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2014届生物一轮总复习课件(人教版):1-2-4生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输方式


考 情 回 顾

题型 选择 非选 择题

年份及考卷

考点

2012年安徽、浙江、2011 物质进出细 年北京、广东卷 胞方式

2012年江苏、安徽、2011 物质膜跨运 年福建卷 输方式

考 点 直 击

项目 考点 重难点

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内容 物质跨膜运输方式

要求 Ⅱ

物质跨膜运输方式的区别和联系

高 考 回 眸

1.(2012· 安徽高考,2)蛙的神经元内、外Na+浓度分别是 15 mmol/L和120 mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正 外负过程中有Na+流入细胞,膜电位恢复过程中有Na+排出细 胞。下列判断正确的是( )

A.Na+流入是被动运输,排出是主动运输 B.Na+流入是主动运输,排出是被动运输 C.Na+流入和排出都是被动运输 D.Na+流入和排出都是主动运输

答案

A

解析 本题考查膜电位的变化过程中离子的跨膜运输方 式,同时涉及离子的分布,旨在考查学生的分析能力。静息 电位时,Na+浓度为膜外高于膜内,受刺激时,Na+顺浓度梯 度由膜外到膜内,不消耗能量,属于被动运输,故A、D错 误;膜电位恢复为静息电位过程中,Na 由膜内到膜外运 输,直至恢复原先浓度,属于逆浓度运输,消耗能量,是主 动运输。故C错误,A正确。


2.(2012· 浙江高考,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
答案


) B.O2 D.Na


C

解析 二氧化碳和氧气进出细胞的方式是自由扩散, K


如果进入细胞,是由低浓度向高浓度转运,需要载体、消

耗能量,是主动运输。Na+如果进入细胞,是由高浓度向低 浓度转运,只需要载体、不消耗能量,是协助扩散。

3.(2011·北京高考,3)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 答案 D

解析

本题考查物质跨膜运输的方式。叶绿体合成的

ATP只能用于光合作用的暗反应,不能进入细胞核;H+进 出细胞膜是主动运输;溶酶体的酶是内质网上的核糖体合成, 经内质网的加工运输,形成小泡,运至高尔基体,在高尔基 体中加工,以囊泡的形式形成初级溶酶体;内质网内连核膜, 外连细胞膜,可以达成膜成分间的相互转化。

基础梳理探究

自 主 梳 理

一、对生物膜结构的探索历程

溶于脂质 1.19 世纪末,欧文顿通过实验发现:凡是可以_______
的物质更容易通过细胞膜进入细胞,于是提出膜是由 脂质 组 成的。 2. 世纪初, 20 科学家第一次将膜从 哺乳动物的红细胞 中 分离出来,化学分析表明,膜的主要成分是 脂质和蛋白质 。

3.1925 年,荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质, 在空气—水的界面上铺展成单分子层,其面积为红细胞表面积的 2 倍。从而得出结论:细胞膜中的脂质分子排列为 连续的两层。 4.20 世纪 40 年代,科学家推测细胞膜的脂质两边各覆盖着

蛋白质 ___________。

暗—亮—暗 5. 1959 年, 罗伯特森在电镜下看到了清晰的__________

的三层结构,大胆地提出了生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质 三层结构构成。他把生物膜描述成静态的统一结构。20 世纪 60 年代以后,不少科学家提出质疑:这样细胞膜的复杂功能 将难以实现,不能解释细胞的生长和变形虫的运动。

6.1970 年,科学家用荧光标记技术,进行了人鼠细胞 杂交实验,表明细胞膜具有 流动 性。 7. 1972 年, 桑格和尼克森提出的生物膜的 流动镶嵌 的 模型为大多数人所接受。

二、流动镶嵌模型的基本内容 1.磷脂双分子层构成膜的基本支架,其结构特点是

具有流动性 _____________。
2. 蛋白质分子有的镶在磷脂分子层表面, 有的部分或全 部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨整个磷脂双分子层;大多 数蛋白质分子是 可以运动的 。 3.细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成 糖蛋白 , 也可以和脂质结合形成 糖脂 。

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

浓度差 _________,通过简单的扩散作用进出细胞,不需要 载体 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 载体蛋白 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 低浓度 一 侧运输到 高浓度 一侧, 需要 载体蛋白 的协助, 同时还需要消 耗细胞内化学反应所释放的 能量 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 胞吞 。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 胞吐 。 。如细胞吸收 K+、Na+、

互 动 探 究

1.生物膜模型的建立和完善过程,对我们的启示有哪些?

[提示]

生物膜结构的研究历史反映了科学研究曲折艰辛

的历程,同时也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观 察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假设或 模型,用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一 种模型最终能否被普遍接受, 取决于它能否与以后的观察和实 验结果相吻合,能否很好地解释相关现象,科学就是这样一步 一步向前迈进的。

2.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?
膜的流动性和选择透过性。

[提示]

3.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。

核心考点突破

生物膜的流动镶嵌模型

要 点 归 纳

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。 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.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:人鼠细胞融合实验、质壁分离与复原、变 形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌等。

4.功能特征: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。 决定 决定 (2)原因:遗传性――→载体种类、数量――→选择性。

感 悟 拓 展

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 导 悟
1下列关于生物膜结构和功能的叙述不正确的是 ( ) A.所有生物膜都具有选择透过性,但透过的成分不同 B.生物膜具有流动性,使膜很难保持有序的结构,不利于物 质交换 C.所有生物膜的结构都是由蛋白质和磷脂双分子层组成 D.生物膜在结构和功能上的紧密联系,是细胞成为有机整体 的必要条件

解析 不同生物膜中载体的种类和数量不同,因此对物 质的通透性不同,故A项正确;生物膜的流动性有利于物质 的交换,故B项错误;生物膜的基本结构都是由蛋白质和磷 质双分子层组成的,故C项正确;生物膜在结构和功能上的 紧密联系,使细胞成为一个有机整体,D项正确。

答案

B

下列关于生物膜功能的叙述中,正确 的是( )

A.生物膜的功能主要由膜蛋白实现 B.细胞内的ATP都是在生物膜上合成的 C.丙酮酸的分解是在线粒体内膜上进行的 D.细胞中的囊泡都是由高尔基体形成的

答案

A

解析 蛋白质是生命活动的承担者,生物膜的主要功能 是由膜蛋白实现的。丙酮酸的分解在线粒体基质中进行。 ATP可以在细胞质基质中合成。内质网也可以形成囊泡。

物质出入细胞的方式

要 点 归 纳

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 被动运输 自由扩散 高浓度→ 低浓度 协助扩散 高浓度→ 低浓度 主动运输 一般为 低浓度→高浓 度 需要

运输方向

是否需 要载体 是否消 耗能量

不需要

需要

不消耗

不消耗

消耗

图例 O2、CO2、H2O 甘油、乙醇、苯 等出入细胞的方 式

举例

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 条件 原理 胞吐

细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式 生物膜的流动性

特点
方向 实例

物质通过小泡转移,需要消耗能量,不需要载体
细胞外→内 变形虫食食物颗粒, 白细胞吞噬细菌等 细胞内→外 胰岛B细胞分泌胰岛素

感 悟 拓 展
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

典 例 导 悟

2下图中曲线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

解析

本题考查了细胞进行物质运输的方式与特点。分

析题目所给曲线图,可知物质a的转运速率与被转运的分子 的浓度呈正比关系,可判定为自由扩散,物质b在被转运的 分子达到一定浓度时,转运速率不再增加,可判定为协助扩 散或主动运输,二者都与载体蛋白数量有关。方式a不需要 蛋白质的参与,脂溶性小分子物质由于与细胞膜同属于脂类 物质,因而可通过自由扩散方式运输;抑制细胞呼吸会对方 式b中的主动运输过程的转运速率有影响。综合上述,C是正 确的。 答案

C

下列关于物质跨膜运输的叙述,错误的 .. 是( ) A.主动运输过程中,需要载体蛋白协助和ATP提供能 量 B.在静息状态下,神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运 输

C.质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内渗透压升 高 D.抗体分泌过程中,囊泡膜经融合成为细胞膜的一部 分

答案

B

解析 考查物质的跨膜运输方式及特点。主动运输方式 需要载体协助和消耗能量;静息状态下,神经细胞需要消耗 能量通过主动运输来维持细胞膜内外两侧的离子的浓度差, 因此需要不断地吸收葡萄糖;细胞质壁分离过程中,细胞内 的水分不断通过渗透作用扩散到细胞外,导致细胞内渗透压 升高;抗体等分泌蛋白的分泌过程中,分泌小泡的膜通过与 细胞膜融合从而将分泌蛋白分泌到细胞外面。

方法警示探究

方 法 体 验
用“模型法”理解细胞膜的组成、结构、功能及特性 [例 1] 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

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________。

答案 双分子层

命题切入点 1: (1)蛋白质

磷脂分子 (4)D (3)b

多糖

(2)磷脂

(3)DNA(或基因、遗传物质)

命题切入点 2:(1)选择透过性

(2)bcd

a

(4)胞吞

易 错 警 示
对物质进出细胞的图解辨析不清 [例 2] 答: 如图为物质出入细胞的四种方式示意图,请据图回

(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 (2)葡萄糖

(1)自由扩散 (3)载体蛋白

协助扩散 核糖体

主动运输

胞吐

(4)D(或胞吐) 运输和胞吐) 和核糖体

具有一定的流动性

(5)C、D(或主动 线粒体

(6)B、C

浓度差和载体蛋白数量

解析

自由扩散受膜两侧浓度差的影响,浓度差越大,

物质出入细胞的速度就越快,而协助扩散和主动运输都受到 细胞膜上载体蛋白数量的限制,主动运输和胞吐又受到能量 多少的限制。

错因分析

本题易错原因是对物质跨膜运输方式之间的

区别模湖不清,如协助扩散和主动运输都需要载体;主动运 输、胞吞、胞吐都需要消耗能量,但相互间又有本质的区别。 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。

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