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必修一第四章生物膜的流動鑲嵌模型物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞絻?yōu)選必修一第四章第節(jié)生物膜的流動鑲嵌模型物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞揭?、對生物膜結構的探索歷程

19世紀末：歐文頓發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)易通過細胞膜→膜是由

組成的?

20世紀初：化學分析表明膜的主要成分是?

1925年：從紅細胞中提取的脂質(zhì)鋪展成單分子層后是紅細胞表面積的2倍→膜中的脂質(zhì)分子排列為?

1959年：電鏡下細胞膜呈現(xiàn)清晰的暗—亮—暗三層結構→生物膜是由

三層結構構成?

1970年：人鼠細胞雜交實驗→細胞膜具有?

1972年：桑格和尼克森提出了生物膜的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)連續(xù)的2層蛋白質(zhì)－脂質(zhì)－蛋白質(zhì)一定流動性流動鑲嵌模型脂質(zhì)二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1.結構模型2.組成成分及其分布(1)

構成膜的基本支架。(2)蛋白質(zhì)分子有的

，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的

。(3)細胞膜表面的糖類可以和蛋白質(zhì)結合形成

，也可以和脂質(zhì)結合形成

。磷脂雙分子層鑲在磷脂雙分子層表面橫跨整個磷脂雙分子層糖蛋白糖脂3.結構特點具有

，其原因是組成膜的

和

大多數(shù)蛋白質(zhì)分子，大都是可以運動的。一定流動性磷脂分子三、物質(zhì)出入細胞的方式1.被動運輸(1)

：不需要載體和能量，如

、CO2、

、甘油、

、苯等。(2)協(xié)助擴散：需要

，但不需要

，如紅細胞

吸收葡萄糖。自由擴散水O2乙醇載體能量2.主動運輸可從

一側(cè)運輸?shù)?/p>

一側(cè)，需要

的

協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(nèi)化學反應所釋放的

，

如Na＋、K＋等離子的運輸。低濃度高濃度載體蛋白能量3.胞吞與胞吐(1)胞吞：細胞攝取大分子時，首先是大分子附著在

表

面，從而使細胞膜內(nèi)陷形成

包圍著大分子，從膜上

分離下來進入細胞內(nèi)部。(2)胞吐：細胞需要外排的大分子，先在細胞內(nèi)形成

，

然后移到

處，與之融合，將大分子移出細胞。細胞膜小囊囊泡細胞膜1.組成特點(1)相似性：生物膜的化學組成相似，都主要由脂質(zhì)和蛋

白質(zhì)組成。(2)差異性：不同生物膜中各組成成分的含量不同，有的

生物膜中不含糖類。2.組成、結構與功能的關系3.結構特點：流動性(1)原因：膜結構中的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子是可以運動的。(2)表現(xiàn)：變形蟲的變形運動、細胞融合、胞吞、胞吐及載

體對相應物質(zhì)的轉(zhuǎn)運等。(3)影響因素：主要受溫度影響，適當溫度范圍內(nèi)，隨外界

溫度升高，膜的流動性增強，但溫度高出一定范圍，則

導致膜的破壞。(4)實例①質(zhì)壁分離和復原實驗；②變形蟲捕食和運動時偽足的形成；③白細胞吞噬細菌；④胞吞與胞吐；⑤受精時細胞的融合過程。(5)實驗驗證——細胞融合實驗4.功能特點：選擇透過性(1)表現(xiàn)：植物根對礦質(zhì)元素的選擇性吸收，神經(jīng)細胞對K＋

的吸收和對Na＋的排出，腎小管的重吸收和分泌，小腸

的吸收等。(2)原因：遺傳性載體種類、數(shù)量選擇性。(3)實驗驗證——植物對無機鹽的吸收含不同無機鹽離子的溶液+不同植物測定培養(yǎng)液中各離子的初始濃度

測定實驗結束時培養(yǎng)液中各離子的濃度比較同一植物吸收不同離子及不同植物吸收同一離子的情況不同植物對同一離子吸收狀況不同同一植物對不同離子吸收狀況不同細胞膜對離子吸收具選擇透過性培養(yǎng)一段時間5.流動性與選擇透過性的關系(1)區(qū)別：流動性是生物膜的結構特點，選擇透過性是生物

膜的功能特性。(2)聯(lián)系：流動性是選擇透過性的基礎，膜只有具有流動性，

才能實現(xiàn)選擇透過性。膜的流動性和選擇透過性都是活細胞的特性，死細胞將失去流動性和膜的選擇透過性。[例1]

(2009·浙江高考)對某動物細胞進行熒光標記實驗，如下示意圖所示，其基本過程：①用某種熒光染料標記該動物細胞，細胞表面出現(xiàn)熒光斑點。②用激光束照射該細胞表面的某一區(qū)域，該區(qū)域熒光淬滅(消失)。③停止激光束照射一段時間后，該區(qū)域的熒光逐漸恢復，即又出現(xiàn)了斑點。上述實驗不能說明的是(

)A.細胞膜具有流動性B.熒光染料能與細胞膜組成成分結合C.根據(jù)熒光恢復的速率可推算出物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾蔇.根據(jù)熒光恢復的速率可推算出膜中蛋白質(zhì)或脂質(zhì)的流動

速率.[課堂筆記]選用熒光染料標記細胞，是因為該染料能與細胞膜組成成分結合。激光照射后熒光的恢復是由于膜上其他部位的移動，即細胞膜的流動性，熒光恢復的快慢反映了膜中蛋白質(zhì)和脂質(zhì)流動的快慢。該實驗與物質(zhì)跨膜運輸無直接關系。C1.下列過程與生物膜的流動性無關的是(

)A.漿細胞分泌抗體B.核糖體上合成的解旋酶進入細胞核C.植物細胞的質(zhì)壁分離復原D.動物細胞的有絲分裂解析：解旋酶由核孔進入細胞核，該過程與膜的流動性無關。植物細胞的質(zhì)壁分離與復原過程與原生質(zhì)層的伸縮性有關，體現(xiàn)了膜的流動性。動物細胞有絲分裂中膜橫縊過程與流動性有關。答案：B1.跨膜運輸——自由擴散、協(xié)助擴散和主動運輸物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞奖粍舆\輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散物質(zhì)運輸方向高濃度→低濃度高濃度→低濃度低濃度→高濃度是否需要載體不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞奖粍舆\輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散圖例物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞奖粍舆\輸主動運輸自由擴散協(xié)助擴散模型舉例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等紅細胞吸收葡萄糖小腸吸收葡萄糖、氨基酸、無機鹽等2.非跨膜運輸——胞吞與胞吐胞吞(內(nèi)吞)胞吐(外排)條件細胞攝取或排出大分子和顆粒物質(zhì)的方式原理生物膜的流動性特點物質(zhì)通過小泡轉(zhuǎn)移，需要消耗能量，不需要載體方向細胞外→內(nèi)細胞內(nèi)→外實例變形蟲吞食食物顆粒，白細胞吞噬病菌等胰島B細胞分泌胰島素3.影響物質(zhì)運輸速率的因素(1)物質(zhì)濃度在近幾年高考題中，對生物膜流動鑲嵌模型考查頻率較低。從近幾年新課標地區(qū)生物試題看，考查點主要集中在以下兩個方面：如2009年廣東卷第⑤受精時細胞的融合過程。嵌入磷脂雙分子層中，有的。測定培養(yǎng)液中各離子的初始濃度請分析回答下列問題：(2010·南京模擬)不久前，東京大學教授能瀨聰直領導的研物質(zhì)通過小泡轉(zhuǎn)移，需要消耗能量，不需要載體而水分子則可自由通過半透膜。物質(zhì)出入細胞的方式及影響因素。溫度可影響生物膜的流動性和有關酶的活性，進(1)表現(xiàn)：植物根對礦質(zhì)元素的選擇性吸收，神經(jīng)細胞對K＋(2)漏斗中注入蔗糖溶液，燒杯中盛放蒸餾水。下列有關說法不正確的是()(2)O2濃度(3)溫度溫度可影響生物膜的流動性和有關酶的活性，進

而影響物質(zhì)運輸速率。低溫會使物質(zhì)跨膜運輸速

率下降。同一種物質(zhì)進出不同細胞時，運輸方式可能不同，如紅細胞吸收葡萄糖為協(xié)助擴散，小腸細胞吸收葡萄糖則是主動運輸?？赏ㄟ^膜，即膜對不同物質(zhì)的通透性不同。(2)蛋白質(zhì)分子有的，有的部分或全部熒光染料能與細胞膜組成成分結合一、對生物膜結構的探索歷程b物質(zhì)的運輸方式能體現(xiàn)細胞膜的選擇透過性，而a物質(zhì)小腸上皮細胞吸收免疫球蛋白需要載體蛋白協(xié)助胞朝著肌肉細胞方向伸展突起的過程。以和脂質(zhì)結合形成。的分布是不均勻的運輸方式是主動運輸。質(zhì)分子可以運動沒有載體參與B.不同物種的細胞中①、②、③的種類均不相同母乳中的營養(yǎng)蛋白可以被消化吸收。在近幾年高考題中，對生物膜流動鑲嵌模型考查頻率較低。[例2]新生兒小腸上皮細胞通過消耗ATP，可以直接吸收母乳中免疫球蛋白、半乳糖和葡萄糖等。母乳中的營養(yǎng)蛋白可以被消化吸收。下列有關說法不正確的是(

)A.小腸上皮細胞吸收半乳糖和葡萄糖的方式是主動運輸B.小腸上皮細胞吸收免疫球蛋白需要載體蛋白協(xié)助C.免疫球蛋白的吸收與膜的流動性有關D.免疫球蛋白在新生兒消化道中不被分解的原因是母乳中含

有抑制免疫球蛋白分解的某些物質(zhì).[課堂筆記]

選半乳糖和葡萄糖是小分子物質(zhì)，由題干可知，小腸上皮細胞吸收半乳糖和葡萄糖需消耗ATP，由此可知兩種物質(zhì)的吸收方式是主動運輸。免疫球蛋白是大分子物質(zhì)，其吸收方式是胞吞，與細胞膜的流動性有關。由于母乳中含有抑制免疫球蛋白被分解的物質(zhì)，因此免疫球蛋白在新生兒消化道中不被分解。B判斷物質(zhì)運輸方式的方法①據(jù)分子大小判斷②根據(jù)運輸方向判斷：逆濃度梯度的跨膜運輸方式是主動運輸。2.實驗表明，K＋不能通過磷脂雙分子層的人工膜，但如果在人工膜中加入少量的纈氨霉素(含12個氨基酸的脂溶性抗生素)時，K＋則可以通過膜從高濃度移向低濃度處，這種物質(zhì)通過膜的方式是(

)A.自由擴散B.協(xié)助擴散C.主動運輸D.胞吞束照射一段時間后，該區(qū)域的熒光逐漸恢復，即又出現(xiàn)了溫度升高，膜的流動性增強，但溫度高出一定范圍，則熒光染料能與細胞膜組成成分結合可從一側(cè)運輸?shù)揭粋?cè)，需要的免疫球蛋白是大分子物質(zhì)，其吸收方式是胞吞，與細胞膜的流動性有關。必修一第四章生物膜的流動鑲嵌模型物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?2)漏斗中注入蔗糖溶液，燒杯中盛放蒸餾水。②；免疫球蛋白的吸收與膜的流動性有關導致膜的破壞。不同植物吸收同一離子的情況三層結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質(zhì)分子在膜中②根據(jù)運輸方向判斷：逆濃度梯度的跨膜④胞吞與胞吐；三層結構構成解析：由題干信息可知，K＋從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)運輸，且需要纈氨霉素的幫助，不需要消耗能量，因此這種運輸方式是協(xié)助擴散。答案：B回顧考情從近幾年新課標地區(qū)生物試題看，考查點主要集中在以下兩個方面：1.生物膜的結構及特點。如2009年浙江卷第5題通過熒光標記實驗考查生物膜的流動性。2.物質(zhì)出入細胞的方式及影響因素。如2009年廣東卷第

2題考查物質(zhì)運輸方式的判斷；2008年江蘇卷第2題

考查影響主動運輸?shù)囊蛩?。瞻望考向在近幾年高考題中，對生物膜流動鑲嵌模型考查頻率較低。結合物質(zhì)跨膜運輸方式考查生物膜的結構和組成是歷年高考模擬試題命題的熱點。

命題設計如圖表示細胞膜的亞顯微結構，其中a和b為兩種物質(zhì)的運輸方式，下列對細胞膜結構和功能的敘述正確的是(

)A.不同物種的細胞中①、②、③的種類均不相同B.移植器官往往難以存活與圖中①有關C.b物質(zhì)的運輸方式能體現(xiàn)細胞膜的選擇透過性，而a物質(zhì)

的運輸方式不能體現(xiàn)細胞膜的選擇透過性D.①②③構成流動性的膜，是實現(xiàn)細胞間信息交流的物質(zhì)

基礎【解題指導】選由圖可知，①是糖蛋白，②是磷脂雙分子層，③是蛋白質(zhì)。各種細胞膜中都含有相同的磷脂分子，但不同的膜中，蛋白質(zhì)的種類不一定相同；器官移植會引起免疫排斥，識別“異己”成分與糖蛋白有關；a物質(zhì)的運輸方式為自由擴散，b物質(zhì)的運輸方式為主動運輸，兩者都能體現(xiàn)細胞膜的選擇透過性；細胞間信息交流與糖蛋白有關。B

通過模擬實驗探究膜的透性理論指導1．實驗原理膜對不同物質(zhì)的通透性不同，蔗糖分子不能通過半透膜，

而水分子則可自由通過半透膜。2.實驗步驟(1)在長頸漏斗處封一層半透膜(如玻璃紙、腸衣等)。(2)漏斗中注入蔗糖溶液，燒杯中盛放蒸餾水。(3)按下圖所示組裝實驗裝置：(4)在漏斗的液面處做好標記，以便觀察液面的升降情況。3.實驗結果及結論漏斗內(nèi)液面上升，說明蔗糖分子不能透過膜，而水分子

可通過膜，即膜對不同物質(zhì)的通透性不同。4.實驗的拓展應用(1)鑒定不同濃度的物質(zhì)如鑒定失去標鑒的10%的蔗糖溶液和30%的蔗糖溶液的

操作如下：漏斗+燒杯?(一種溶液)(另一種溶液)若漏斗液面升高?漏斗內(nèi)為30%的蔗糖溶液若漏斗液面下降?漏斗內(nèi)為10%的蔗糖溶液(2)探究物質(zhì)能否通過半透膜(以碘和淀粉為例)燒杯內(nèi)盛淀粉溶液漏斗內(nèi)盛碘液結論變藍不變藍碘能通過半透膜，而淀粉不能不變藍變藍淀粉能通過半透膜，而碘不能變藍變藍淀粉和碘都能通過半透膜不變藍不變藍淀粉和碘都不能通過半透膜(3)探究影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)囊蛩厝缣骄繙囟葘缒み\輸?shù)挠绊憰r，可將本實驗中的滲透

裝置置于不同的溫度中，比較漏斗口液面的變化，可確

定溫度對滲透作用的影響。命題設計某實驗小組要對“低溫是否會影響物質(zhì)的跨膜運輸”進行實驗探究，設計了如下實驗：實驗步驟：①組裝滲透裝置兩套，分別編號為1、2。②在兩組燒杯中分別加入等量的水，在長頸漏斗中分別加入等量的同一濃度的蔗糖溶液，保持管內(nèi)外液面高度相等。③對兩組裝置進行不同處理：1組用水浴鍋加熱至37℃，2組的燒杯外加冰塊降溫。④兩組裝置同時開始實驗，幾分鐘后觀察記錄漏斗的液面刻度變化。請分析回答下列問題：

(1)本實驗是通過測定水分子通過膜的

速率來進行探究的。

(2)該實驗可能的結果與結論是：①

；②

；③

。(3)如果上述實驗結果證明了“低溫能影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾省保敲磳τ谏锘罴毎麃碚f，產(chǎn)生這種情況的原因可能是：①

；②

?！窘忸}指導】通過不同溫度條件下的滲透速率可以說明溫度對物質(zhì)的跨膜運輸?shù)挠绊?，注意的是設置實驗要遵循單因子和等量的原則，分析要全面。【答案】

(1)擴散(滲透)(2)①若1組漏斗的液面高度比2組高，則說明低溫會影響物質(zhì)的跨膜運輸且運輸速率減慢②若2組漏斗的液面高度比1組高，則說明低溫會影響物質(zhì)的跨膜運輸且運輸速率加快③若1、2組漏斗的液面高度相同，則說明溫度高低并不影響物質(zhì)的跨膜運輸(3)①低溫會影響細胞膜的流動性，從而影響其功能②低溫會影響酶的活性，從而影響物質(zhì)的跨膜運輸1.下列關于生物膜結構探索歷程的說法，不正確的是(

)A.最初通過對現(xiàn)象的推理分析得出細胞膜是由脂質(zhì)組成的B.三層結構模型認為生物膜為靜態(tài)的結構C.流動鑲嵌模型認為構成生物膜的磷脂分子和大多數(shù)蛋白質(zhì)分子可以運動D.三層結構模型和流動鑲嵌模型都認為蛋白質(zhì)分子在膜中

的分布是不均勻的.解析：三層結構