1、- 1 -第 2、3 节生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输的方式一、对生物膜结构的探索历程1早期经历填表时间(人物) 实验依据 结论或依据19世纪末欧文顿对植物细胞的通透性进行实验，发现脂溶性物质更容易通过细胞膜膜是由脂质组成的20世纪初对哺乳动物红细胞膜进行化学分析膜的主要成分是脂质和蛋白质1925年荷兰科学家从红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的 2倍细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层1959年罗伯特森电子显微镜下看到细胞膜清晰的暗亮暗的结构所有生物膜都由蛋白质脂质蛋白质构成，是一种静态的统一结构2荧光标记细胞膜实验填图1.脂溶性物质能优先通过细胞膜，说明细胞膜中含有
2、脂质。2流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成膜的基本支架，蛋白质分子或镶在、或嵌入或贯穿于磷脂双分子层。3细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性。4糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，与细胞识别作用有关。5自由扩散既不需要载体蛋白，也不需要能量，水、气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。6协助扩散需要载体蛋白，但不需要能量，实例是红细胞吸收葡萄糖。7主动运输既需要能量，又需要载体蛋白，无机盐离子主要以主动运输方式出入细胞。- 2 -3桑格和尼克森的结论在新的观察和实验证据的基础上，提出的流动镶嵌模型为大多数人所接受。二、生物膜的流动镶嵌模型1结构模型据图填空Error!Error!
3、Error!2结构特点生物膜的结构特点是具有一定的流动性。三、物质跨膜运输的方式1离子和小分子物质的跨膜运输连线- 3 -2大分子物质的运输填表类别 方式 过程进细胞 胞吞大分子细胞膜表面细胞膜内陷形成小囊小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡进入细胞内部出细胞 胞吐大分子先在细胞内形成囊泡囊泡移动到细胞膜处与细胞膜融合大分子排出细胞1判断下列叙述的正误(1)不同细胞的形态相对固定，主要是由细胞膜决定的，因为构成细胞膜的蛋白质和磷脂分子都是相对固定不动的()(2)不同细胞膜的磷脂分子是相同的，而蛋白质分子是不同的()(3)哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖时，需要载体蛋白协助，可以逆浓度梯度进行()(4
4、)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关于生物膜结构探索历程的叙述，不正确的是( )A最初的探索是通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的B三层结构模型认为生物膜为静态的统一结构C流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的D三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的解析：选 D 罗伯特森提出的三层结构模型认为生物膜结构是蛋白质脂质蛋白质，电镜下观察到的中间亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，认为蛋白质的分布是均匀的、固定的。3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
5、原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞D水分子出入细胞解析：选 C 酒精、二氧化碳和水分子出入细胞的方式都是自由扩散。4下列关于生物膜的叙述，错误的是( )A都只存在于真核细胞中 B都有磷脂双分子层C都具有选择透过性 D都主要由膜蛋白实现功能解析：选 A 生物膜系统是由细胞膜和细胞器膜以及核膜等构成的，原核细胞也具有生物膜；磷脂双分子层是生物膜的基本支架；生物膜可以让水分子自由通过，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，因此生物膜具有选择透过性；- 4 -生物膜功能越复杂膜蛋白的种类和数量越多，蛋白质是生命活动的主要承担者。Error!核 心 要 点 一 生 物 膜 的
6、 结 构 及 特 点1生物膜的流动镶嵌模型(1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。2生物膜的结构特点具有一定的流动性(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。(2)实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。(3)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性加快。3结构特点和功能特性的关系思考探究1(1)有人在实验时发现：在一定温度下，细胞中的脂质分子均垂直排列于膜表面；当温度升高到一定程度时，细胞膜中的脂质分子有 75
7、%排列不整齐，细胞膜的厚度变小，表面积扩大，对离子和分子的通透性提高。据有关内容解释上述现象。细胞膜具有一定的流动性，温度可影响膜的流动性。提 示 ：(2)如何判断膜的内侧和外侧？根据糖蛋白的分布情况，有糖蛋白的一侧为膜的外侧，无糖蛋白的一侧则为膜内提 示 ：侧。题组冲关1如图为细胞膜的液态流动镶嵌模型示意图，下列有关叙述错误的是( )- 5 -Aa 指磷脂分子的尾部，具有疏水性Bc 指磷脂分子的头部，具有亲水性C糖蛋白在细胞膜的内外侧均有分布D细胞膜的选择透过性与 b、d 的种类和数量有关解析：选 C 磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸组成的，磷酸“头”部(c)是亲水端，脂肪酸“尾”部(a)是疏水端
8、。细胞膜成为细胞的边界，在细胞膜的外侧分布着具有识别作用的糖蛋白，而在细胞膜的内侧没有糖蛋白分布，因此，依据糖蛋白的分布可判断细胞膜的内外侧。细胞膜具有选择透过性，这与细胞膜上载体蛋白(b、d)的种类和数量有关。2下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述，不正确的是( )A流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是运动的B选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白和磷脂分子具有特异性C细胞的胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性D钾离子通过主动运输的形式进入细胞体现了细胞膜的选择透过性解析：选 B 细胞膜选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白具有特异性，而磷脂分子没有特异性。Error!核 心 要
9、点 二 物 质 出 入 细 胞 的 方 式 及 影 响 因 素1物质进出细胞的方式比较离子和小分子物质 大分子和颗粒状物质自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞和胞吐方向 高浓度低浓度 高浓度低浓度 低浓度高浓度 与浓度无关载体蛋白 不需要 需要 需要 不需要能量 不需要 不需要 需要 需要图例举例 O2、CO 2、甘油等脂溶性物质 血浆中葡萄糖进入红细胞K 进入红细胞，葡萄糖进入小肠细胞白细胞吞噬细菌、胰岛 B细胞分泌胰岛素2影响物质跨膜运输的因素(1)物质浓度(在一定的范围内)：- 6 -(2)O2浓度：(3)温度：思考探究2(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
10、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？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。提 示 ：(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？能量线粒体，载体蛋白核糖体。提 示 ：题组冲关3物质进出细胞的方式有跨膜运输(被动运输和主动运输)和非跨膜运输(胞吞和胞吐)。下列有关物质进出细胞方式的判断，正确的是( )A依据是否消耗能量，只要运输过程中耗能就是主动运输B依据物质浓度梯度，顺浓度梯度的运输一定是自由扩散C依据是否需要载体蛋白，需要载体蛋白的运输就是协助扩散D依据跨膜的层数，跨膜层数为 0的就是胞吞或胞吐解析：选 D
11、物质进出细胞方式中主动运输、胞吞和胞吐均消耗能量；顺浓度梯度的运输有自由扩散和协助扩散；需要载体蛋白的运输有协助扩散和主动运输；胞吞和胞吐为非跨膜运输，通过膜的层数为 0。4某科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下列四种曲线表示：- 7 -在研究肝细胞运输物质 X时，发现与曲线和相符，则细胞膜运输物质 X的方式是( )A主动运输 B自由扩散C胞吞和胞吐 D协助扩散解析：选 D 曲线表明物质 X的运输有饱和现象，即需要载体蛋白。曲线表明物质X的运输过程与 O2浓度无关，即不需要能量。由此可断定物质 X的运输方式是协助扩散。判 断 物 质 运 输 方 式 的 答 题 模 板典例
12、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。其中通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的物质是( )ANa BCO 2C胰岛素 DK 解题流程解题模板 “四看法”判断物质运输方式解题模板- 8 -题组冲关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：选 B 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。2(安徽高考)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
13、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：选 D 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)。一、选择题1下列对生物膜的结构叙述最科学的是( )- 9 -A所有的生物膜均为蛋白质脂质蛋白质三层结构构成，是一个静态的统一结构 B生物膜中的脂质全为磷脂，且呈双层排布C生物膜具有流动性，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部
14、嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层D生物膜具有流动性，表现为磷脂双分子层可以运动，但蛋白质不可以运动解析：选 C 构成生物膜的脂质主要是磷脂，动物细胞膜中还含有胆固醇，磷脂双分子层构成膜的基本支架。蛋白质在磷脂双分子层中分布位置有多种，但大多数是运动的。分子的运动决定了生物膜具有一定的流动性。2实验表明，正常情况下维生素 D可以优先通过细胞膜进入到细胞内部，这是因为( )A细胞膜上含有蛋白质分子B细胞内维生素 D的浓度过低C细胞膜的基本支架是磷脂双分子层D细胞膜上运输维生素 D的载体蛋白较多解析：选 C 维生素 D的化学本质是脂质中的固醇类物质，根据物质的相似相溶原理，维生素 D可
15、以优先通过细胞膜进入到细胞内部，这是因为细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，维生素 D跨膜运输方式为自由扩散，不需要载体蛋白。3下面是神经细胞的细胞膜结构模式图，其中正确的是( )解析：选 A 细胞膜以磷脂双分子层为基本支架，排列时具有亲水性的头部排列在外侧，具有疏水性的尾部排列在内侧。蛋白质分子可镶在或贯穿于磷脂双分子层中。4细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，能够反映该特点的实例有( )白细胞吞噬病菌 蛋白质不能被吸收 变形虫的变形运动 水分子能自由进出细胞 细胞融合A BC D解析：选 B 细胞膜的流动性是指组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是可以运动的，白细胞吞噬病菌、变形虫的变形运动以
16、及细胞融合都能够反映这一特点。5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运输进入该细胞的是( )ACO 2 BO 2 CK DNa 解析：选 C O 2和 CO2进出细胞的方式是自由扩散；Na 顺浓度进入细胞的方式是协助扩散；K 逆浓度进入细胞的方式是主动运输。- 10 -6如图表示真核生物细胞膜的组成与结构，与此相关的叙述，错误的是( )A图中物质甲表示蛋白质，物质乙表示多糖，物质丙表示磷脂B具有的一侧可能为细胞膜的外侧，也可能为细胞膜的内侧C在不同细胞的细胞膜中种类不同D和大多数的是可以运动的解析：选 B 表示糖蛋白，具有
17、糖蛋白的一侧一定是细胞膜的外侧；根据元素组成及细胞膜成分可知，甲、乙、丙分别表示蛋白质、多糖和磷脂；表示蛋白质，蛋白质是细胞膜功能的体现者，功能不同的细胞，其细胞膜中蛋白质种类不同；磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。7下图表示两种不同的运输方式，关于这两种运输方式的叙述，错误的是( )A图甲和图乙表示的运输方式都需要载体蛋白的协助B限制图甲表示的运输方式的因素是载体数量和能量C氧气浓度能影响图乙表示的运输方式而不影响图甲表示的运输方式D图甲表示的运输方式属于被动运输解析：选 B 根据图甲和图乙的运输条件可以推出图甲表示的运输方式是协助扩散，属于被动运输；图乙表示的运输方式不仅需要载体蛋白
18、，还需要消耗能量，属于主动运输。然后再根据已知的运输方式逆向推出两种运输方式的限制条件。二、非选择题8下图表示细胞膜结构示意图及物质出入细胞膜的方式，请根据图回答问题：(1)脂溶性物质容易通过细胞膜，主要与构成细胞膜的_有关(填图甲中号码)。(2)白细胞能改变形状穿过毛细血管壁，到达炎症部位吞噬病菌，这说明- 11 -_。(3)人的小肠上皮细胞可以吸收葡萄糖，而不吸收比葡萄糖相对分子质量小的木糖，这说明了_，这种特性与图甲中的_(填图甲中号码)有关。(4)假如该细胞膜表示胃上皮细胞膜，酒精通过时可用图甲中_表示；假如该细胞膜表示小肠上皮细胞膜，吸收 K 可用图甲中_表示。(5)图乙所示方式可表
19、示图甲中的_。解析：图甲为细胞膜结构示意图，a、e 为主动运输，其中 e为排出，a 为吸收；为蛋白质分子，为磷脂双分子层。图乙中物质可逆浓度梯度从细胞外向细胞内运输，可见是主动运输过程。答案：(1) (2)细胞膜具有一定的流动性 (3)细胞膜具有选择透过性 (4)b a (5)a一、选择题1科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有( )A糖类和脂质 B糖类和蛋白质C蛋白质和脂质 D蛋白质和核酸解析：选 C 根据“相似相溶”原理以及酶具有专一性的特性，可以得知细胞膜中含有脂质和蛋白质。2将大量磷脂分子
20、放入清水中，搅拌后，下列图示现象不可能出现的是( )解析：选 A 依据“相似相溶”原理，磷脂分子不可能散乱地分布在水中。3下列关于图中序号的叙述，正确的是( )A和所示的过程都需要消耗能量B只有所示的过程能逆浓度梯度运输物质C大分子物质只有通过过程才能进入细胞- 12 -D氨基酸进入组织细胞与过程有关解析：选 B 由图可知，表示主动运输；表示协助扩散；、分别表示协助扩散与主动运输的实例。协助扩散不需要消耗能量，顺浓度梯度运输，需要载体蛋白协助；只有主动运输能逆浓度梯度运输物质；大分子物质通过胞吞进入细胞，不能通过主动运输；氨基酸进入组织细胞属于主动运输，与有关。4如果使用药物限制细胞膜上蛋白质
21、的活性，则物质 X的运输速率迅速下降，如果抑制呼吸作用，却对运输速率没有影响。对该物质运输方式的叙述错误的是( )A该方式是被动运输B与甘油进入细胞的方式相同C该方式是顺浓度梯度运输的D葡萄糖进入红细胞通常为该种方式解析：选 B 根据协助扩散需要载体蛋白的协助和不需要消耗能量的特点，确定该物质运输方式属于协助扩散，为被动运输；甘油进入细胞的方式是自由扩散，所以方式不同；由于物质 X出入细胞时不需要消耗能量，所以是顺浓度梯度运输的；葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白协助，但不消耗能量，为协助扩散。5.如图是测定了某种生物的细胞对甲、乙两种物质吸收速率与该物质浓度的关系绘制成的曲线，仔细分析后，你认为下
22、列四种说法中正确的是( )A甲物质是主动运输，乙物质是自由扩散B甲物质是自由扩散，乙物质可能是主动运输C乙醇进入细胞的方式与乙物质相同DK 进入细胞的方式与甲物质相同解析：选 B 题图中甲物质随着物质浓度的增大而吸收速率加快，说明其运输方式为自由扩散；乙物质的运输方式具有载体蛋白饱和效应，为协助扩散或主动运输；乙醇和 K 进入细胞的方式分别为自由扩散和主动运输。6下图表示细胞膜的亚显微结构，有关 a和 b为两种物质的运输方式，叙述正确的是( )A不同物种的细胞中的种类均不相同Ba 物质进入细胞的方式是自由扩散，b 物质进入细胞的方式是主动运输C若图示为红细胞的细胞膜，则 a可代表 O2，b 可
23、代表葡萄糖- 13 -D该图可以表示细胞内的其他生物膜结构解析：选 B 和分别指糖蛋白、磷脂双分子层、载体蛋白，不同物种的细胞中磷脂双分子层是相同的；a 物质的运输不需载体蛋白和能量，属于自由扩散，b 物质的运输需要能量和载体蛋白，属于主动运输；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，不需要能量；细胞器膜上没有糖蛋白，只有细胞膜上有糖蛋白。7由受体介导的胞吞是一种特殊类型的胞吞作用，主要用于摄取特殊的生物大分子。其过程如图所示，下列有关叙述不正确的是( )A该过程以膜的流动性为基础B由受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能CNa 、K 等无机盐离子也可通过此方式运输D该过程不能体现细胞膜的选择
24、透过性解析：选 C 由图示知受体介导的胞吞作用是生物大分子的运输过程，以膜的流动性为基础，存在细胞识别并需内部供能，但不能体现膜的选择透过性。Na 、K 为小分子物质，不能通过此种方式运输。二、非选择题8下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输方式示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道，具有离子选择性。请仔细观察图示回答有关问题：(1)很多研究结果都能够有力地支持“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”这一理论。这证明组成细胞膜的主要成分中有 _(方框里填标号)。(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，当盐分过高时就要及时将多余的盐分排出体外。经研究，鲨鱼
25、体内多余的盐分是经途径排出的，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，其对 Ca2 的吸收明显减少，但对 K 、C 6H12O6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运输 Ca2 的 _的活性。- 14 -(4)柽柳是一种泌盐植物，其叶子和嫩枝可以将吸收于植物体内的盐分排出。现欲判断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。实验步骤：a取甲、乙两组生长发育状况相同的柽柳植株，放入适宜浓度的含有 Ca 、K 的溶液中。b甲组给予正常的呼吸条件，乙组_。c一段时间后，测定_。实验结论：a若两组植株对 Ca2 、K 的吸收速率相同
26、，说明_。b若乙组植株对 Ca2 、K 的吸收速率明显_甲组，说明_。解析：(1)由题意可知，细胞膜组成成分中有脂质分子，结合图示分析，该物质应为甲磷脂分子。(2)途径是通过载体蛋白的协助进行的，鲨鱼体内多余的盐分可在载体蛋白的协助下由高浓度的细胞膜内侧运输到低浓度的细胞膜外侧，因此其跨膜运输的方式应为协助扩散。(3)蟾蜍的心肌细胞对 Ca2 、K 、C 6H12O6的吸收都是通过主动运输进行的，运输这些物质的载体蛋白的种类各不相同， “施加某种毒素后，其对 Ca2 的吸收明显减少，但对K 、C 6H12O6的吸收不受影响”说明该毒素只抑制了心肌细胞膜上运输 Ca2 的乙载体蛋白的活性。(4)主动运输和被动运输相比，前者需要消耗能量，后者不需消耗能量。本实验可通过控制供能的多少来确定柽柳吸收无机盐的方式。若两组植株对 Ca2 、K 的吸收速率相同，说明柽柳对无机盐的吸收不需消耗能量，应为被动运输；若乙组吸收速率明显小于甲组，则说明柽柳从土壤中吸收无机盐需要消耗能量，应为主动运输。答案：(1)甲 磷脂分子 (2)协助扩散 (3)乙 载体蛋白 (4)b.完全抑制有氧呼吸 c两组植株对 Ca2 、K 的吸收速率 a.柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是被动运输 b小于 柽柳从土壤中吸收无机盐的方式是主动运输- 15 -
