2020版高中生物人教版必修一学案：4.2-4.3 生物膜的流动镶嵌模型 物质跨膜运输的方式 Word版含答案.doc

第2、3节生物膜的流动镶嵌模型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)。|基础知识|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离子和小分子物质的跨膜运输连线不需要载体蛋白和能量a.协助扩散.水、二氧化碳、甘油、乙醇需要载体蛋白和能量b.主动运输.红细胞吸收葡萄糖只需载体蛋白，不需要能量c.自由扩散.轮藻吸收钾离子答案cba2大分子物质的运输类别方式过程进细胞_大分子细胞膜表面细胞膜内陷形成_小囊从细胞膜上分离下来，形成_进入细胞内部出细胞_大分子先在细胞内形成_囊泡移动到_处与细胞膜融合大分子排出细胞答案胞吞小囊囊泡胞吐囊泡细胞膜|自查自纠|1溶于脂质的物质更易通过细胞膜进入细胞。()2生物膜选择透过性的物质基础是生物膜上的蛋白质。()3细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。温度对此特点的影响是在一定范围内，温度越高，细胞膜的流动性越大。()4动物细胞表面的糖蛋白具有识别作用。()5植物细胞通过主动运输吸收不同矿质元素离子的速率都相同。()6同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。()7分泌蛋白主要是通过主动运输的方式排出细胞外。()8协助扩散和主动运输需要细胞膜上的同一种载体蛋白。()9抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的转运速率均有影响。()答案1.2.3.4.5.×6.7.×8.×9.×|图解图说|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”相连的双层结构。_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。大分子的运输一般不通过跨膜运输。_如何判断细胞膜的外侧和内侧？提示：膜外侧具有蛋白质与糖结合形成的糖蛋白。_探究点一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图中的和分别表示什么？生物膜的基本骨架是由什么组成的？提示是磷脂分子的头部，是磷脂分子的尾部，生物膜的基本骨架是由磷脂双分子层组成的。3图中的和表示什么？某种膜功能的复杂程度主要是由膜的哪种成分决定的？提示图中的和表示蛋白质，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图中的表示什么物质？和结合形成的结构是什么，具有什么功能？提示表示糖类，和结合形成糖蛋白，具有识别、保护和润滑的功能。结构特点和功能特性的关系【典例1】 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；此外，糖蛋白的种类差异也会导致膜功能的不同，而a为磷脂，C错误。答案D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。【跟踪训练】1下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关叙述不正确的是 ()A具有的一侧为细胞膜的外侧 B组成细胞膜基本支架的是 C细胞膜功能越复杂，的数量与种类越多D细胞膜的结构特点是具有选择透过性解析图中为糖蛋白，具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧，A正确；水磷脂双分子层，是细胞膜的基本骨架，B正确；为蛋白质，其种类和数量决定细胞膜的功能复杂程度，蛋白质种类和数量越多则细胞膜的功能越复杂，C正确；细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，其功能特点是选择透过性，D错误。答案D探究点二 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)进出的方式，这种物质运输方式是胞吐和胞吐。3小肠上皮细胞吸收葡萄糖和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。被动运输与主动运输的比较物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散是否消耗能量不消耗不消耗消耗动力浓度差浓度差能量(ATP)图例【典例2】 如图显示物质P和Q跨膜出细胞，下列叙述正确的是()A.物质P可能是氧气B物质Q一定是水分子C物质P和Q出细胞都需要载体D物质P和Q出细胞未必都消耗能量尝试解答_解析物质P出细胞逆浓度梯度为主动运输，物质Q出细胞顺浓度梯度，为被动运输，被动运输包括协助扩散和自由扩散，自由扩散不需要载体，氧气通过细胞膜为自由扩散，A错误；水分子通过细胞膜为自由扩散，但物质Q出细胞可能是协助扩散，也可能是自由扩散，自由扩散不需要载体，B、C错误；主动运输需要消耗能量，但被动运输不消耗能量，D正确。答案D物质运输方式的判断【跟踪训练】2(2016·房山一模)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，其过程如下图所示，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该过程不能体现细胞膜的选择透过性CNa、K等无机盐离子也可通过此方式运输D受体介导的胞吞过程存在细胞识别并需要内部供能解析胞吞与胞吐均以膜的流动性为基础；胞吞与胞吐过程不能体现细胞膜的选择透过性；Na、K等无机盐离子不能以此方式运输；受体介导的胞吞过程消耗能量，且依赖细胞识别来实现。答案C探究点三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：1A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。2C、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。根据曲线判断跨膜运输方式(1)随物质浓度的增加，有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输(如图甲)。(2)成正比关系的曲线表示自由扩散(如图乙)。(3)与细胞呼吸或O2浓度有关系的曲线表示主动运输(如图丙)。【典例3】 如图表示与自由扩散、协助扩散和主动运输有关的图例或曲线。下列选项中对应正确的是()A肺泡上皮细胞吸收氧气、B红细胞吸收葡萄糖、C根尖细胞吸收矿质离子、D肌肉细胞吸收水、尝试解答_解析、表示三种跨膜运输方式，分别是自由扩散、协助扩散和主动运输，、表示三种影响因素曲线，分别对应自由扩散、协助扩散或主动运输、主动运输。肺泡上皮细胞吸收氧气和肌肉细胞吸收水的方式均是自由扩散，对应、；红细胞吸收葡萄糖属于协助扩散，对应、；根尖细胞吸收矿质离子属于主动运输，对应、或、。答案C【跟踪训练】3甲()乙()两种物质在细胞膜两侧的分布情况如图所示(颗粒的多少表示浓度的高低)，在进行跨膜运输时，下列说法正确的是()A乙进入细胞一定有载体蛋白的参与 B乙运出细胞一定有载体蛋白的参与 C甲进入细胞一定需要能量 D甲运出细胞一定不需要能量解析乙物质进入细胞是逆浓度梯度运输，一定是主动运输，要有载体蛋白的协助； C选项中甲进入细胞是顺浓度梯度运输，三种运输方式都有可能，只有主动运输才消耗能量；D选项中甲物质运出细胞是逆浓度梯度运输，一定消耗能量。答案A知识脉络要点晨背1.凡是溶于脂质的物质更容易通过细胞膜，说明膜是由脂质组成的。2.生物膜的主要成分是蛋白质和脂质(磷脂)，由于蛋白质分子和磷脂分子都是运动的，所以生物膜具有一定的流动性。3.生物膜的基本骨架是磷脂双分子层，蛋白质分子覆盖、嵌入或贯穿磷脂双分子层上。4.自由扩散既不需要载体也不需要消耗能量。5.主动运输和协助扩散都需要载体协助，但协助扩散不消耗能量，而主动运输需要消耗能量。6.氧浓度影响主动运输速率而不影响自由扩散和协助扩散。7.大分子物质运输都是非跨膜运输，能体现细胞膜具有一定的流动性。119世纪末，欧文顿发现：凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。这种现象是因为()A细胞膜以磷脂双分子层为基本支架B细胞膜上有搬运脂质的载体蛋白C细胞膜表面有一层糖蛋白D磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动解析细胞膜的主要成分之一是磷脂，根据相似相溶原理可知，脂质更容易通过膜。答案A2(2017·安徽合肥)下列有关细胞膜的叙述，不正确的是()A组成细胞膜的脂质主要是磷脂B细胞膜主要由脂质和蛋白质组成C细胞膜内外蛋白质的种类和数量相同D组成细胞膜的大部分分子是可以运动的解析流动镶嵌模型认为，细胞膜两侧的蛋白质具不对称性，即细胞膜内外蛋白质的种类和数量不相同。答案C3(2016·东营高一检测)将水稻培养在含有各种营养元素的培养液中，发现水稻吸收硅多，吸收钙少。这是因为水稻根的细胞膜()A吸附硅的能力强，吸附钙的能力弱B运载硅的载体蛋白多，运载钙的载体蛋白少C吸收硅的方式是自由扩散，吸收钙的方式是主动运输D吸收硅不需要能量，吸收钙需要能量解析决定根细胞吸收某种无机盐的量的多少，是吸收该无机盐的载体蛋白的数量：数量越多则吸收的量就越大，否则吸收的就越少。答案B4(2016·南京高一检测)如图中“”表示出入细胞的物质，该物质出入细胞的方式是()A渗透B协助扩散C主动运输D胞吞解析从图中可以看出，吸收该物质需要载体蛋白，且属于顺浓度梯度运输，所以不需要消耗能量，因此运输方式是协助扩散。答案B