 选项是的核孔可以让蛋白质和 RNA 进出，但不
11、是自由进出，而是主动选择。 【答案】A （20102010天津高考）天津高考）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 【解析】物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞 内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。在静息状态下，神经细胞进行着 K+外流 和其他的生命活动，需要能量供给，进行着葡萄糖的跨膜运输和葡萄糖的分解。质壁分离过 程中，水分子外流
12、导致细胞内溶质相对增多，渗透压升高。抗体分泌过程属于胞吐，高尔基 体分泌的囊泡到达细胞膜时，囊泡膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。 【答案】B （20102010广东高考）广东高考）31.（8 分） 1. 图 1 是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。据图判断，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 【解析】考查学生获取信息的能力和理解能力。结合图示可以看出，该矿 质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗 ATP，故应为 主动运输。 【答案】C （20102010山东高考）山东高考）3由图中曲线 a、b 表示物质跨（穿）膜
13、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 【解析】分析坐标曲线可以看出，a 为自由扩散，b 为协助扩散（或主动运输） 。脂溶性小分 子物质通过自由扩散（即方式 a）运输，因此 A 错误；方式 a 与载体无关，只与浓度有关， 因此 B 错误；方式 b 的最大的转运速率与载体的种类和数量有关，因此 C 正确。抑制细胞呼 吸，能量供应不足，导致主动运输受阻，而与自由扩散（协助扩散）无关，因此 D 错误。 【答案】C （2
14、0092009浙江高考）浙江高考）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：用 某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表面的某一 区域，该区域荧光淬灭（消失） 。停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复， 即有出现了斑点。 上述实验不能说明的是 A细胞膜具有流动性 B荧光染料能与细胞膜组成成分结合 C根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率 D根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率 【解析解析】该过程说明细胞膜具有流动性、荧光染料能与细胞膜组成成分结合，根据荧光恢复 的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但不能根据荧光恢
15、复的速率可推算出物质跨 膜运输的速率，因为该过程中没有发生物质跨膜运输。所以 C 不正确。 【答案】C （20092009辽宁、宁夏高考）辽宁、宁夏高考）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是 A植物细胞累 K+需消耗能量 B细胞对离子的吸收具有选择性 C海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离 D液泡中积累大量离子，故液泡膜不具有选择透过性 【解析解析】液泡膜是一层生物膜,具有选择透过性，能够积累大量的离子。细胞液的浓度小于 外界溶液的浓度时，才可能发生质壁分离，海水中的海藻细胞可通过积累溶质使细胞液的浓 度增大防止质壁分离。 【答案】D （20082008广东高考）广东高考）甲、乙两种物质
16、分别依赖自由扩散（简单扩散）和协助扩散进入细胞， 如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其它条件不变，则 A甲运输被促进B乙运输被促进C甲运输被抑制D乙运输被抑制 【解析】自由扩散 这种方式是被选择吸收的物质，从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的 一侧转运，例如 O2、CO2、甘油等物质，可以从浓度高的一侧转运到浓度低的一侧。这种物 质出入细胞的方式叫做自由扩散。自由扩散不需要载体，也不消耗细胞内新陈代谢所释放的 能量，是一种简单的运输方式。 协助扩散物质通过质膜进出细胞的方式之一。物质必须在载体蛋白的协助下，才能从高 浓度一侧通过质膜向低浓度一侧扩散，但此种方式不消耗代谢能。协助扩散和自由扩散都是 物质顺浓度梯度的扩散过程，主要动力是质膜两侧的浓度差。但是，协助扩散是在质膜上载 体蛋白的
