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1、第2、3节生物膜的流动镶嵌模型 物质跨膜运输的方式学习导航学习导航重、难点重、难点1.结合生物膜的结构模型结合生物膜的结构模型,掌握流动镶嵌模掌握流动镶嵌模型的基本内容型的基本内容.重点重点2运用对比的方法说出被动运输和主动运运用对比的方法说出被动运输和主动运输的异同点输的异同点.新新知知初初探探思思维维启启动动一、对生物膜结构的探索历程时间时间(人物人物)实验依据实验依据结论或假结论或假说说19世纪世纪末欧文末欧文顿顿对植物细胞进行通透对植物细胞进行通透性实验性实验, 发现可溶于发现可溶于脂质的物质更容易通脂质的物质更容易通过细胞膜过细胞膜膜是膜是由由_组组成成脂质脂质时间时间(人物人物)实
2、验依据实验依据结论或假说结论或假说20世世纪初纪初对哺乳动物红细胞对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学的细胞膜进行化学分析分析膜的主要成分膜的主要成分是是_1925年两年两位荷位荷兰科兰科学家学家从人的红细胞中提从人的红细胞中提取的脂质铺成单分取的脂质铺成单分子层子层, 其面积是红其面积是红细胞表面积的细胞表面积的2倍倍膜中的脂质分子膜中的脂质分子必然排列必然排列为为_脂质和蛋白质脂质和蛋白质连续的两层连续的两层时间时间(人物人物)实验依据实验依据1959年年罗罗伯伯特森特森电子显微镜下看到细胞膜清晰电子显微镜下看到细胞膜清晰的的_的的三层结构三层结构1970年年_标标记的小鼠细胞和人记的小鼠细胞
3、和人细胞融合实验细胞融合实验1972年桑格年桑格和尼克森和尼克森新的观察实验证据新的观察实验证据暗暗亮亮暗暗荧光荧光时间时间(人物人物)结论或假说结论或假说1959年罗伯年罗伯特森特森所有的生物膜都所有的生物膜都由由_三三层结构构成层结构构成, 是静态的结构是静态的结构1970年年细胞膜具细胞膜具有有_1972年桑格年桑格和尼克森和尼克森提出为大多数人所接受提出为大多数人所接受的的_模模型型蛋白质蛋白质脂质脂质蛋白质蛋白质流动性流动性流动镶嵌流动镶嵌二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容1化学组成化学组成:主要是磷脂分子和主要是磷脂分子和_.2模型结构模型结构蛋白质分子蛋白质分子
4、基本支架基本支架流动性流动性横跨横跨糖蛋白糖蛋白细胞识别细胞识别想一想想一想细胞融合实验中细胞融合实验中,是什么原因使两种颜色均是什么原因使两种颜色均匀分布？匀分布？【提示提示】细胞膜中的蛋白质和磷脂分子细胞膜中的蛋白质和磷脂分子是运动的是运动的.三、被动运输三、被动运输1概念概念:物质进出细胞时物质进出细胞时,_的扩散的扩散.2类型类型顺浓度梯度顺浓度梯度方式方式自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散特点特点物质通过简单物质通过简单的的_进进出细胞出细胞进出细胞的物质借进出细胞的物质借助助_的的扩散扩散实例实例水、水、O2、CO2、_、乙醇、乙醇、苯等苯等_进进入红细胞入红细胞扩散作用扩散作用载体
5、蛋白载体蛋白甘油甘油葡萄糖葡萄糖四、主动运输四、主动运输1物质运输方向物质运输方向:从从_.2基本条件基本条件:(1)细胞膜上相应细胞膜上相应_的协助的协助.(2)消耗细胞内化学反应所释放的消耗细胞内化学反应所释放的_.低浓度低浓度高浓度高浓度载体蛋白载体蛋白能量能量3生理意义生理意义:保证了活细胞能够按照生命保证了活细胞能够按照生命活动的需要活动的需要,主动选择地吸收所需要的营养主动选择地吸收所需要的营养物质物质,排出排出_和对细胞有害和对细胞有害的物质的物质.代谢废物代谢废物判一判(1)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内. ()(2)自由扩散和协助扩散都不消耗能量, 也
6、不需要膜上的载体蛋白. ()(3)协助扩散和主动运输都需要细胞膜上的同一种载体蛋白. ()(4)大分子的颗粒性物质可通过胞吞或胞吐进出细胞. ()要要点点突突破破讲讲练练互互动动要点一细胞膜1细胞膜的结构与功能要点突破要点突破要点突破要点突破2生物膜的结构特点流动性(1)结构基础: 磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的. (2)生理意义: 完成物质运输、细胞识别、细胞融合等功能. (3)实验验证: 变形虫的运动、白细胞吞噬细菌、细胞胞吞和胞吐现象等. 3生物膜的功能特性选择透过性(1)结构基础: 膜上具有载体蛋白. (2)生理意义: 控制物质进出. 4流动性和选择透过性的关系(1)区别: 流动性
7、是生物膜的结构特点, 选择透过性是生物膜的功能特性. (2)联系: 流动性是选择透过性的基础, 只有膜具有流动性, 才能表现出选择透过性. 例例例例1 1 如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图, 有关叙述不正确的是()A. 具有的一侧为细胞膜的外侧B. 细胞膜表面的含量较其他生物膜要少C. 组成细胞膜的基本支架是D. 细胞膜的选择透过性与的种类和数量有关【标准解答】审题关键: 细胞膜各种组成成分的排布规律. 逐项分析如下: 选项选项判断判断原因分析原因分析A项项正确正确为糖蛋白为糖蛋白, 糖蛋白与细胞识别有关糖蛋白与细胞识别有关, 因此分布于细胞膜外侧因此分布于细胞膜外侧B项项错误错误与其他生物膜
8、相比与其他生物膜相比, 细胞膜处于细胞细胞膜处于细胞最外侧最外侧, 含有较多的糖蛋白含有较多的糖蛋白C项项正确正确为磷脂双分子层为磷脂双分子层, 是构成细胞膜的是构成细胞膜的基本支架基本支架选项选项判断判断原因分析原因分析D项项正确正确蛋白质是细胞功能的承担者蛋白质是细胞功能的承担者, 细胞膜细胞膜的选择透过性主要与的选择透过性主要与蛋白质的种类蛋白质的种类和数目有关和数目有关【答案】【答案】D互动探究互动探究(1)题目中的题目中的为什么只分布在细胞的外表为什么只分布在细胞的外表面？面？(2)从从、的分布来看的分布来看,你能得出什么结你能得出什么结论？论？【提示提示】(1)如果是分布在膜的内侧
9、如果是分布在膜的内侧,则则无法完成糖蛋白的保护、润滑和识别功能无法完成糖蛋白的保护、润滑和识别功能.(2)细胞膜具有不对称性细胞膜具有不对称性.【探规寻律】判断细胞膜内外侧的方法(1)判断依据: 糖蛋白的分布情况(糖蛋白与识别有关). 要点二物质进出细胞的方式1跨膜运输方式物质出入物质出入细胞的方细胞的方式式被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散运输方向运输方向高浓度高浓度低浓度低浓度高浓度高浓度低浓度低浓度低浓度低浓度高浓度高浓度是否需要是否需要载体载体不需要不需要需要需要需要需要物质出入物质出入细胞的方细胞的方式式被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散
10、协助扩散协助扩散是否消耗是否消耗能量能量不消耗不消耗不消耗不消耗消耗消耗图例图例物质出物质出入细胞入细胞的方式的方式被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散举例举例O2、CO2、H2O、甘油、甘油、乙醇、苯等出乙醇、苯等出入细胞入细胞红细胞吸红细胞吸收葡萄糖收葡萄糖小肠吸收小肠吸收葡萄糖、葡萄糖、氨基酸、氨基酸、无机盐等无机盐等表示曲表示曲线线(一定一定浓度范浓度范围内围内)2.非跨膜运输方式方式方式胞吞胞吞胞吐胞吐作用作用大分子物质进出细胞的方式大分子物质进出细胞的方式运输运输方向方向细胞外细胞外细胞内细胞内细胞内细胞内细胞外细胞外运输运输特点特点消耗消耗ATP, 不
11、需要不需要载体蛋白载体蛋白消耗消耗ATP, 不需要不需要载体蛋白载体蛋白方式方式胞吞胞吞胞吐胞吐原理原理 细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性图例图例举例举例吞噬细胞吞噬细菌、吞噬细胞吞噬细菌、原生动物吞噬食物原生动物吞噬食物等等消化酶、胰岛消化酶、胰岛素、抗体的分素、抗体的分泌等泌等 (2010高考广东卷)如图是植物从土壤中吸收某矿质离子示意图. 据图判断, 该离子跨膜进入根毛细胞的方式为()例例例例2 2A.自由扩散自由扩散B.协助扩散协助扩散C.主动运输主动运输D.被动运输被动运输【解析解析】本题主要考查物质跨膜运输方本题主要考查物质跨膜运输方式的特点式的特点.据图可知据图可知,
12、该植物根从土壤中吸该植物根从土壤中吸收某矿质离子收某矿质离子,既需要细胞膜上载体蛋白的既需要细胞膜上载体蛋白的协助协助,又需要消耗又需要消耗ATP,符合主动运输的特符合主动运输的特点点.【答案答案】C【探规寻律探规寻律】物质跨膜运输方式的判断方法物质跨膜运输方式的判断方法跟踪训练关于概念图的分析正确的是()A. 和所示的过程都需要消耗细胞内释放的能量B. 只有所示的过程能逆浓度梯度运输物质C. 大分子只有通过所示的过程才能进入细胞D. 蜜饯腌制时蔗糖进入细胞与过程和有关解析: 选B. 图中代表主动运输, 表示协助扩散, 过程需要载体, 不消耗ATP; 主动运输能逆浓度梯度运输物质; 大分子物质
13、以胞吞或胞吐的方式通过膜; 蜜饯腌制时细胞已经死亡, 细胞膜的选择透过性消失. 要点三影响主动运输的因素1载体载体是细胞膜中的一类蛋白质, 其作用就像“小船”一样, 能将“货物”(被运输的物质)从“河”(细胞膜)的一边运到另一边. (1)载体有饱和现象, 即此时所有“小船”都已启用, 没有闲置的. 如当血糖浓度过高时, 肾小管上皮细胞膜上运载葡萄糖的载体已达到饱和, 不能更多地吸收葡萄糖, 多余的葡萄糖随尿液排出形成糖尿. (2)载体具有特异性, 即一种载体只能运载特定的物质, 如运载K的载体就不能运载Ca2, 反之亦然. 因此, 若细胞膜上有运载某物质的载体, 则能吸收该物质, 否则不能吸收
14、. 如水稻根细胞膜上有运载Si4的载体, 则能吸收, 而番茄根细胞膜上几乎无运载Si4的载体, 故几乎不能吸收. 若细胞膜上运载某物质的载体多, 则吸收该物质就多, 反之则少. 如水稻根细胞膜上有大量运载Si4的载体, 故能大量吸收Si4 2物质浓度(在一定浓度范围内)3O2浓度4温度温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性, 因而影响物质运输速率. 低温会使物质跨膜运输速率下降. 如图表示培养液中K浓度及溶氧量对小麦 根系细胞吸收K速率的影响. 下列有关两曲线形成机理的解释正确的是( )例例例例3 3A.曲线曲线ab段的形成是由于细胞膜上段的形成是由于细胞膜上K载载体数量未达到饱和且能量充足体
15、数量未达到饱和且能量充足B.曲线曲线cd段的形成是由于细胞内段的形成是由于细胞内K过多过多,细胞大量排出细胞大量排出KC.e点表明植物根系可以通过自由扩散的点表明植物根系可以通过自由扩散的方式吸收方式吸收KD.曲线曲线bc、fg段的形成是由于细胞膜上段的形成是由于细胞膜上K载体数量有限载体数量有限【解析解析】图一中横坐标是培养液中图一中横坐标是培养液中K浓浓度度,纵坐标是纵坐标是K吸收速率吸收速率,因此曲线因此曲线ab段段限制因素是培养液中限制因素是培养液中K浓度浓度,且载体、能且载体、能量均充足量均充足.bc段限制因素不再是培养液中段限制因素不再是培养液中K浓度浓度,限制因素可能是载体数量限
16、制因素可能是载体数量,也可能也可能是能量供应是能量供应,cd段形成的原因可能是由于段形成的原因可能是由于细胞外界溶液浓度过高细胞外界溶液浓度过高,细胞失水细胞失水,细胞呼细胞呼吸速率下降吸速率下降,影响了对影响了对K的吸收的吸收.图二中横坐标是培养液中氧气的相对含量图二中横坐标是培养液中氧气的相对含量,因此曲线因此曲线ef段限制因素是能量段限制因素是能量,fg段限制因段限制因素可能是载体数量素可能是载体数量,也可能是培养液中也可能是培养液中K浓度浓度.【答案答案】A互动探究互动探究(1)若将图二中的横坐标含义改为温度若将图二中的横坐标含义改为温度,该该曲线的变化趋势是怎样的？曲线的变化趋势是怎
17、样的？(2)若将图二中的纵坐标的含义改为水的吸若将图二中的纵坐标的含义改为水的吸收速率收速率,该曲线应该怎样？该曲线应该怎样？【提示提示】(1)先上升先上升,再下降再下降.(2)水平直线水平直线.【探规寻律探规寻律】(1)影响物质跨膜运输的因素应结合物质跨影响物质跨膜运输的因素应结合物质跨膜运输方式的特点去考虑膜运输方式的特点去考虑.(2)分析坐标曲线图时分析坐标曲线图时,应首先明确横、纵应首先明确横、纵坐标及曲线的含义坐标及曲线的含义,再结合三种物质跨膜运再结合三种物质跨膜运输方式的特点去分析输方式的特点去分析.对磷脂分子的特点模糊对磷脂分子的特点模糊磷脂是组成细胞膜的重要成分磷脂是组成细胞
18、膜的重要成分,这这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关有关.某研究小组发现植物种子细胞以小油某研究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油滴的方式贮存油,每个小油滴都由磷脂膜包每个小油滴都由磷脂膜包被着被着,该膜最可能的结构是该膜最可能的结构是()易错警示易错警示易错警示易错警示例例例例1 1A.由单层磷脂分子构成由单层磷脂分子构成,磷脂的尾部向着磷脂的尾部向着油滴内油滴内B.由单层磷脂分子构成由单层磷脂分子构成,磷脂的头部向着磷脂的头部向着油滴内油滴内C.由两层磷脂分子构成由两层磷脂分子构成,结构与细胞膜完结构与细胞膜完全相同全相同D.由两层磷脂分子构
19、成由两层磷脂分子构成,两层磷脂的头部两层磷脂的头部相对相对【常见错误常见错误】错选错选C项项.【错因分析错因分析】受思维定势影响受思维定势影响, 误认为误认为该膜和生物膜结构一样该膜和生物膜结构一样. 因为磷脂膜内部因为磷脂膜内部贮存油贮存油, 外面是水外面是水, 所以磷脂分子亲水头部所以磷脂分子亲水头部朝油滴外朝油滴外, 疏水尾部朝油滴内疏水尾部朝油滴内 . 假设磷脂分子排成双层假设磷脂分子排成双层,会有以下两种情会有以下两种情况况:和和因为亲水端、疏水端相排斥因为亲水端、疏水端相排斥,亲水端与亲水端与油相排斥油相排斥,以上两种情况均不可能存在以上两种情况均不可能存在.【正确答案正确答案】A
20、对物质跨膜运输方式曲线的判断不到位 某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系, 分别用下图中四条曲线表示, 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 ()例例例例2 2A.主动运输主动运输B.B.协助扩散协助扩散C.自由扩散自由扩散D.胞吐胞吐【正确答案正确答案】A【纠错总结纠错总结】曲线曲线说明运输速度与物说明运输速度与物质浓度成正比关系质浓度成正比关系,不受其他因素的限制不受其他因素的限制,应为自由扩散应为自由扩散;曲线曲线在一定浓度范围内在一定浓度范围内,随物质浓度升高运输速度加快随物质浓度升高运输速度加快,当达到一定当达到一定程度后程度后,由于受到载体蛋白数量的限制由于受到载体蛋白数量的限制,运运输速度不再增加输速度不再增加,而保持稳定而保持稳定,说明这种运说明这种运输需要载体蛋白输需要载体蛋白,不是自由扩散不是自由扩散,可能是协助扩散或主动运输可能是协助扩散或主动运输;曲线曲线运输运输速度与氧气浓度无关速度与氧气浓度无关,而氧气浓度的高低影而氧气浓度的高低影响能量的产生进而影响主动运输的速度响能量的产生进而影响主动运输的速度,说说明这种方式不是主动运输明这种方式不是主动运输,有可能是自由扩有可能是自由扩散或协助扩散散或协助扩散;曲线曲线运输速度与氧气浓运输速度与氧气浓度有关度有关,说明这个过程需要能量说明这个过程需要能量.
