42 生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式必修1

1、第4.2节 生物膜的流动镶嵌模型、物质跨膜运输的方式【高考目标导航】物质出入细胞的方式【基础知识梳理】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

2、嵌模型的基本内容1、结构（1）基本支架：磷脂双分子层。特性：头部亲水，尾部疏水；排列：尾相对。（2）蛋白质分布：镶在磷脂双分子层表面 部分或全部嵌入磷脂双分子层中 贯穿整个磷脂双分子层（3）糖被：组成，蛋白质+糖类；分布，细胞膜的外表面；功能，具有保护、润滑和识别作用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

3、）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。【要点名师透析】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

4、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

5、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、小分子物质自由扩散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

6、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。【典例】.(2011·三明模拟)图中曲线a、b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系，下列分析不正确的是( )A.曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输B.曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要载体蛋白C.曲线b转运速率达到饱和的原因是细胞膜上载体蛋白数量有限D.温度可影响生物膜的流动性从而对曲线a、b的转运速率均有影响【解析】O2与呼吸作用有关，呼吸作用产生能量，即主动运输的运输速率与O2浓度有关。协助扩散和主动运输均需要载体蛋白。由图判断曲线a代表被动运

7、输，曲线b代表主动运输。被动运输包括自由扩散和协助扩散，协助扩散需要载体蛋白。物质运输与膜的流动性有关，膜的流动性的速率与温度有关。【答案】B【感悟高考真题】1.（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

8、输，需要消耗能量。D项，葡萄糖进入红细胞是协助扩散。【答案】C2.(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

9、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3.（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0.3g

10、mL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 B.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】B4.（2010·全国1高

11、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】B5.（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

12、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】A6.（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

13、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】A7.（2010·天津高考）

14、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【解析】物质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，这种方式叫做主动运输。在静息状态下，神经细胞进行着K+外流和其他的生命活动，需要能量供给，进行着葡萄糖的跨膜运输和葡萄糖的分解。质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内溶质相对增多，渗透压升高。抗体分泌过程属于胞吐，高尔基体分泌的囊泡到达细胞膜时，囊泡膜与细胞膜

15、融合，成为细胞膜的一部分。【答案】B8.（2010·广东高考）图1是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为A. 自由扩散 B. 协助扩散C. 主动运输 D. 被动运输【解析】考查学生获取信息的能力和理解能力。结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。【答案】C9.（2010·山东高考）由图中曲线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

16、式a和b的转运速率均有影响【解析】分析坐标曲线可以看出，a为自由扩散，b为协助扩散（或主动运输）。脂溶性小分子物质通过自由扩散（即方式a）运输，因此A错误；方式a与载体无关，只与浓度有关，因此B错误；方式b的最大的转运速率与载体的种类和数量有关，因此C正确。抑制细胞呼吸，能量供应不足，导致主动运输受阻，而与自由扩散（协助扩散）无关，因此D错误。【答案】C10.（2009·浙江高考）对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：用某种荧光材料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即有出现了斑点。上述实验不能说明的是A细胞膜具有流动性B荧光染料能与细胞膜组成成分结合C根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率【解析】该过程说明细胞膜具有流动性、荧光染料能与细胞膜组成成分结合，根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率，但