人教版必修一 4.24.3 生物膜的流動鑲嵌模型 物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?學(xué)案.doc

第2、3節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞綄W(xué)習(xí)目標(biāo)1了解科學(xué)家建立生物膜模型的過程。2.理解生物膜的流動鑲嵌模型及生物膜的結(jié)構(gòu)特點和功能特點(重點)。3.掌握區(qū)分被動運輸和主動運輸?shù)姆椒?重難點)。4.正確理解主動運輸對細胞生活的意義(重點)。|基礎(chǔ)知識|一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程1細胞膜中脂質(zhì)分子排列的探索 歷程探索內(nèi)容結(jié)論或假說19世紀(jì)末歐文頓對植物細胞進行通透性實驗，發(fā)現(xiàn)可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜膜是由脂質(zhì)組成的20世紀(jì)初分離出哺乳動物紅細胞的細胞膜，進行化學(xué)分析膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)1925年荷蘭科學(xué)家提取人紅細胞的脂質(zhì)鋪展成單分子層，其面積為紅細胞表面積的2倍細胞膜中的脂質(zhì)分子必然排列為連續(xù)的兩層2.細胞膜中蛋白質(zhì)分布的探索歷程探索內(nèi)容結(jié)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(jié)構(gòu)生物膜都由蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且為靜態(tài)的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)1970年用熒光標(biāo)記的小鼠細胞和人細胞進行融合實驗細胞膜具有流動性1972年桑格和尼克森新的觀察和實驗證據(jù)提出流動鑲嵌模型二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1寫出圖中a、b、c、d各代表的物質(zhì)組成2生物膜的有關(guān)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特點(1)基本支架：磷脂雙分子層。(2)糖被：位于細胞膜的外表，具有保護、潤滑和識別作用。(3)結(jié)構(gòu)特點：具有一定的流動性。三、物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?離子和小分子物質(zhì)的跨膜運輸連線不需要載體蛋白和能量a.協(xié)助擴散.水、二氧化碳、甘油、乙醇需要載體蛋白和能量b.主動運輸.紅細胞吸收葡萄糖只需載體蛋白，不需要能量c.自由擴散.輪藻吸收鉀離子答案cba2大分子物質(zhì)的運輸類別方式過程進細胞_大分子細胞膜表面細胞膜內(nèi)陷形成_小囊從細胞膜上分離下來，形成_進入細胞內(nèi)部出細胞_大分子先在細胞內(nèi)形成_囊泡移動到_處與細胞膜融合大分子排出細胞答案胞吞小囊囊泡胞吐囊泡細胞膜|自查自糾|1溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更易通過細胞膜進入細胞。()2生物膜選擇透過性的物質(zhì)基礎(chǔ)是生物膜上的蛋白質(zhì)。()3細胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性。溫度對此特點的影響是在一定范圍內(nèi)，溫度越高，細胞膜的流動性越大。()4動物細胞表面的糖蛋白具有識別作用。()5植物細胞通過主動運輸吸收不同礦質(zhì)元素離子的速率都相同。()6同一種物質(zhì)進出不同細胞時，運輸方式可能不同。()7分泌蛋白主要是通過主動運輸?shù)姆绞脚懦黾毎狻?)8協(xié)助擴散和主動運輸需要細胞膜上的同一種載體蛋白。()9抑制細胞呼吸對自由擴散和主動運輸?shù)霓D(zhuǎn)運速率均有影響。()答案1.2.3.4.5.6.7.8.9.|圖解圖說|磷脂分子有一個親水磷酸“頭部”和一個疏水脂肪酸“尾部”，在水中磷脂分子排成“尾部”相連的雙層結(jié)構(gòu)。_糖蛋白是細胞膜外表面的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的，其他生物膜沒有。_被動運輸和主動運輸是小分子物質(zhì)的跨膜運輸，體現(xiàn)了生物膜的選擇透過性特點。大分子的運輸一般不通過跨膜運輸。_如何判斷細胞膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)？提示：膜外側(cè)具有蛋白質(zhì)與糖結(jié)合形成的糖蛋白。_探究點一生物膜的結(jié)構(gòu)及特點下圖為生物膜的流動鑲嵌模型，請據(jù)圖進行思考討論：1據(jù)圖分析可知，組成生物膜的元素有哪些？提示由圖可知，生物膜是由磷脂、蛋白質(zhì)還有少量糖類組成的，所以組成生物膜的元素有c、h、o、n、p等。2圖中的和分別表示什么？生物膜的基本骨架是由什么組成的？提示是磷脂分子的頭部，是磷脂分子的尾部，生物膜的基本骨架是由磷脂雙分子層組成的。3圖中的和表示什么？某種膜功能的復(fù)雜程度主要是由膜的哪種成分決定的？提示圖中的和表示蛋白質(zhì)，膜功能的復(fù)雜程度主要是由膜上的蛋白質(zhì)決定的，一般來說，膜的功能越復(fù)雜膜上的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量就越多。4圖中的表示什么物質(zhì)？和結(jié)合形成的結(jié)構(gòu)是什么，具有什么功能？提示表示糖類，和結(jié)合形成糖蛋白，具有識別、保護和潤滑的功能。結(jié)構(gòu)特點和功能特性的關(guān)系【典例1】 如圖為生物膜流動鑲嵌模型的模式圖。下列有關(guān)敘述，正確的是()a若該生物膜表示動物細胞膜，則其脂質(zhì)成分就是圖中的a(磷脂)b若該生物膜表示細胞膜，則在結(jié)構(gòu)上其存在雙層膜c若該生物膜表示某細胞器膜，則a種類的多樣性決定了膜功能的多樣性d若該生物膜表示人體消化道上皮細胞的細胞膜，則b有保護和潤滑的作用。解析圖中a表示磷脂分子，b表示糖蛋白，c表示蛋白質(zhì)。若該生物膜表示動物細胞膜，則其脂質(zhì)成分除磷脂外，還應(yīng)該有膽固醇等，a錯誤。若該生物膜表示細胞膜，則其在結(jié)構(gòu)上具有磷脂雙分子層，而不是具有雙層膜，b錯誤。若該生物膜表示某細胞器膜，則膜上蛋白質(zhì)(c)種類的多樣性決定了膜功能的多樣性；此外，糖蛋白的種類差異也會導(dǎo)致膜功能的不同，而a為磷脂，c錯誤。答案d關(guān)于細胞膜結(jié)構(gòu)和功能特性的三點提示(1)只有活細胞的膜才具有流動性和選擇透過性。(2)流動性是細胞膜結(jié)構(gòu)的固有屬性，無論細胞是否與外界發(fā)生物質(zhì)交換，流動性總是存在的，而選擇透過性只在完成物質(zhì)交換功能時才能體現(xiàn)出來。(3)細胞膜中的蛋白質(zhì)有部分起載體蛋白的作用，其特異性和數(shù)量的多少，決定了其運輸物質(zhì)的種類和數(shù)量?！靖櫽?xùn)練】1下圖為細胞膜的流動鑲嵌模型示意圖，有關(guān)敘述不正確的是 ()a具有的一側(cè)為細胞膜的外側(cè) b組成細胞膜基本支架的是 c細胞膜功能越復(fù)雜，的數(shù)量與種類越多d細胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有選擇透過性解析圖中為糖蛋白，具有糖蛋白的一側(cè)為細胞膜的外側(cè)，a正確；水磷脂雙分子層，是細胞膜的基本骨架，b正確；為蛋白質(zhì)，其種類和數(shù)量決定細胞膜的功能復(fù)雜程度，蛋白質(zhì)種類和數(shù)量越多則細胞膜的功能越復(fù)雜，c正確；細胞膜的結(jié)構(gòu)特點是具有一定的流動性，其功能特點是選擇透過性，d錯誤。答案d探究點二 物質(zhì)運輸方式下圖為不同的物質(zhì)進出細胞的幾種方式，請據(jù)圖思考如下問題：1說出圖2 4所對應(yīng)的物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞郊芭袛嗟睦碛?，圖3和圖4中的a表示什么？提示圖2是自由擴散，理由是物質(zhì)由高濃度向低濃度運輸，不需要載體也不需要消耗能量；圖3是協(xié)助擴散，理由是由高濃度向低濃度運輸，不需要消耗能量但需要載體的協(xié)助，圖4是主動運輸，理由是由低濃度向高濃度運輸，需要載體的協(xié)助也需要消耗能量。圖3和圖4中的a表示載體蛋白。2圖5所示的是哪類物質(zhì)進出細胞的方式，這種物質(zhì)運輸方式的名稱是什么？提示圖5所示的是某些大分子物質(zhì)(如蛋白質(zhì))進出的方式，這種物質(zhì)運輸方式是胞吐和胞吐。3小腸上皮細胞吸收葡萄糖和紅細胞吸收葡萄糖分別對應(yīng)于圖中的哪種運輸方式？提示小腸上皮細胞吸收葡萄糖對應(yīng)圖4所示的運輸方式，而紅細胞吸收葡萄糖對應(yīng)于圖3所示的運輸方式。4圖中所示的幾種運輸方式中，僅受物質(zhì)濃度差影響的是哪幾種？如果加入呼吸酶抑制劑處理，會受影響的是哪個圖所對應(yīng)的運輸方式？提示僅受物質(zhì)濃度差影響的是圖1和圖2所示的運輸方式。加入呼吸酶抑制劑會受影響的是圖4和圖5所示的運輸方式。5圖5所示的物質(zhì)運輸方式能體現(xiàn)膜的什么結(jié)構(gòu)特點？提示圖5所示的物質(zhì)運輸方式(胞吐和胞吞)體現(xiàn)了生物膜具有一定的流動性的特點。被動運輸與主動運輸?shù)谋容^物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞奖粍舆\輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散是否消耗能量不消耗不消耗消耗動力濃度差濃度差能量(atp)圖例【典例2】 如圖顯示物質(zhì)p和q跨膜出細胞，下列敘述正確的是()a.物質(zhì)p可能是氧氣b物質(zhì)q一定是水分子c物質(zhì)p和q出細胞都需要載體d物質(zhì)p和q出細胞未必都消耗能量嘗試解答_解析物質(zhì)p出細胞逆濃度梯度為主動運輸，物質(zhì)q出細胞順濃度梯度，為被動運輸，被動運輸包括協(xié)助擴散和自由擴散，自由擴散不需要載體，氧氣通過細胞膜為自由擴散，a錯誤；水分子通過細胞膜為自由擴散，但物質(zhì)q出細胞可能是協(xié)助擴散，也可能是自由擴散，自由擴散不需要載體，b、c錯誤；主動運輸需要消耗能量，但被動運輸不消耗能量，d正確。答案d物質(zhì)運輸方式的判斷【跟蹤訓(xùn)練】2(2016房山一模)受體介導(dǎo)的胞吞是一種特殊類型的胞吞作用，主要用于攝取特殊的生物大分子，其過程如下圖所示，下列有關(guān)敘述不正確的是()a該過程以膜的流動性為基礎(chǔ)b該過程不能體現(xiàn)細胞膜的選擇透過性cna、k等無機鹽離子也可通過此方式運輸d受體介導(dǎo)的胞吞過程存在細胞識別并需要內(nèi)部供能解析胞吞與胞吐均以膜的流動性為基礎(chǔ)；胞吞與胞吐過程不能體現(xiàn)細胞膜的選擇透過性；na、k等無機鹽離子不能以此方式運輸；受體介導(dǎo)的胞吞過程消耗能量，且依賴細胞識別來實現(xiàn)。答案c探究點三影響物質(zhì)運輸速率的曲線分析下圖為物質(zhì)濃度和氧氣濃度對物質(zhì)跨膜運輸速率的影響曲線，分析這四條曲線回答下列問題：1a曲線可以代表哪種運輸方式，理由是什么？b曲線呢？提示a曲線可代表自由擴散，因為運輸速率隨物質(zhì)濃度的增大而不斷增大。b曲線可代表協(xié)助擴散或主動運輸，因為在一定范圍內(nèi)運輸速率隨物質(zhì)濃度的增大而增大，當(dāng)超過這一范圍后，運輸速率不再隨物質(zhì)濃度的增大而改變。2c、d曲線分別可以代表哪種運輸方式？并說明理由。提示c曲線可以代表自由擴散或協(xié)助擴散，理由是c曲線的運輸速率與o2濃度無關(guān)，說明此運輸方式不需要消耗能量。d曲線可以代表主動運輸，因為在一定范圍內(nèi)運輸速率隨o2濃度的增加而增大，說明需要消耗能量。3討論b、d曲線中，影響p點以后的運輸速率不變的因素是什么？提示b、d曲線中，p點以后的運輸速率不變的原因主要是膜上載體蛋白的數(shù)量有限。4若對蟾蜍的離體心臟施加某種毒素后ca2吸收明顯減少，但k、c6h12o6的吸收不受影響，思考其最可能的原因是什么？提示施加某種毒素后k、c6h12o6的吸收不受影響，說明該毒素并沒有影響細胞呼吸，最可能的原因是該毒素抑制轉(zhuǎn)運ca2載體蛋白的活性。根據(jù)曲線判斷跨膜運輸方式(1)隨物質(zhì)濃度的增加，有飽和點的曲線表示協(xié)助擴散或主動運輸(如圖甲)。(2)成正比關(guān)系的曲線表示自由擴散(如圖乙)。(3)與細胞呼吸或o2濃度有關(guān)系的曲線表示主動運輸(如圖丙)?！镜淅?】 如圖表示與自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸有關(guān)的圖例或曲線。下列選項中對應(yīng)正確的是()a肺泡上皮細胞吸收氧氣、b紅細胞吸收葡萄糖、c根尖細胞吸收礦質(zhì)離子、d肌肉細胞吸收水、嘗試解答_解析、表示三種跨膜運輸方式，分別是自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸，、表示三種影響因素曲線，分別對應(yīng)自由擴散、協(xié)助擴散或主動運輸、主動運輸。肺泡上皮細胞吸收氧氣和肌肉細胞吸收水的方式均是自由擴散，對應(yīng)、；紅細胞吸收葡萄糖屬于協(xié)助擴散，對應(yīng)、；根尖細胞吸收礦質(zhì)離子屬于主動運輸，對應(yīng)、或、。答案c【跟蹤訓(xùn)練】3甲()乙()兩種物質(zhì)在細胞膜兩側(cè)的分布情況如圖所示(顆粒的多少表示濃度的高低)，在進行跨膜運輸時，下列說法正確的是()a乙進入細胞一定有載體蛋白的參與 b乙運出細胞一定有載體蛋白的參與 c甲進入細胞一定需要能量 d甲運出細胞一定不需要能量解析乙物質(zhì)進入細胞是逆濃度梯度運輸，一定是主動運輸，要有載體蛋白的協(xié)助； c選項中甲進入細胞是順濃度梯度運輸，三種運輸方式都有可能，只有主動運輸才消耗能量；d選項中甲物質(zhì)運出細胞是逆濃度梯度運輸，一定消耗能量。答案a知識脈絡(luò)要點晨背1.凡是溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜，說明膜是由脂質(zhì)組成的。2.生物膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)(磷脂)，由于蛋白質(zhì)分子和磷脂分子都是運動的，所以生物膜具有一定的流動性。3.生物膜的基本骨架是磷脂雙分子層，蛋白質(zhì)分子覆蓋、嵌入或貫穿磷脂雙分子層上。4.自由擴散既不需要載體也不需要消耗能量。5.主動運輸和協(xié)助擴散都需要載體協(xié)助，但協(xié)助擴散不消耗能量，而主動運輸需要消耗能量。6.氧濃度影響主動運輸速率而不影響自由擴散和協(xié)助擴散。7.大分子物質(zhì)運輸都是非跨膜運輸，能體現(xiàn)細胞膜具有一定的流動性。119世紀(jì)末，歐文頓發(fā)現(xiàn)：凡是可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細胞膜進入細胞。這種現(xiàn)象是因為()a細胞膜以磷脂雙分子層為基本支架b細胞膜上有搬運脂質(zhì)的載體蛋白c細胞膜表面有一層糖蛋白d磷脂分子和蛋白質(zhì)分子大都可以運動解析細胞膜的主要成分之一是磷脂，根據(jù)相似相溶原理可知，脂質(zhì)更容易通過膜。答案a2(2017安徽合肥)下列有關(guān)細胞膜的敘述，不正確的是()a組成細胞膜的脂質(zhì)主要是磷脂b細胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成c細胞膜內(nèi)外蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量相同d組成細胞膜的大部分分子是可以運動的解析流動鑲嵌模型認為，細胞膜兩側(cè)的蛋白質(zhì)具不對稱性，即細胞膜內(nèi)外蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不相同。答案c3(2016東營高一檢測)將水稻培養(yǎng)在含有各種營養(yǎng)元素的培養(yǎng)液中，發(fā)現(xiàn)水稻吸收硅多，吸收鈣少