生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式.docx
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生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式
第四章 细胞的物质输入和输出
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（第2课时）
课型：
复习课
授课时间：
年月日，星期，第节课
考纲要求
考情回顾
命题趋势
物质进出
细胞的方
式Ⅱ
2012海南、
浙江、2011
北京、全国
卷、海南、
2010天津、
山东、广东
1.从考查内容上：
重要考点有三种物质跨膜运输的方式、特点、举例及判断；大分子物质出入细胞的方式：
胞吞和胞吐。
2.从考查形式上：
以选择题为主，另外还可以通过装置图、折线图等形式或通过实验的形式考查物质运输的方式、原理等。
3.从命题趋势上看：
物质跨膜运输方式是考查学生实验设计分析能力的良好题材，是重要考点，常结合生产生活实际综合出题。
一、对生物膜结构的探索历程
生命现象：
生物膜对物质进出细胞有_____________
提出问题：
为什么生物膜能控制物质进出？
这与膜的结构有何关系？
年代、科学家
依据
结论或假说
19世纪末
欧文顿
凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更_______通过细胞膜
细胞膜是由______组成的
20世纪初
分离并分析出哺乳动物红细胞膜的主要成分为________和__________
细胞膜的主要成分为______
和________
科学探究
1925年
两位荷兰科学
把红细胞膜中的______提取出来，在水面上铺成单分子层，发现其表面积是红细胞表面积的_____倍
细胞膜中的______分子必然
排列为_______的_____层
20世纪40年代
在荷兰科学家研究的基础上，推测
“双分子片层模型”：
细胞
膜是由双层脂质分子及内外
表面附着的蛋白质构成
1956年
罗伯特森
电镜下看到细胞膜清晰的__________的三层结构
所有的生物膜都是由______
—_______—_______三层结
构（图4-4）构成的。
1970年
人—鼠杂交实验（图4-5）
细胞膜具有________性
建立模型：
1972年____和______在前人的基础上，提出“流动镶嵌模型”
二、流动镶嵌模型的基本内容
1．磷脂双分子层构成了膜的_______，由它支持着许多_______。
这种蛋白质分子有的排布在磷脂
双分子层的外侧，即____在膜的表层，有的部分嵌入或贯穿整个磷脂双分子层中。
2．构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数不是_______，而是可以_______的，即细胞
膜具有________性。
3．在细胞膜的______，有一层有细胞膜上的_______与_______结合形成的糖蛋白叫______，它
与细胞的_______、________、_______、免疫等有密切关系。
除糖蛋白外，细胞膜表面还有______
和_______分子结合成的________。
三、物质跨膜运输
1．被动运输
（1）自由扩散：
一些小分子物质利用细胞内外溶液的_________，通过简单的扩散作用进出细胞，
不需要和能量，如水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。
（2）协助扩散：
葡萄糖等一些物质顺浓度梯度跨膜运输，进出细胞需借助的协助，但不
需要能量。
2．主动运输：
某些离子和小分子物质，能够从一侧运输到一侧，需要的
协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的。
如细胞吸收K＋、Na＋、Ca2＋、氨基酸等。
3．当细胞摄取大分子时，大分子附着在细胞膜的表面，细胞膜内陷形成小囊，分离后形成囊泡，
进入细胞内，这种现象叫。
细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，后与细胞膜
融合，将其排出，这种现象叫。
1．细胞膜保证生命活动顺利进行的结构和功能基础分别是什么？
[提示]膜的流动性和选择透过性。
2．胞吞、胞吐是否属于跨膜运输？
[提示]大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞，这与细胞膜的流动性有关，但不属于跨膜运输。
生物膜的流动镶嵌模型的基本内容
1.化学成分：
主要是磷脂分子和蛋白质分子，多糖都和膜蛋白或膜脂结合成糖蛋白或糖脂。
（1）脂质分子中最主要的是磷脂，此外还有胆固醇等。
磷脂分子结构如图所示：
磷脂分子结构（元素组成：
C、H、O、N、P）单层磷脂分子层水界面排列及搅拌后图解
⑵膜上蛋白质是功能行使者，决定膜功能复杂程度。
常见蛋白质如载体蛋白、糖蛋白等。
⑶糖蛋白的位置只有一个——细胞膜的外侧，细胞器膜和细胞膜内侧不存在，可用于确定膜内外
位置。
2.空间结构：
磷脂双分子构成膜的基本骨架；蛋白质分子镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中，
如下图所示：
3．流动镶嵌模型表明了细胞膜的以下特性：
（1）镶嵌性：
膜的基本结构是由磷脂双分子层及镶嵌在其上的蛋白质构成的。
（2）不对称性：
膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布在细胞膜外侧。
（3）结构特点：
具有一定的流动性
①结构基础：
膜结构中的磷脂双分子层具有流动性，大多数蛋白质分子也是可以运动的。
②影响因素：
主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度
高出一定范围，则导致膜被破坏。
③实例：
④验证实验
（4）生物膜的功能特性：
选择透过性
①选择透过性的含义：
水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分
子和大分子则不能通过。
②表现：
植物根对矿质元素的选择性吸收，神经细胞对K＋的吸收和对Na＋的排出，肾小管的重
吸收和分泌，小肠的吸收等。
③原因：
（5）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：
流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞膜功能方面的特性，主动运
输能充分说明选择透过性。
②联系：
细胞膜的流动性是表现其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。
总之，膜的组成、结构和功能可表示为下图：
【典例1】如图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式。
下列对细胞膜结
构和功能的叙述错误的是（ ）
A．若图示为肝细胞膜，则尿素的运输方向是Ⅱ→Ⅰ
B．细胞间的识别、免疫、细胞的癌变与①有密切的关系
C．适当提高温度将加快②和③的流动速度
D．b过程不需要ATP，a过程不能体现膜的选择透过性这一生理特性
解析：
图中①是糖蛋白，②是蛋白质，③是磷脂分子，Ⅰ为膜外（外侧有糖蛋白），Ⅱ为膜内。
a方式是由低浓度向高浓度、需载体协助的主动运输，b方式是由高浓度向低浓度、不需载体
协助的自由扩散。
肝细胞内合成尿素，通过肝细胞膜以自由扩散的方式运输到细胞外，故A
项正确；细胞间的识别、免疫和细胞的癌变与膜上的糖蛋白有关，故B项正确；适当提高温
度，分子运动速度加快，故C项正确；b自由扩散不需要能量是正确的，但a主动运输需膜上
载体蛋白的协助，能体现膜的选择透过性，故D项错误。
答案：
D
1.（2010·全国卷Ⅰ）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：
选B。
依赖细胞膜的流动性的现象有膜的变形和膜的融合。
植物体细胞杂交中原生质体
的融合，胰岛B细胞分泌胰岛素的过程属于胞吐作用，有细胞膜的融合现象；吞噬细胞对抗原
的摄取属于胞吞作用，有细胞膜的变形现象；核糖体没有膜结构，mRNA与游离核糖体的结合与
膜的流动性无关。
2.（2010·青岛模拟）生物膜在结构和功能上具有一定的联系。
高尔基体具有极性，靠近细胞核
的一面称为形成面，接近细胞膜的一面称为成熟面。
从形成面到成熟面，膜的厚度和化学成分发
生逐渐改变，下列说法最合理的是（）
A.形成面似核膜，成熟面似内质网B.形成面似内质网，成熟面似细胞膜
C.形成面似核膜，成熟面似细胞膜D.形成面似内质网，成熟面似核膜
解析：
选B。
从题目中可知靠近细胞核的一面为形成面，接近细胞膜的一面为成熟面。
排除A和D选项，高尔基体为一层膜结构，而细胞核膜为两层膜结构，排除C，故选B。
物质出入细胞的方式
1.跨膜运输方式——自由扩散、协助扩散和主动运输的比较
物质出入
细胞的方式
被动运输
主动运输
自由扩散
协助扩散
运输方向
高浓度→低浓度
高浓度→低浓度
一般为低浓度→高浓度
是否需要载体
不需要
需要
需要
是否消耗能量
不消耗
不消耗
消耗
图例
举例
O2、CO2、H2O
甘油、乙醇、苯等出入细胞的方式
红细胞吸收
葡萄糖
小肠吸收葡萄
糖、氨基酸、无
机盐等
表示曲线
（一定浓度
范围内）
2．物质非跨膜运输方式——膜的流动性
胞吞
胞吐
条件
细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式
原理
生物膜的流动性
特点
物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体
方向
细胞外→内
细胞内→外
实例
变形虫食食物颗粒，白细胞吞噬细菌等
胰岛B细胞分泌胰岛素
图示
3.判断物质运输方式的依据
影响物质运输速率的因素
1.物质浓度
在一定浓度范围内，协助扩散或主动运输速率不再随物质浓度的增大而加快时，主要是因为
细胞膜上运输该物质的载体蛋白的数量有限。
主动运输还可能受细胞内能量供应的限制。
2.O2浓度
3．温度：
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。
总结：
⑴影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素
①影响自由扩散的因素：
细胞膜内外物质的浓度差。
②影响协助扩散的因素：
a.细胞膜内外物质的浓度差；b.细胞膜上载体的种类和数量。
③影响主动运输的因素：
a.载体（核糖体）；b.能量（细胞质基质和线粒体）。
凡能影响细胞内产
生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。
⑵载体的化学本质及作用特点
①载体是细胞膜上的一类蛋白质，它具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载
体的种类和数量也不同。
②载体具有饱和现象,当细胞膜上的某物质的载体达到饱和时,细胞吸收该物质的速率不再随物
质浓度的增大而增大。
用“模型法”理解细胞膜的组成、结构、功能及特性
【典例2】如图为物质出入细胞膜的示意图，据图回答下列问题：
命题切入点1：
细胞膜的结构及应用前景
（1）A代表________分子；B代表________；C代表______________中。
（2）有些有机溶剂如苯酚，可溶解B造成膜的损伤，B的完整化学名称是________。
（3）图中A的性质最终是由________决定的。
（4）生物膜结构和功能的研究成果在工农业生产和医学实践中有着重要用途。
下列有关生物膜应用的叙述中，错误的是（ ）
A．模拟生物膜可以处理污水、淡化海水
B．研究生物膜可以寻找改善农作物品质的新途径
C．模拟生物膜可以人工合成代替人体病变器官的膜材料
D．通过膜生物工程技术可以诊断、治疗疾病，完全改变细胞的遗传特性
思维导图：
细胞膜的组成成分―→存在形式―→主要功能―→实践应用
命题切入点2：
物质运输
（1）细胞膜从功能上来说，它是一层________膜。
（2）在a～e的五种过程中，代表被动运输的是________。
（3）可能代表氧气运输过程的是图中编号________；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中
编号________。
（4）吞噬细胞把失去活性的抗体吞噬进入细胞内的方式属于________。
思维导图：
细胞膜的功能―→控制物质进出细胞―→运输方式及代表实例―→运输方向
命题切入点3：
细胞通讯
⑴细胞识别、物质的跨膜运输等与图中＿＿（填字母）有关。
⑵静息时，神经纤维膜内外的电位状况是＿＿＿＿＿＿。
⑶癌细胞容易转移，这是因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑷正在研制中的预防艾滋病的疫苗能够使人体淋巴细胞产生特异性的A。
这种A叫做＿＿＿。
思维导图：
细胞膜功能―→细胞间传递信息―→神经传导电位变化、癌细胞特点及抗体抗原识别
命题切入点4：
细胞膜的流动性
（1）细胞融合的实验证明了细胞膜具有__________的特点。
（2）细胞融合实验若在20℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明_______________________________________________。
若在1℃条件下，两种表面抗原难以
平均分布，这又说明______________________________________________________。
（3）摄取膜成分中的磷脂，将其铺在空气—水界面上，测得磷脂占有面积为S。
请预测细胞表面积
的值接近于_________。
思维导图：
细胞膜的结构特点―→代表实例―→影响因素
命题切入点5：
获取纯净的细胞膜
某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构及功能。
请你帮助设计一个简易实验。
⑴选取人体的＿＿作为获取纯净细胞膜的来源。
A．成熟红细胞B．神经细胞C．白细胞D．口腔上皮细胞
⑵将选取的材料放入＿＿＿中，一段时间后细胞将破裂。
⑶再用＿＿法获得纯净的细胞膜，将膜成分分离提纯后，用＿＿＿试剂可鉴定其中的蛋白质，具
体现象是＿＿＿＿＿。
思维导图：
获取纯净细胞膜的材料、方法―→细胞膜成分分析及鉴定
答案：
命题切入点1：
（1）蛋白质 磷脂分子 多糖
（2）磷脂双分子层
（3）DNA（或基因、遗传物质） （4）D
命题切入点2：
（1）选择透过性
（2）bcd （3）b a （4）胞吞
命题切入点3：
（1）A
（2）外正、内负（3）癌细胞膜上糖蛋白等物质减少（4）抗体
命题切入点4：
（1）流动性
（2）随环境温度的降低，膜上蛋白质分子的运动速率减慢
环境温度很低时，膜上蛋白质分子的运动几乎停止（3）S/2
命题切入点5：
（1）A
（2）蒸馏水（3）离心 双缩脲 溶液变紫色
对物质进出细胞的图解辨析不清
【典例3】如图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答：
（1）图中A表示________方式，B表示________方式，C表示________方式，D表示________方式。
（2）K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过B方式进入红细胞的是________。
（3）与A方式相比，B方式的主要特点是需要借助______，该物质是在细胞内的________上合成的。
（4）胰岛B细胞分泌胰岛素是通过______方式进行，该种运输方式也体现出细胞膜_______的特点。
（5）若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，________方式将会受到较大影响。
（6）需要载体蛋白协助的方式为________（填字母），影响B方式运输速度的因素为________；与C
运输方式有关的细胞器是________。
答案：
（1）自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吐
（2）葡萄糖 （3）载体蛋白 核糖体
（4）D（或胞吐） 具有一定的流动性 （5）C、D（或主动运输和胞吐）
（6）B、C 浓度差和载体蛋白数量 线粒体和核糖体
纠错笔记：
（1）需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。
（2）消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。
（3）从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，有些主动运输也可以从高浓
度到低浓度运输。
（4）影响协助扩散运输速度的因素除载体蛋白质数量外不要漏掉浓度差。
（5）与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
（6）运输速度与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。
1.图示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。
下列与此有关的叙述错误的是（ ）
A.a与b均要以膜的流动性为基础才可以发生
B.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C.b示细胞分泌的同时导致细胞膜成分的更新
D.a与b分别是细胞摄取养分和排泄废物的基本方式
2.（2010·山东）由图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，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
3．如图是几种物质进出细胞方式中，运输速率与影响因素间的关系曲线图，下列与此图相关的叙
述中，正确的是（ ）
A．与水进出细胞相符的图有①③⑤B．与葡萄糖进入红细胞相符的图有②④⑥
C．与K＋进入丽藻细胞相符的图有②④⑥D．与蛋白质进出细胞相符的图有②③⑥
4.（2012·山师大附中一模）如图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为两种物质的运输方式，
下列对细胞膜结构和功能的叙述正确的是（ ）
A．不同物种的细胞中①、②、③的种类均不相同
B．移植器官往往难以存活与图中①有关
C．b物质的运输方式能体现细胞膜的选择透过性，
而a物质的运输方式不能体现细胞膜的选择透过性
D．①②③构成流动性的膜，是实现细胞间信息交流的物质基础
5.（2011·北京卷）下列与细胞内物质运输有关的叙述，正确的是（ ）
A．叶绿体合成的ATP通过核孔进入细胞核B．氢离子可以通过扩散作用进入液泡内
C．溶酶体内的酶由内质网形成的小泡（囊泡）运入D．内质网的膜结构成分可以转移到细胞膜中
6.（2012·吉安模拟）下图中正确表示水稻呼吸强度与K＋吸收量关系的是（ ）
7．如图所示是细胞膜的亚显微结构模型示意图，关于细胞膜的流动镶嵌模型叙述错误的是（ ）
A．③是磷脂分子，构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的，有流动性
B．①是糖蛋白，糖蛋白对所有细胞都具有保护和润滑作用
C．蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子层表面、有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯
穿于整个磷脂双分子层
D．大多数蛋白质分子是可以运动的
8．（2012·潍坊质量检测）下列关于生物膜的叙述，不正确的是（ ）
A．功能越复杂的生物膜，蛋白质的种类和数量就越多
B．生物膜的功能特性是选择透过性
C．叶绿体类囊体薄膜也属于生物膜系统
D．溶酶体、液泡、核糖体均具有单层膜结构
9．（2011·全国卷）将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。
在该实验过程中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系，以及实验过程中水分进出细胞的方式为（ ）
A．甲<乙，被动运输 B．甲>乙，被动运输
C．甲>乙，主动运输D．甲＝乙，主动运输
10．（2012·三明模拟）图中曲线a、b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系，下列分析不正确
的是（ ）
A．曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输
B．曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要载体蛋白
C．曲线b转运速率达到饱和的原因是细胞膜上载体蛋白数量有限
D．温度可影响生物膜的流动性从而对曲线a、b的转运速率均有影响
11．（2011·安师大附中模拟）下图表示细胞质膜对不同物质的转运过程。
下列哪一项叙述是正确
的（ ）
A．a表示发生质壁分离时水分子的主要移动方向
B．b表示神经细胞在静息时Na＋的透性的变化
C．c能解释海带内的碘的浓度比海水的碘的浓度高很多
D．海水盐浓度较高，c可表示海水鱼的鳃向外泌盐
12．下图表示各种膜的组成成分含量，该图不能说明的是（ ）
A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质
B．膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关
C．膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越少
D．膜的功能越复杂，所含糖类的种类和数量越多
13.下图①～④是葡萄糖分子进入红细胞的过程示意图，其中A侧表示红细胞外侧，B侧表示红细
胞内侧。
按葡萄糖分子进入红细胞的顺序排序，正确的是（ ）
A．①―→②―→③―→④B．①―→③―→②―→④
C．④―→②―→③―→①D．④―→③―→②―→①
14.下图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式，图乙和图丙表示物质运输曲线，请据图回答：
（1）若图甲是癌细胞的细胞膜，则膜上含量较正常细胞减少的物质是[ ]________。
（2）若图甲是线粒体膜，b和c过程运输的气体分别是__________。
b、c运输方式符合图
________所表示的物质运输曲线。
（3）若图甲表示人体红细胞膜，则表示Na＋、K＋运输的分别是图中的________。
Na＋、K＋运
输方式符合图________所示曲线。
（4）已知红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，而有人认为小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄
糖，请设计实验加以确定。
①实验步骤：
第一步：
取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。
第二步：
甲组细胞给予正常的呼吸条件，____________________________________________。
第三步：
_____________________________。
②预测实验结果并分析：
a．若甲、乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同，则_________________________________。
b．__________________________________________。
15．（2012·菏泽考试）下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一
种不通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，具有离子选择性。
请据图回答有关问题：
（1）很多研究成果有力地支持“脂溶性物质易透过生物膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”
这一说法。
这与组成细胞膜的主要成分中有[ ]________相对应。
（2）鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外，经研究，鲨鱼体
内多余的盐分是经②途径排出的，那么其跨膜运输的方式是________。
（3）对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后Ca2＋的吸收明显减少，但K＋、C6H12O6的吸收不受影
响，最可能的原因是该毒素抑制了心肌细胞膜上转运Ca2＋的[ ]________的活性。
（4）柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内的盐分排出，是强耐盐植物。
柽柳从
土壤中吸收无机盐的方式是主动运输还是被动运输，请设计实验加以证明。
①实验步骤：
a．取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓度的含有Ca2＋、K＋的溶液中。
b．甲组给予正常的呼吸条件，乙组________________。
c．____________________________________________。
②实验结论：
a．若两组植株对Ca2＋、K＋的吸收速率相同，说明____________________________________；
b．___________
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