高考生物一轮精品复习 4.2 生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输的方式学案 新人教版必修1.doc

第4章 细胞的物质输入和输出第2节 生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输的方式【高考新动向】物质出入细胞的方式【考纲全景透析】一、对生物膜结构的探索历程1、19世纪末，欧文顿根据脂溶性物质更容易通过细胞膜，提出膜是由脂质组成的。2、20世纪初，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，科学家推测脂质两边各覆盖着蛋白质。5、1959年，罗伯特森认为生物膜由蛋白质脂质蛋白质三层结构构成。6、1970年，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模型为大多数人所接受。二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容1、结构2、结构特点：具有一定的流动性。原因是组成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的。3、功能特点：具有选择透过性。三、物质跨膜运输的方式1、离子和小分子物质的运输方式（1）被动运输：自由扩散：不需要载体蛋白和能量，如水、co2、o2、甘油、乙醇、苯等。协助扩散：需要载体蛋白，但不需要能量，如红细胞吸收葡萄糖。动力：浓度差。（2）主动运输：既需要载体协助，又需要消耗能量，如细胞吸收k、na、ca2、氨基酸等。动力：能量（atp提供）。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。【热点难点全析】一、生物膜的组成结构及功能间的关系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）实验验证人鼠细胞融合实验（3）实例证明：质壁分离与复原、变形虫的变形运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌及载体对相应物质的转运等。（4）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、生物膜的流动性与选择透过性的关系：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：流动性是生物膜的结构特性，选择透过性是生物膜的功能特性，主动运输能充分说明选择透过性。（2）联系：流动性是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。4、膜的组成结构和功能可表示为：特别提醒：(1)细胞膜组成中的蛋白质有部分起载体作用，由于其特异性和数量的多少，决定了其运输物质的种类和数量。(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关系，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。二、物质运输的方式及影响因素1、物质运输方式的比较运输方向特点图例实例离子、小分子物质由高浓度向低浓度不需要载体和能量水、甘油、乙醇、苯、co2、o2、脂质协助扩散由高浓度向低浓度需要载体不需要能量红细胞吸收葡萄糖主动运输由低（高）浓度向高（低）浓度既需要载体又需要能量小肠吸收无机盐、葡萄糖、氨基酸等大分子物质胞吞由细胞外到细胞内需要消耗能量略白细胞吞噬病菌胞吐由细胞内到细胞外需要消耗能量略分泌蛋白的分泌、神经递质的释放2、影响跨膜运输的因素（1）物质浓度（在一定浓度范围内） （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。【例】(2012长春毕业班第一次调研)下图有关概念的分析，正确的是()a和所示的过程都需要消耗细胞内atp水解释放的能量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所示的过程才能进入细胞d腌制蜜饯时蔗糖进入细胞与过程和有直接关系【解】选b。表示主动运输，表示协助扩散，协助扩散是顺浓度梯度运输物质，不消耗能量。一些大分子物质可通过胞吞和胞吐进出细胞。蜜饯腌制过程中细胞因失水过多死亡，此时细胞的选择透过性丧失。【高考零距离】1.（2012浙江高考）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 b. o2 c. k+ d. na+ 【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，是主动运输。na+如果进入细胞，是由高浓度向低浓度转运，是协助扩散。【答案】c2.（2012广东高考）有关生物膜结构与功能的叙述，正确的是( )a膜载体蛋白的合成不需要atpb葡萄糖跨膜运输不需要载体蛋白c线粒体外膜与内膜的主要功能不同d变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同【解析】任何蛋白质的合成都需要atp水解直接提供能量，a错；葡萄糖的跨膜运输方式为主动运输或协助扩散，都需要载体蛋白的参与，b错；线粒体外膜是该细胞器的界膜，内膜含有比外膜更多的蛋白质，承担着更复杂的生化反应，内膜与外膜主要功能不同，c正确；生物膜都是以磷脂双分子层为基本骨架，主要成分为磷脂和蛋白质，d错。【答案】c3.（2011江苏高考）核孔是具有选择性的核质交换通道，亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。如图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，下列相关叙述正确的是() a.亲核蛋白进入细胞核由头部决定b.亲核蛋白进入细胞核不需要载体c.亲核蛋白进入细胞核需要消耗能量d.亲核蛋白进入细胞核的方式与葡萄糖进入红细胞相同【解析】a项，亲核蛋白进入细胞核由尾部决定。b项，亲核蛋白进入细胞核是主动运输，需要载体。c项，亲核蛋白进入细胞核是主动运输，需要消耗能量。d项，葡萄糖进入红细胞是协助扩散。【答案】c4.(2011海南高考)原尿中葡萄糖、氨基酸等物质的浓度与血浆中的基本相同。原尿经肾小管上皮细胞的选择性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情况下尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液。如图为肾小管壁及相关结构示意图。回答问题：（1）肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度 （高于、低于、等于）组织液中的。（2）原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是 ，需要 的参与。（3）肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是 ，原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是 。【解析】（1）肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输进入组织液，因此肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液中的浓度。（2）原尿中的葡萄糖浓度低于肾小管上皮细胞中的浓度，葡萄糖从原尿进入肾小管上皮细胞是逆浓度运输，因此是主动运输，主动运输需要消耗能量和载体的参与。（3）水分进出细胞的方式为自由扩散，细胞吸水的方式为渗透吸水，吸水能力与细胞和外界溶液之间的浓度差有关，浓度差越大吸水能力越强。【答案】（1）高于（2）主动运输 载体和能量（3）渗透作用 原尿中含有葡萄糖，使原尿的渗透压增大，肾小管对水分的重吸收能力降低，从而使尿量增加5.（2011全国卷高考）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0.3gml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。若在该实验过程中，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c. 甲乙，主动运输 d.甲=乙，主动运输【解析】本题考查物质进出细胞的方式、质壁分离与复原实验，属于对理解、应用层次的考查。在蒸馏水中，植物细胞要吸水，与质壁分离前相比，细胞液浓度要降低；水进出细胞的方式不需要载体和能量，是自由扩散，属于被动运输。【答案】b6.（2010全国1高考）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】本题主要考查细胞膜的结构特点具有一定的流动性，考查学生的理解能力。植物体细胞杂交中原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性，胰岛b细胞分泌胰岛素的过程属于外排作用，吞噬细胞对抗原的摄取属于内吞作用，内吞和外排作用均与细胞膜的流动性有直接的关系；而mrna与游离核糖体的结合与细胞膜的流动性无关。【答案】b7.（2010山东高考）下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是a生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定b构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇c有氧呼吸及光合作用产生atp均在膜上进行d核糖体、内质网、高尔基体的膜部都参与蛋白质的合成与运输【解析】生物膜的特定功能与膜蛋白有关，因此a正确；结构细胞膜的脂质有磷脂和少量的固醇，不含有脂肪，因此b错误；有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都会产生atp，第二阶段发生线粒体基质中，第三阶段发生在线粒体内膜；光合作用的光反作用阶段发生和叶绿体内囊体薄膜上进行，因此c错误；只有分泌蛋白的合成和运输与核糖体，内质网和高尔基体有关，因此d错误。【答案】a8.（2010安徽高考）下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是a、肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体b、细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必需的结构c、线粒体内膜上只分布着合成atp的酶d、核膜上的核孔可以让蛋白质和rna自由进出【解析】本题考查有关细胞相关的知识，生物膜的成分是磷脂双分子层是生物膜的基本骨架，蛋白质分子与细胞的功能密切相关，如一些物质的跨膜运输、细胞间的信息交流等。葡萄糖进入人呢和哺乳动物成熟的红细胞是协助扩散，进入其他细胞是主动运输，但都必须有载体的协助，所以a选项是正确的；b选项有的信息交流的受体是在细胞内部，c选项中的线粒体内膜上分布着合成atp的酶，也有合成h2o的酶等；d选项是的核孔可以让蛋白质和rna进出，但不是自由进出，而是主动选择。【答案】a【考点提升训练】一、选择题1. (2012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】a2. (2012南通、扬州、泰州模拟)如图为细胞膜结构及物质跨膜运输方式示意图,下列说法正确的是( d )a.c可代表小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖b.能与斐林试剂发生紫色反应c.是细胞膜的基本支架,是固定不动的d.可能与机体的免疫、体液调节等有关【解析】根据糖蛋白的分布可知c物质是主动运输出细胞,不能代表上皮细胞吸收葡萄糖,a项错误;是蛋白质,不能与斐林试剂发生颜色反应,b项错误;是磷脂双分子层,磷脂分子能运动,c项错误;是糖蛋白,与细胞的识别和信息传递有关,机体的免疫、体液调节离不开细胞的识别和信息传递,d项正确。【答案】d3.细胞与外界进行物质和能量交换是细胞进行正常生命生活的必要条件，下列关于这种交换的说法中，错误的是()a大分子物质进出细胞的方式是胞吐或胞吞b随着细胞的生长，细胞表面积与细胞体积的比值增大，细胞与外界进行物质交换的速率降低c人体红细胞吸收水分、葡萄糖的方式不同d生长素在植物体内的运输需要消耗能量【解析】在细胞生长过程中，细胞表面积与细胞体积的比值变小，细胞与外界之间的物质交换速率降低。人体红细胞吸收水分、葡萄糖的方式分别是自由扩散、协助扩散。生长素在植物体内的运输方式为主动运输。【答案】b4.（2012东北育才学校统考）下图是胡萝卜在不同的含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收k+和no-3的曲线。影响a、b两点和b、c两点吸收量不同的因素分别是 （ ）a.载体数量、能量 b.能量、载体数量c.载体数量、离子浓度 d.能量、离子浓度【解析】植物细胞吸收离子通过主动运输，而主动运输需要载体和能量。氧气浓度不同，则细胞中可提供的能量多少不同，a、b两点与氧气浓度不同有关。硝酸钾溶液中k+、no-3浓度相等，b、c两点吸收量不同显然不是由于离子浓度不同，而是由于根细胞膜上运载k+、no-3的载体数量不同。【答案】b5.下图是细胞膜的亚显微结构模式图，表示构成细胞膜的物质。有关说法错误的是()a构成细胞膜的基本骨架b细胞膜结构特点是选择透过性c细胞识别与物质有关d由参加的物质运输不一定为主动运输【解析】由图可以得出为糖蛋白，与细胞间的识别有关；为蛋白质，与物质进出细胞的运输有关(主动运输或协助扩散)；为磷脂分子(磷脂双分子层)，它构成了细胞膜的基本骨架(支架)。细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，功能特性是选择透过性。【答案】b6.细胞膜上的蛋白质称为膜蛋白。不同的膜蛋白具有各自的特殊作用和功能，下图体现了膜蛋白的部分功能。下列选项中有关膜蛋白功能的叙述错误的是 ()a图1表明膜蛋白能够控制物质进出细胞b图2说明膜蛋白能够催化膜表面的代谢反应c图3表明膜蛋白有利于细胞接收膜表面的化学信息d三个图能够说明膜蛋白将细胞与外界环境分隔开【解析】细胞膜不能将细胞与外界环境分隔开来，题给三个图并未体现。【答案】d7.如图为细胞膜的液态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与细胞表面的识别有关c是构成细胞膜的基本支架d细胞膜的选择透过性与的种类和数量有关【解析】考查细胞膜的亚显微结构。图中代表糖蛋白，位于细胞膜外侧，与细胞表面的识别有关；代表磷脂双分子层，它是细胞膜的基本支架；代表蛋白质，可以作为物质运输的载体。细胞膜的选择透过性应该与载体蛋白的种类和数量有关。【答案】d8.(2012安徽师大附中摸底)下列关于物质跨膜运输的叙述不正确的是( d )a.人体内红细胞、肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的方式不同b.叶肉细胞中的co2进入叶绿体和排出细胞外的方式完全相同c.海带细胞通过主动运输积累i-等溶质,通常不会在海水中发生质壁分离d.酶解法制备的原生质体置于等渗溶液中,几乎无水分子进出细胞【解析】人体内红细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散,肾小管上皮细胞吸收葡萄糖的方式为主动运输,a项正确;co2进出细胞的方式均为自由扩散,b项正确;i-主动运输进入海带细胞,由于溶质的积累,细胞液浓度高,海带细胞不发生质壁分离,c项正确;原生质体置于等渗溶液中,水分进出平衡,d项错误。【答案】d9.用磷脂双分子层将某种不容易进入细胞的药物包裹成小球，通过小球膜与细胞膜的融合将药物送入细胞，从而达到治疗疾病的目的。该药物的化学成分和进入细胞的方式最可能是()a固醇，自由扩散 b性激素，协助扩散c蛋白质，主动运输 d蛋白质，胞吞【解析】性激素和固醇都是脂质物质，经自由扩散通过细胞膜；蛋白质是大分子物质，通过胞吞进入细胞。【答案】d10.下列物质进出细胞的实例中，不需要载体蛋白协助，但需要消耗能量的是()a植物根细胞从土壤溶液中吸收no3、kb小肠上皮细胞吸收胆固醇、维生素dc肾小管上皮细胞向原尿中分泌kd唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶【解析】主动运输和胞吞、胞吐都要消耗能量，但胞吞和胞吐不需要载体蛋白协助。选项d是胞吐，选项a、c是主动运输，选项b是自由扩散。【答案】d11.（2012南安一中期中考试）甲()、乙()两种小分子物质在细胞膜两侧的分布情况如图所示(颗粒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】从图中可以看出，物质甲的浓度是细胞外高于细胞内；物质乙的浓度正好相反。物质进出细胞的方式主要有两种，即被动运输和主动运输，前者是指小分子物质从高浓度环境进入低浓度环境，不消耗能量；后者主要是指物质从低浓度到高浓度，且需要载体和消耗能量。【答案】a12.(2011广州模拟)下列有关物质通过细胞膜的说法正确的是()a分泌蛋白的分泌需要能量但不需要细胞膜上的载体蛋白b小分子物质和离子都是通过自由扩散进入细胞的c葡萄糖等较大的分子只能通过主动运输进入细胞d当植物细胞液浓度高于细胞外界溶液浓度时会发生质壁分离【解析】本题考查物质跨膜运输的方式及其特点。分泌蛋白的分泌为胞吐过程，依赖膜的流动性完成，需要能量但不需载体协助。小分子物质和离子有的可通过协助扩散或主动运输进入细胞。葡萄糖进入红细胞是协助扩散。当植物细胞液浓度低于细胞外界溶液浓度时会发生质壁分离。【答案】a13.甲、乙两种物质分别依赖自由扩散(简单扩散)和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则()a甲运输被促进 b乙运输被促进c甲运输被抑制 d乙运输被抑制【解析】协助扩散是物质借助载体蛋白进出细胞的扩散。由题干中“以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜”可知，膜上无载体蛋白，故协助扩散受到抑制，即乙运输被抑制。【答案】d14.运用“人工膜技术”制作的携有单克隆抗体的磷脂微球体药物如图所示。当药物被注射到实验鼠血液中一段时间后，首先在某种癌细胞内检测到药物已经进入。据此认为，药物进入细胞的方式最可能是a抗体与细胞识别后诱发膜融合或细胞胞吞b药物分子透过微球体与细胞膜的自由扩散c药物分子通过识别细胞膜载体的主动运输d抗体与细胞识别后诱发微球体的主动侵染【解析】磷脂微球体携带有抗体，抗体化学本质是蛋白质，其特异性地与癌细胞表面抗原结合，诱发膜融合或细胞胞吞，从而使药物分子进入细胞。【答案】a15.科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用四种曲线表示：在研究具体的物质x时，发现与曲线和相符。试问：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无法判断【解析】解答本题时应先分析每一条曲线可表示哪种运输方式，再判断物质x的运输方式。曲线物质运输速率与物质浓度成正相关，不受其他因素的影响，应为自由扩散。曲线在一定浓度范围内，随物质浓度升高运输速率加快，当达到一定浓度后，运输速率不再增加，说明这种运输需要载体，由于受载体数量的影响，运输速率存在最大值，故可表示主动运输。曲线o2浓度的高低可影响细胞呼吸，进而影响能量的供应，该运输速率与o2浓度无关，说明这种运输方式不需要能量，应为被动运输。曲线运输速率与o2浓度有关，说明这种运输方式需要能量，应为主动运输。结合对上述曲线的分析，我们可以看出运输物质x的方式是主动运输。【答案】a二、非选择题16.(2012福州八中月考)如图所示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通道蛋白,通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道,允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。请仔细观察图示回答有关问题。(1)很多研究成果有力支持“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”这一事实。这证明组成细胞膜的主要成分中有 。 (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盐分是经途径排出的,那么其跨膜运输的方式是 。 (3)蟾蜍心肌细胞吸收ca2+、k+、c6h12o6方式不同,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,最可能的原因是该毒素抑制了转运ca2+的 的活动。 (4)经研究发现红细胞悬液为不透明的红色液体,而红细胞发生溶血后,光线比较容易通过溶液,溶液会逐渐澄清,所以可通过红细胞悬液澄清的速度判断红细胞溶血速度,进而根据红细胞溶血速度来判断物质进入红细胞的速度。请你利用以下实验材料,设计实验判断葡萄糖和甘油进入红细胞的速度。材料用具:稀释的羊红细胞悬液、0.3 mol/l的葡萄糖溶液、0.3 mol/l的甘油溶液、试管、量筒、计时器、试管架、笔。实验步骤:取2支试管,分别标记为a、b。分别量取 、 各10 ml,注入a、b两支试管。 分别量取1 ml 注入a、b两支试管中,同时开始计时,记录 。 结果及结论:如果加入葡萄糖溶液的试管内溶液澄清所用的时间短,说明葡萄糖比甘油进入细胞的速度快;如果 , 说明甘油比葡萄糖进入细胞的速度快;如果 , 说明葡萄糖和甘油进入细胞的速度相同。【解析】图中是自由扩散,通道蛋白运输物质属于被动运输,是协助扩散,是主动运输。图中的甲表示磷脂分子,乙表示载体蛋白。【答案】(1)甲 磷脂分子(2)被动运输(或协助扩散)(3)乙 载体蛋白(4)实验步骤:0.3 mol/l的葡萄糖溶液 0.3 mol/l的甘油溶液 稀释的羊红细胞悬液 溶液由不透明到澄清的时间结果及结论:加入甘油溶液的试管内溶液澄清所用的时间短 两支试管内溶液澄清所用的时