必修一第四章第23节生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式课件

一、对生物膜结构的探索历程

19世纪末：欧文顿发现脂溶性物质易通过细胞膜→膜是由

组成的⇓

20世纪初：化学分析表明膜的主要成分是⇓

1925年：从红细胞中提取的脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍→膜中的脂质分子排列为⇓

1959年：电镜下细胞膜呈现清晰的暗—亮—暗三层结构→生物膜是由

三层结构构成⇓

1970年：人鼠细胞杂交实验→细胞膜具有⇓

1972年：桑格和尼克森提出了生物膜的脂质和蛋白质连续的2层蛋白质－脂质－蛋白质一定流动性流动镶嵌模型脂质2.组成成分及其分布(1)

构成膜的基本支架。(2)蛋白质分子有的

，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的

。(3)细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成

，也可以和脂质结合形成

。磷脂双分子层镶在磷脂双分子层表面横跨整个磷脂双分子层糖蛋白糖脂3.结构特点具有

，其原因是组成膜的

和

大多数蛋白质分子，大都是可以运动的。一定流动性磷脂分子三、物质出入细胞的方式1.被动运输(1)

：不需要载体和能量，如

、CO2、

、甘油、

、苯等。(2)协助扩散：需要

，但不需要

，如红细胞

吸收葡萄糖。自由扩散水O2乙醇载体能量3.胞吞与胞吐(1)胞吞：细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在

表

面，从而使细胞膜内陷形成

包围着大分子，从膜上

分离下来进入细胞内部。(2)胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成

，

然后移到

处，与之融合，将大分子移出细胞。细胞膜小囊囊泡细胞膜1.组成特点(1)相似性：生物膜的化学组成相似，都主要由脂质和蛋

白质组成。(2)差异性：不同生物膜中各组成成分的含量不同，有的

生物膜中不含糖类。3.结构特点：流动性(1)原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。(2)表现：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载

体对相应物质的转运等。(3)影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界

温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则

导致膜的破坏。(4)实例①质壁分离和复原实验；②变形虫捕食和运动时伪足的形成；③白细胞吞噬细菌；④胞吞与胞吐；⑤受精时细胞的融合过程。(5)实验验证——细胞融合实验(3)实验验证——植物对无机盐的吸收含不同无机盐离子的溶液+不同植物测定培养液中各离子的初始浓度

测定实验结束时培养液中各离子的浓度比较同一植物吸收不同离子及不同植物吸收同一离子的情况不同植物对同一离子吸收状况不同同一植物对不同离子吸收状况不同细胞膜对离子吸收具选择透过性培养一段时间5.流动性与选择透过性的关系(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物

膜的功能特性。(2)联系：流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，

才能实现选择透过性。膜的流动性和选择透过性都是活细胞的特性，死细胞将失去流动性和膜的选择透过性。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.[课堂笔记]选用荧光染料标记细胞，是因为该染料能与细胞膜组成成分结合。激光照射后荧光的恢复是由于膜上其他部位的移动，即细胞膜的流动性，荧光恢复的快慢反映了膜中蛋白质和脂质流动的快慢。该实验与物质跨膜运输无直接关系。C1.下列过程与生物膜的流动性无关的是(

)A.浆细胞分泌抗体

B.核糖体上合成的解旋酶进入细胞核

C.植物细胞的质壁分离复原

D.动物细胞的有丝分裂1.跨膜运输——自由扩散、协助扩散和主动运输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物质运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要载体不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗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图例3.影响物质运输速率的因素(1)物质浓度(2)O2浓度(3)温度温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，进

而影响物质运输速率。低温会使物质跨膜运输速

率下降。同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同，如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散，小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输。[例2]

新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收母乳中免疫球蛋白、半乳糖和葡萄糖等。母乳中的营养蛋白可以被消化吸收。下列有关说法不正确的是(

)A.小肠上皮细胞吸收半乳糖和葡萄糖的方式是主动运输B.小肠上皮细胞吸收免疫球蛋白需要载体蛋白协助C.免疫球蛋白的吸收与膜的流动性有关D.免疫球蛋白在新生儿消化道中不被分解的原因是母乳中含

有抑制免疫球蛋白分解的某些物质.[课堂笔记]

选半乳糖和葡萄糖是小分子物质，由题干可知，小肠上皮细胞吸收半乳糖和葡萄糖需消耗ATP，由此可知两种物质的吸收方式是主动运输。免疫球蛋白是大分子物质，其吸收方式是胞吞，与细胞膜的流动性有关。由于母乳中含有抑制免疫球蛋白被分解的物质，因此免疫球蛋白在新生儿消化道中不被分解。B判断物质运输方式的方法①据分子大小判断②根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。2.实验表明，K＋不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入少量的缬氨霉素(含12个氨基酸的脂溶性抗生素)时，K＋则可以通过膜从高浓度移向低浓度处，这种物质通过膜的方式是(

)A.自由扩散B.协助扩散

C.主动运输

D.胞吞解析：由题干信息可知，K＋从高浓度一侧向低浓度一侧运输，且需要缬氨霉素的帮助，不需要消耗能量，因此这种运输方式是协助扩散。答案：B回顾考情从近几年新课标地区生物试题看，考查点主要集中在以下两个方面：1.生物膜的结构及特点。如2009年浙江卷第5题通过荧光标记实验考查生物膜的流动性。2.物质出入细胞的方式及影响因素。如2009年广东卷第

2题考查物质运输方式的判断；2008年江苏卷第2题

考查影响主动运输的因素。瞻望考向在近几年高考题中，对生物膜流动镶嵌模型考查频率较低。结合物质跨膜运输方式考查生物膜的结构和组成是历年高考模拟试题命题的热点。命题设计如图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为两种物质的运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述正确的是(

)A.不同物种的细胞中①、②、③的种类均不相同B.移植器官往往难以存活与图中①有关C.b物质的运输方式能体现细胞膜的选择透过性，而a物质

的运输方式不能体现细胞膜的选择透过性D.①②③构成流动性的膜，是实现细胞间信息交流的物质

基础【解题指导】选由图可知，①是糖蛋白，②是磷脂双分子层，③是蛋白质。各种细胞膜中都含有相同的磷脂分子，但不同的膜中，蛋白质的种类不一定相同；器官移植会引起免疫排斥，识别“异己”成分与糖蛋白有关；a物质的运输方式为自由扩散，b物质的运输方式为主动运输，两者都能体现细胞膜的选择透过性；细胞间信息交流与糖蛋白有关。B

通过模拟实验探究膜的透性理论指导1．实验原理膜对不同物质的通透性不同，蔗糖分子不能通过半透膜，

而水分子则可自由通过半透膜。2.实验步骤(1)在长颈漏斗处封一层半透膜(如玻璃纸、肠衣等)。(2)漏斗中注入蔗糖溶液，烧杯中盛放蒸馏水。(3)按下图所示组装实验装置：(4)在漏斗的液面处做好标记，以便观察液面的升降情况。3.实验结果及结论漏斗内液面上升，说明蔗糖分子不能透过膜，而水分子

可通过膜，即膜对不同物质的通透性不同。4.实验的拓展应用(1)鉴定不同浓度的物质如鉴定失去标鉴的10%的蔗糖溶液和30%的蔗糖溶液的

操作如下：漏斗+烧杯⇒(一种溶液)(另一种溶液)若漏斗液面升高⇒漏斗内为30%的蔗糖溶液若漏斗液面下降⇒漏斗内为10%的蔗糖溶液(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论变蓝不变蓝碘能通过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝淀粉能通过半透膜，而碘不能变蓝变蓝淀粉和碘都能通过半透膜不变蓝不变蓝淀粉和碘都不能通过半透膜(3)探究影响物质跨膜运输的因素如探究温度对跨膜运输的影响时，可将本实验中的渗透

装置置于不同的温度中，比较漏斗口液面的变化，可确

定温度对渗透作用的影响。命题设计某实验小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究，设计了如下实验：实验步骤：①组装渗透装置两套，分别编号为1、2。②在两组烧杯中分别加入等量的水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度的蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等。③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37℃，2组的烧杯外加冰块降温。④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。请分析回答下列问题：

(1)本实验是通过测定水分子通过膜的

速率来进行探究的。

(2)该实验可能的结果与结论是：①

；②

；③

。(3)如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于生物活细胞来说，产生这种情况的原因可能是：①

；②

。【解题指导】

通过不同温度条件下的渗透速率可以说明温度对物质的跨膜运输的影响，注意的是设置实验要遵循单因子和等量的原则，分析要全面。【答案】

(1)扩散(渗透)(2)①若1组漏斗的液面高度比2组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢②若2组漏斗的液面高度比1组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快③若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质的跨膜运输

(3)①低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能

②低温会影响酶的活性，从而影响物质的跨膜运输1.下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是(

)A.最初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可以运动

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：三层结构模型认为生物膜结构是：蛋白质—脂质—蛋白质。认为蛋白质是均匀的、固定的。答案：

D2.(2010·南京模拟)不久前，东京大学教授能濑聪直领导的研究小组通过转基因方法，把可以使细胞发出荧光的基因导入果蝇的细胞，使果蝇的肌肉细胞发出绿色荧光，而神经细胞发出红色荧光，然后用激光显微镜观察并拍摄神经细胞朝着肌肉细胞方向伸展突起的过程。这个过程体现了细胞的(

)A.全能性

B.遗传性

C.膜的选择透过性

D.膜的流动性解析：神经细胞朝着肌肉细胞方向伸展突起是通过膜的流动性实现的。答案：D3.如图是神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是(

)解析：磷脂双分子层的排列为亲水头在外侧，疏水尾部在内侧。答案：A4.细胞膜的结构特点和功能特性分别是(双选)()A.具有一定的流动性B.具有保护细胞内部的作用C.具有磷脂双分子层D.具有选择透过性解析：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。答案：

AD5.(2009·广东高考)某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该

过程(

)A.没有载体参与

B.为自由扩散

C.为协助扩散