高中生物必修14243 生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式学案1.docx
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高中生物必修14243生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式学案1
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
第3节 物质跨膜运输的方式
学习目标
1.了解科学家建立生物膜模型的过程。
2.理解生物膜的流动镶嵌模型及生物膜的结构特点和功能特点（重点）。
3.掌握区分被动运输和主动运输的方法（重难点）。
4.正确理解主动运输对细胞生活的意义（重点）。
|预知概念|
一、对生物膜结构的探索历程
1.细胞膜中脂质分子排列的探索
历程
探索内容
结论或假说
19世纪末欧文顿
对植物细胞进行通透性实验，发现可以溶于脂质的物质更容易通过细胞膜
膜是由脂质组成的
20世纪初
分离出哺乳动物红细胞的细胞膜，进行化学分析
膜的主要成分是脂质和蛋白质
1925年两位荷兰科学家
提取人红细胞的脂质铺展成单分子层，其面积为红细胞表面积的2倍
细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
2.细胞膜中蛋白质分布的探索
历程
探索内容
结论或假说
1959年罗伯特森
电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构
生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成，且为静态的统一结构
1970年
用荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞进行融合实验
细胞膜具有流动性
1972年桑格和尼克森
新的观察和实验证据
提出流动镶嵌模型
二、流动镶嵌模型的基本内容
1.写出图中a、b、c、d各代表的物质组成
2.生物膜的有关结构及结构特点
（1）基本支架：
磷脂双分子层。
（2）糖被：
位于细胞膜的外表，具有保护、润滑和识别作用。
（3）结构特点：
具有一定的流动性。
三、物质跨膜运输的方式
1.被动运输
（1）概念 物质进出细胞，顺浓度梯度的扩散。
（2）两种类型
项目
自由扩散
协助扩散
物质运输方向
高浓度一侧→低浓度一侧
高浓度一侧→低浓度一侧
特点
是否耗能
否
否
是否需载体蛋白
否
是
2.主动运输
（1）方向 一般情况下物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。
（2）特点 需要载体蛋白和能量。
（3）生理意义 保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
（4）不同跨膜运输方式的实例（连线）
四、胞吞和胞吐
1.胞吞
（1）概念：
大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。
然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。
（2）实例：
白细胞吞噬细菌、变形虫吞噬有机颗粒。
2.胞吐
（1）概念：
细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞。
（2）实例：
胰岛B细胞分泌胰岛素。
|过程评价|
1.甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜（×）
2.植物细胞通过主动运输吸收不同矿质离子的速率都相同（×）
3.低温不影响矿质离子的吸收速率（×）
4.主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量（√）
5.Na＋与有关载体蛋白结合逆浓度梯度排出细胞属于主动运输（√）
6.主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢（×）
|联想·质疑|
★磷脂分子有一个亲水磷酸“头部”和一个疏水脂肪酸“尾部”，在水中磷脂分子排成“尾部”相对的双层结构。
★糖蛋白是细胞膜外表面的蛋白质与糖类结合形成的，其他生物膜没有。
★被动运输和主动运输是小分子物质的跨膜运输，体现了生物膜的选择透过性特点。
★载体具有特异性和饱和现象，不同物质的运输载体不同，当载体达到饱和时，将不能运输相应的物质。
★当坐标图中横坐标表示ATP浓度时，曲线起始点应从原点开始。
红色花瓣为什么放在常温的清水中不会将水染成红色？
如果置于高温的清水中呢？
提示：
因为在常温的清水中花瓣细胞具有活性，细胞膜具有选择透过性，不允许色素分子通过细胞膜。
高温将细胞杀死后，细胞膜失去了选择透过性，色素分子可以自由通过细胞膜。
科学探究1 生物膜的结构及特点
下图为生物膜的流动镶嵌模型，请据图进行思考讨论：
1.据图分析可知，组成生物膜的元素有哪些？
提示 由图可知，生物膜是由磷脂、蛋白质还有少量糖类组成的，所以组成生物膜的元素有C、H、O、N、P等。
2.图中的③和④分别表示什么？
生物膜的基本支架是由什么组成的？
提示 ③是磷脂分子的头部，④是磷脂分子的尾部，生物膜的基本支架是由磷脂双分子层组成的。
3.图中的①和②表示什么？
某种膜功能的复杂程度主要是由膜的哪种成分决定的？
提示 图中的①和②表示蛋白质，膜功能的复杂程度主要是由膜上的蛋白质决定的，一般来说，膜的功能越复杂膜上的蛋白质种类和数量就越多。
4.图中的⑤表示什么物质？
①和⑤结合形成的结构是什么，具有什么功能？
提示 ⑤表示糖类，①和⑤结合形成糖蛋白，具有识别、保护和润滑的功能。
结构特点和功能特性的关系
【探究应用】
如图为生物膜流动镶嵌模型的模式图。
下列有关叙述，正确的是（ ）
A.若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分就是图中的a（磷脂）
B.若该生物膜表示细胞膜，则在结构上其存在双层膜
C.若该生物膜表示某细胞器膜，则a种类的多样性决定了膜功能的多样性
D.若该生物膜表示人体消化道上皮细胞的细胞膜，则b有保护和润滑的作用。
解析 图中a表示磷脂分子，b表示糖蛋白，c表示蛋白质。
若该生物膜表示动物细胞膜，则其脂质成分除磷脂外，还应该有胆固醇等，A错误。
若该生物膜表示细胞膜，则其在结构上具有磷脂双分子层，而不是具有双层膜，B错误。
若该生物膜表示某细胞器膜，则膜上蛋白质（c）种类的多样性决定了膜功能的多样性，C错误。
答案 D
【一题多变】
（1）具有b的一侧为细胞的外侧还是内侧？
提示 糖蛋白位于细胞的外侧，因此具有b的一侧为细胞的外侧。
（2）若该生物膜表示核膜，则核膜在结构上具有几层磷脂分子？
提示 由于核膜具有双层膜结构，因此核膜具有4层磷脂分子。
关于细胞膜结构和功能特性的三点提示
（1）只有活细胞的膜才具有流动性和选择透过性。
（2）流动性是细胞膜结构的固有属性，无论细胞是否与外界发生物质交换，流动性总是存在的，而选择透过性只在完成物质交换功能时才能体现出来。
（3）细胞膜中的蛋白质有部分起载体蛋白的作用，其特异性和数量的多少，决定了其运输物质的种类和数量。
科学探究2 物质运输方式
下图为不同的物质进出细胞的几种方式，请据图思考如下问题：
（1）说出图2～4所对应的物质跨膜运输的方式及判断的理由，图3和图4中的a表示什么？
提示 图2是自由扩散，理由是物质由高浓度向低浓度运输，不需要载体也不需要消耗能量；图3是协助扩散，理由是由高浓度向低浓度运输，不需要消耗能量但需要载体的协助，图4是主动运输，理由是由低浓度向高浓度运输，需要载体的协助也需要消耗能量。
图3和图4中的a表示载体蛋白。
（2）图5所示的是哪类物质进出细胞的方式，这种物质运输方式的名称是什么？
提示 图5所示的是某些大分子物质（如蛋白质）进出细胞的方式，这种物质运输方式是胞吞和胞吐。
（3）小肠上皮细胞吸收葡萄糖和人的成熟红细胞吸收葡萄糖分别对应于图中的哪种运输方式？
提示 小肠上皮细胞吸收葡萄糖对应图4所示的运输方式，而人的成熟红细胞吸收葡萄糖对应于图3所示的运输方式。
（4）图中所示的几种运输方式中，仅受物质浓度差影响的是哪几种？
如果加入呼吸酶抑制剂处理，会受影响的是哪个图所对应的运输方式？
提示 仅受物质浓度差影响的是图1和图2所示的运输方式。
加入呼吸酶抑制剂会受影响的是图4和图5所示的运输方式。
（5）图5所示的物质运输方式能体现生物膜的什么结构特点？
提示 图5所示的物质运输方式（胞吐和胞吞）体现了生物膜具有一定的流动性的特点。
【探究应用】
1.据报道，一种称作“瘦素穿肠蛋白”的药物治疗肥胖，可口服使用，以减轻肥胖症患者肌肉注射的痛苦。
小肠上皮细胞吸收该药物最可能的方式为（ ）
A.渗透作用B.胞吞
C.协助扩散D.主动运输
解析 瘦素穿肠蛋白是一种蛋白质，属于生物大分子，其吸收方式最可能是胞吞。
答案 B
2.下图为氨基酸和Na＋进出肾小管上皮细胞的示意图。
下表选项中正确的是（ ）
选项
管腔中氨基酸→上皮细胞
管腔中Na＋→上皮细胞
上皮细胞中氨基酸→组织液
A
主动运输
被动运输
主动运输
B
被动运输
被动运输
被动运输
C
被动运输
主动运输
被动运输
D
主动运输
被动运输
被动运输
解析 依图示，管腔中的氨基酸逆浓度梯度进入上皮细胞，属于主动运输；管腔中的Na＋顺浓度梯度进入上皮细胞，属于协助扩散（被动运输）；上皮细胞中的氨基酸顺浓度梯度进入组织液，属于协助扩散（被动运输）。
答案 D
【方法技巧】“四看法”判断物质运输方式解题模板
科学探究3 影响物质运输速率的曲线分析
下图为物质浓度和氧气浓度对物质跨膜运输速率的影响曲线，分析这四条曲线回答下列问题：
1.A曲线可以代表哪种运输方式，理由是什么？
B曲线呢？
提示 A曲线可代表自由扩散，因为运输速率随物质浓度的增大而不断增大。
B曲线可代表协助扩散或主动运输，因为在一定范围内运输速率随物质浓度的增大而增大，当超过这一范围后，运输速率不再随物质浓度的增大而改变。
2.C、D曲线分别可以代表哪种运输方式？
并说明理由。
提示 C曲线可以代表自由扩散或协助扩散，理由是C曲线的运输速率与O2浓度无关，说明此运输方式不需要消耗能量。
D曲线可以代表主动运输，因为在一定范围内运输速率随O2浓度的增加而增大，说明需要消耗能量。
3.讨论B、D曲线中，影响P点以后的运输速率不变的因素是什么？
提示 B、D曲线中，P点以后的运输速率不变的原因主要是膜上载体蛋白的数量有限。
4.若对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋吸收明显减少，但对K＋、C6H12O6的吸收不受影响，思考其最可能的原因是什么？
提示 施加某种毒素后K＋、C6H12O6的吸收不受影响，说明该毒素并没有影响细胞呼吸，最可能的原因是该毒素抑制转运Ca2＋载体蛋白的活性。
【探究应用】
将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。
培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。
据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A.该组织细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B.该组织细胞运输甲离子的载体数量比运输乙离子的数量多
C.两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧
D.曲线MN段和PQ段表明两种离子不再进入细胞
解析 从图中可以看出，最终细胞内甲、乙两种离子的浓度超过细胞外甲、乙两种离子的浓度，因此细胞对这两种离子的吸收方式都是主动运输；由图可知，在相同的时间内，细胞对甲离子的吸收量较多，主要原因是该组织细胞运输甲离子的载体数量相对较多。
细胞外浓度大于细胞内浓度时，甲、乙两种离子也能被该组织细胞吸收；曲线MN段和PQ段表明两种离子进出细胞应该是处于平衡状态。
答案 B
【一题多变】
（1）主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧呼吸提供。
植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。
请解释在农业生产中为什么要给作物松土？
提示 松土可增加土壤中O2含量，促进有氧呼吸，有利于植物主动吸收各种无机盐离子。
（2）从主动运输的条件角度分析，与主动运输有直接关系的细胞器有哪些？
提示 提供能量的细胞器是线粒体，提供载体蛋白的细胞器是核糖体。
1.下列跨膜运输的生理活动，属于主动运输的是（ ）
A.酒精进入胃黏膜细胞
B.二氧化碳由静脉血进入肺泡内
C.原尿中的葡萄糖进
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