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创新教程2014高考生物一轮课件:1.4.2物质跨膜运输的方式


第2节

生物膜的流动镶嵌模型

物质跨膜运输的方式

梳理双基基础

一、判断正误
1.三层结构模型认为生物膜为静态的刚性结构 动的 ( √) ( ×) 3.白细胞吞噬衰老的红细胞是以主动运输的方式进行的

2.构成生物膜的磷脂分子和所有蛋白质分子都是可以运

/>
( ×)
4.自由扩散和协助扩散都是顺浓度梯度进行的,既不需 要载体蛋白,也不需要消耗能量 ( ×)

二、基础填空 (一)流动镶嵌模型的基本内容 1.组成成分及其分布 (1)

磷脂双分子层 构成膜的基本支架。

(2)蛋白质分子有的 覆盖 ,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。 2.结构特点 具有流动性,其原因是组成膜的 蛋白质分子和脂质分子 都 是可以运动的。

(二)物质跨膜运输的方式

1.离子和小分子物质的运输方式
(1)自由扩散:不需要 载体 ,如水、CO2 、O2 、甘油、乙 醇、苯等。 (2)协助扩散:需要 载体 ,但不需要 能量 ,如 红细胞 吸 收葡萄糖。

(3)主动运输:需要 载体 ,如K+、Na+、Ca2+等离子。
2.大分子物质的运输方式 大分子物质以 胞吞和胞吐 方式进出细胞。

三、知识连线

精研核心考点

[例1] (2012年浙江瑞安中学月考)磷脂是组成细胞膜的重要 成分,这与磷脂分子的头部亲水、尾部疏水的性质有关。某研 究小组发现植物种子细胞以小油滴的方式贮存油,每个小油滴

都由磷脂膜包被着,该膜最可能的结构是(

)

A.由单层磷脂分子构成,磷脂的尾部向着油滴内 B.由单层磷脂分子构成,磷脂的头部向着油滴内 C.由两层磷脂分子构成,结构与细胞膜完全相同 D.由两层磷脂分子构成,两层磷脂的头部相对

[解析]

本题考查膜结构中磷脂分子的特点及其运用。磷

脂分子的特点为具有亲水性的头部和疏水性的尾部,小油滴由 磷脂膜包裹着时,与内侧小油滴接触的应是疏水的尾部,亲水 的头部朝向外侧,故只需单层的磷脂分子。 [答案] A

1.组成成分及其在膜中的分布

2.结构特点——流动性
(1)原因:膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动 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

的破坏。

(3)表现

①质壁分离和复原实验;
②变形虫捕食和运动时伪足的形成; ③白细胞吞噬细菌; ④胞吞与胞吐; ⑤载体对相应物质的转运;

⑥受精时细胞的融合过程;
⑦动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程; ⑧细胞杂交时的细胞融合(如人鼠细胞融合)。

3.功能特点——选择透过性 (1)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。 (2)原因:遗传性――→载体种类、数量――→选择性。 决定 决定 膜的组成、结构和功能可表示为下图:

[精彩提示]??

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。

1.下图是细胞膜的亚显微结构模式图,有关说法错误的
是( )

A.③构成细胞膜的基本骨架
B.细胞膜的结构特点是选择透过性 C.细胞识别与物质①有关 D.由②参加的物质运输不一定为主动运输 解析:细胞膜的结构特点是流动性。

答案:B

[例2] (2012年浙江,1)人体肝细胞内CO2分压和K+浓度高
于细胞外,而O2分压和Na+浓度低于细胞外,上述四种物质中 通过主动转运进入该细胞的是( A.CO2 C.K+ B.O2 D.Na+ )

[解析]

此题考查物质进出细胞的方式。O2 、CO2等气体

通过自由扩散的方式进出细胞,A、B不符合题意;许多离子 和一些较大的分子如葡萄糖等,可以借助载体蛋白的协助,顺 浓度梯度进出细胞,称为协助扩散,本题中的Na+ 就可以通过 协助扩散顺浓度梯度进入细胞,D不符合题意;K+从细胞外进

入细胞内,逆浓度梯度运输,需消耗能量,为主动运输,C正
确。 [答案] C

1.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 运输方向 是否需要载体 是否消耗能量 被动运输 自由扩散 高浓度→低浓 度 不需要 不消耗 协助扩散 高浓度→ 低浓度 需要 不消耗 主动运输 低浓度→ 高浓度 需要 消耗

图例

物质出入细 胞的方式 举例

被动运输 自由扩散 协助扩散 O2、CO2、 H2O、甘油、 红细胞吸收葡 萄糖 乙醇、苯等出 入细胞

主动运输

小肠上皮细胞 吸收葡萄糖、 氨基酸、无机 盐等

表示曲 线(一定 浓度范 围内)

2.大分子物质出入细胞的方式
运输方式 运输方向 细胞外→ 细胞内 细胞内→ 细胞外 运输特点 实例 白细胞吞噬病菌 变形虫吞噬食物颗 粒 胰腺细胞分泌胰岛 素

胞吞

需要能量,
不需要载 体蛋白

胞吐

3.生物膜具有选择透过性的原因分析 (1)内因——遗传因素 不同生物 决定 载体种类 决定 选择性 ――→ ――→ DNA不同 数量不同 吸收
? 表现 ?同种植物对不同离子的吸收能力不同 ――→? ?不同植物对同一离子的吸收能力不同 ?

(2)外因——主要是影响呼吸作用的因素 土壤中氧气含量 影响 呼吸作用 影响 主动 ――→ ――→ 温度→呼吸酶活性 ATP生成 运输

4.影响跨膜运输的因素

(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)

(2)氧气浓度

(3)温度 温度可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。

2.(2012年菏泽统考)图甲表示四种不同的物质在一个动物
细胞内外的相对浓度差异。通过图乙所示的过程来维持细胞内 外浓度差异的物质是( )

A.Na+ C.胰岛素

B.K+ D.CO2

解析:由图乙可知该物质的运输方向是由低浓度到高浓
度,从细胞外运输到细胞内,消耗能量,为主动运输。 由图 甲可知,钾离子细胞外浓度低,细胞内浓度高,因此由细胞外 运输到细胞内需要消耗能量,为主动运输。钠离子细胞内浓度 低于细胞外浓度,由细胞外到细胞内运输不一定消耗能量。胰

岛素的运输方式为胞吐,CO2的运输方式为自由扩散。
答案:B

剖析易混易错

[典例1] 下表是人体成熟红细胞与血浆中的K+和Mg2+在不

同条件下的含量比较,据表分析下列结论错误的是(
处理前(mmol) 细胞内 K+ Mg2+ 145 35 血浆中 5 1.4

)

用鱼藤酮处理后 (mmol)

用乌本苷处 理后(mmol)

细胞内 血浆中 细胞内 血浆中 11 1.8 5 1.4 13 35 5 1.4

A.鱼藤酮影响K+和Mg2+的吸收可能是因为抑制了ATP的
合成 B.鱼藤酮一定是抑制了运输K+和Mg2+载体蛋白的作用 C.乌本苷只抑制了运输K+载体蛋白的功能 D.血浆中K+和Mg2+通过主动运输进入红细胞

[常见错误]

错选A项。

[错因分析]

错选A的原因是:

(1)获取信息能力较差。由于不能准确从表中获取“用鱼藤
酮处理后,细胞内K+ 、Mg2+的量同时减少”,从而不能进行 正确的分析,导致错选。 (2)知识掌握不准,理解不透。 由于对“矿质元素离子的 吸收运输的方式及原理”掌握不准,理解不透导致错选。主动

运输有两个条件:一是载体蛋白协助;二是需要能量;鱼藤酮
对红细胞吸收K+和Mg2+ 的影响,二者均有可能,但不是“一 定”,因此A项正确,B项错误。 [正确解答] 选B。

[典例2] 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
[常见错误] 错选C或D。

[错因分析]
易错选项

错选C项和D项的原因主要是:
错因分析

C项

不能全面理解细胞膜功能特点(具有一定的选择透过性)的 内涵,选择透过性膜是指水分子能自由通过,细胞要选 择吸收的离子和小分子能自由通过,而其他的离子、小 分子和大分子则不能通过的生物膜。错误地理解为自由 扩散只是借助于浓度梯度进行物质运输,不能体现细胞 膜的选择透过性 不能准确分析细胞膜各结构在功能上的联系。错误地认 为细胞膜的结构特点(具有一定的流动性)是实现细胞间信 息交流的物质基础,忽视了细胞间信息交流的方式:体 液、直接接触(信号分子)、通道等,无论是哪种方式,细 胞间进行信息交流的物质基础是细胞膜上的受体(糖蛋白)

D项

[正确解答]

选B。由图可知,①是糖蛋白,②是磷脂双

分子层,③是蛋白质。各种细胞膜中都含有相同的磷脂分子, 但不同的膜中,蛋白质的种类不一定相同;器官移植会引起免 疫排斥,识别“异己”成分与糖蛋白有关。

探究实验专项

探究性实验与验证性实验的比较

比较内容 实验目的

探究性实验 探索研究对象的未知属性、特征 以及与其他因素的关系。实际上 就是把试题中提出的问题变为陈 述句

验证性实验 验证研究对象的已知 属性、特征以及与其 他因素的关系,试题 中已知

实验假设

对探究问题提出一种可能性。一 般采用“如果A,则B”的形式 因结论是已知的,因 表述,是根据现有的科学理论、 此不需要假设 事实。对所要研究的对象设想出 一种或几种可能性的答案、解释

比较内容 实验原理 实验过程 实验现象

探究性实验 因探究内容而异

验证性实验 因验证内容而异

应有的实验步骤,可以是曾经 应有的实验步骤实际上并未 做过或尚未做过的,因验证内 完成,因探究内容而异 容而异
未知,可以不描述 已知,应准确描述 对应假设,分类讨论。①实 验组与对照组无显著差异, 实验变量无影响;②实验组 根据实验原理确定已知实验结 比对照组好,实验变量有 果,并对实验结果进行准确描 利;③实验组比对照组差, 述 实验变量不利,(如果是相 互对照,也分类讨论) 与结果相对应的多种结论 对应实验目的作出肯定结论

结果预测

实验结论

现有一种由人工膜制成的袋,为检测淀粉和碘能否透过该 膜,现提供试剂和用品如下:铁架台、烧杯和人工膜袋子各一 个,1%的淀粉溶液,稀碘溶液和细棉线。

(1)请用上述试剂和用品,设计一个实验装置,探究淀粉溶
液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜。请用示意图表示(加 图注)。

(2)实验结果预测及分析:

①____________________________________________;
②__________________________________________; ③___________________________________________; ④__________________________________________。 解析:本实验属于探究性实验,原理是半透膜能允许某些

分子直径小于孔径的分子通过。淀粉遇碘变蓝色,根据此特
点,即可判断分别处于人工膜两侧的淀粉和碘是否能过膜及方 向。

答案:(1)见图

(2)实验结果预测及分析:①袋内外液体均不变蓝,表明淀

粉和碘均不能通过
通过 粉不能通过

②袋内外液体均变蓝,表明淀粉和碘均能

③袋内液体变蓝,袋外液体不变蓝,表明碘能通过,淀 ④袋外液体变蓝,袋内液体不变蓝,表明碘不能

通过,淀粉能通过(注,结果预测应与实验设计一致)

提升目标课堂

1. (2012年 海 淀 模 拟 ) 关 于 下列 各 图 的叙 述 中 错误 的 是

(

)

A.图①也可表示在反应物一定时反应速率与酶浓度的关
系 B.图②可表示K+由内环境进入细胞时运输速率与细胞外 浓度的关系 C.图③可表示细胞膜的结构

D.图④可表示一种脱氧核苷酸分子或者一种核糖核苷酸
分子

解析:图①反应物一定时,酶浓度与反应速率的关系是先
升高,最后达到一个平衡的状态(受反应物的限制)。K+运输的 方式是主动运输,运输速率与细胞外浓度无关,所以B错误。 图③是生物膜的结构模式图,由于一侧具有糖,所以可以表示 细胞膜。图④表示核苷酸,可能是脱氧核苷酸,也可能是核糖

核苷酸。
答案:B

2.将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来,并将其在空
气—水界面上铺成单分子层,结果测得单分子层的表面积相当 于原来细胞膜表面积的两倍。用下列细胞实验与此结果最相符 的是( )

A.人的肝细胞

B.蛙的红细胞
C.洋葱鳞片叶表皮细胞 D.大肠杆菌细胞

解析:原核细胞(如大肠杆菌细胞)无各种具膜的细胞器,
从细胞中提取的磷脂分子都来源于细胞膜,因此测得单分子层 的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。 答案:D

3.(2012年安庆期末)科研上鉴别细胞的死活常用“染色排
除法”。例如,用台盼蓝染色,死的动物细胞会被染成蓝色, 活的动物细胞不着色,从而判断细胞是否死亡。下列有关“染 色排除法”的原理解释中错误的是( )

A.活的动物细胞能吸收台盼蓝染色剂并能将其分解为无

色物质
B.台盼蓝染色剂是活细胞不需要的物质故不能通过膜进 入细胞

C.死的动物细胞细胞膜失去了选择透过性所以能被染色
D.该方法利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞 的原理 解析:活的动物细胞若能吸收台盼蓝染色剂,则细胞就会 着色。即使活细胞能分解台盼蓝染色剂,但从吸收到分解还需

要一个过程。另外,染色剂一般是不会被分解的。
答案:A

4.无机盐离子在细胞中起着非常重要的作用,影响植物

细胞吸收离子的因素很多。某探究性学习小组研究营养液中O2
含量变化对某植物吸收K+速率的影响(其他条件都是适宜的), 实验结果如图,下列说法错误的是( )

A.可分析得出该植物吸收K+是要消耗能量的

B.从图中可以看出,没有氧气该植物就不能吸收K+
C.ab段限制吸收K+速率的主要因素是O2浓度 D.bc段表示除了营养液中O2含量还有其他因素影响K+的 吸收速率 解析:影响主动运输速率的因素主要是能量供应与载体数

量,氧气浓度影响能量的产生,当氧气浓度达到饱和后,环境
温度、载体数量等就成为限制主动运输速率的因素。没有氧 气,细胞可以通过无氧呼吸为K+的吸收提供能量。 答案:B

5.脂质体是根据磷脂分子可在水中形成稳定的脂质双层

膜的趋势而制备的人工膜。单层脂分子铺展在水面上时,极性
端(亲水)与非极性端(疏水)的排列是不同的,搅拌后形成双层脂 分子的球形脂质体(如图所示)。

(1)将脂质体置于清水中,一段时间后发现,脂质体的形

态、体积没有变化,这一事实说明______________________。
(2)如图表示细胞膜的亚显微结构图,请回答:

①该结构对细胞的生命活动起至关重要的功能特性是
____________________________。 ②有些有机溶剂如苯酚,可溶解B造成膜的损伤,增加膜 的通透性,B的完整化学名称是_____________________。 动物细胞吸水膨胀时,B的厚度变小,说明B具有

____________________ 。 试 举 一 个 体 现 膜 流 动 性 的 实 例
____________________。

③叶绿体和线粒体等细胞器中均有此结构,但执行的具体
功能却有很大区别,其原因是由于图中________(填字母)的不 同所致。 ④一位科学家发现,当温度升高到一定程度时,细胞膜的 密度减小,而面积扩大。据此你认为在一定温度范围内,随温

度升高,细胞的代谢速率________________。

解析:(1)将脂质体置于清水中,脂质体的形态、体积没有

变化,说明脂质体在结构上具有一定的稳定性。
(2)细胞膜对细胞生命活动至关重要的功能特性是选择透过 性。由于膜的基本支架是磷脂双分子层,因此易被有机溶剂破 坏。细胞吸水膨胀,细胞膜厚度变薄,体现了细胞膜具有一定 的流动性,除此之外,体现细胞膜流动性的实例还有如变形虫

的变形运动,分泌蛋白的分泌过程等。线粒体与叶绿体在功能
上的差别主要是其膜上的蛋白质的种类和数量不同。在一定范 围内,温度升高,膜面积增大,细胞的代谢速率会加快。

答案:(1)脂质体在结构上具有一定的稳定性
(2)①选择透过性 ②磷脂双分子层 ③A ④加快 一定的流动性 变形虫变形运动(白细胞吞噬病菌、分泌蛋白的分泌等)

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