【名师一号】高考生物 第8讲 生物膜的流动镶嵌模型与物质跨膜运输方式复习与学科能力课件.ppt

共61页 1 第8讲生物膜的流动镶嵌模型与物质跨膜运输方式 共61页 2 教材基础回扣一 对生物膜的探索历程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 1 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 2 两层 共61页 3 4 20世纪40年代 科学家推测脂质两边各覆盖着 3 蛋白质 5 1959年 罗伯特森认为生物膜由 4 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 5 流动性 7 1972年 桑格和尼克森提出的生物膜的 6 流动镶嵌模型为大多数人所接受 共61页 4 二 流动镶嵌模型的基本内容1 7 磷脂双分子层构成膜的基本支架 其结构特点是具有一定的 8 流动性 2 蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面 有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中 有的贯穿于整个磷脂双分子层 大多数蛋白质分子是可以运动的 共61页 5 3 细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成 9 糖蛋白 也可以和脂质结合形成糖脂 思考1 糖被位于细胞膜的外侧还是内侧 有什么作用 提示 外侧 糖被具有保护 润滑和细胞识别的作用 共61页 6 三 物质跨膜运输的方式1 自由扩散 1 方向 物质分子从高浓度一侧到低浓度一侧 2 影响因素 细胞膜两侧存在物质分子浓度差 3 实例 水 co2 甘油 乙醇 共61页 7 2 协助扩散 1 方向 物质分子从 10 高浓度一侧运输到 11 低浓度一侧 2 影响因素 a 细胞膜两则存在物质分子浓度差 b 细胞膜上 12 载体的协助 3 实例 葡萄糖进入红细胞 共61页 8 3 主动运输 1 方向 物质分子从低浓度一侧运输到高浓度一侧 2 影响因素 细胞膜上相应的 13 载体的协助 细胞新陈代谢产生的 14 能量 atp 3 实例 k na ca2 氨基酸通过细胞膜 思考2 细胞膜的主动运输和被动运输对于细胞的生命活动而言是非常重要的 保证生命活动顺利进行的结构和功能基础分别是什么 提示 膜的流动性和选择透过性 共61页 9 4 大分子物质以 15 胞吞和胞吐的方式进出细胞 这与细胞膜的 16 流动性有关 但不属于跨膜运输 思考3 胞吞与胞吐的正常进行须依赖细胞膜的何种结构特性方可完成 胞吞和胞吐过程中是否跨越生物膜 提示 细胞对大分子物质摄入或排出时所进行的胞吞与胞吐方式须依赖细胞膜的流动性方可完成 胞吞与胞吐过程中 不曾跨越生物膜 跨膜层数为0层 共61页 10 考点迁移互动考点1生物膜的流动镶嵌模型的结构及特点1 组成成分及其在膜中的分布 共61页 11 表现 镶嵌性 膜的基本结构是由脂质双分子层镶嵌蛋白质构成的 不对称性 膜两侧的分子性质和结构不相同 如糖蛋白只分布于细胞膜的外表面 在细胞膜的内表面没有分布 共61页 12 2 结构特点 流动性膜结构中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动 膜整体结构也具有流动性 流动性具有重要的生理意义 物质运输 细胞识别 细胞融合 细胞表面受体功能调节等均与之相关 共61页 13 3 功能特性 选择透过性 1 表现 水分子 被选择的离子和小分子可以通过 大分子 不被选择的离子和小分子不能通过 例如 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 共61页 14 4 流动性和选择透过性的关系 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 只有膜具有流动性 才能表现出选择透过性 共61页 15 总结 生物膜的组成 结构 功能关系图解 共61页 16 特别提醒 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 共61页 17 例析1 1 下列关于物质跨膜运输的叙述 错误的是 a 植物细胞积累k 需消耗能量b 细胞对离子的吸收具有选择性c 海水中的海藻细胞可通过积累溶质防止质壁分离d 液泡中积累大量离子 故液泡膜不具有选择透过性 共61页 18 解析 a项中 植物细胞积累k 的过程属于主动运输 消耗能量 c项中 海藻生活在海水中 海水含有大量盐 如果海藻细胞不积累溶质 则细胞液浓度会低于海水浓度而发生质壁分离 所以 海藻细胞会通过积累溶质来防止发生质壁分离 液泡膜具有选择透过性 所以d错误 答案 d 共61页 19 例析1 2 2011 杭州模拟 如图所示细胞膜的亚显微结构 其中a和b为物质的两种运输方式 下列对细胞膜结构和功能的叙述 错误的是 共61页 20 a 若图示为肝细胞膜 则尿素的运输方向是 b 细胞间的识别 免疫 细胞的癌变与 有密切的关系c 适当提高温度将加快 和 的流动速度d b过程不需要atp a过程未体现膜的选择透过性这一生理特性 答案 d 共61页 21 解析 图中 是糖蛋白 是蛋白质 磷脂分子 为膜外 外侧有糖蛋白 为膜内 a方式是由低浓度向高浓度 需载体协助的主动运输 b方式是由高浓度向低浓度 不需载体协助的自由扩散 肝细胞内合成尿素 通过肝细胞膜以自由扩散的方式运输到细胞外 a项正确 细胞间的识别 免疫和细胞的癌变与膜上的糖蛋白有关 b项正确 适当提高温度 分子运动速度加快 c项正确 b自由扩散不需要能量是正确的 但a主动运输需膜上载体蛋白的协助 能体现膜的选择透过性 故d项错误 共61页 22 方法技巧 构成膜的磷脂分子和蛋白质分子都能运动 但不是与液态水一样无规则运动 磷脂分子是做与膜相平行的横向运动 并随温度升高而加快 蛋白质分子可以在磷脂双分子层内或表面移动 共61页 23 互动探究1 1 细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 下列实例中能反映该特点的是 高尔基体形成的囊泡与细胞膜融合 变形虫能伸出伪足 小肠绒毛上皮细胞对na k 的吸收 核糖体中合成的蛋白质进入细胞核 吞噬细胞吞噬病菌a b c d 共61页 24 解析 这些功能的完成依赖于细胞膜的结构特点 具有一定的流动性 而细胞对na k 的吸收通过细胞膜上的钠 钾泵进行 核糖体合成的蛋白质通过核孔进入细胞核 与细胞膜无关 答案 c 共61页 25 互动探究1 2 甜菜块根细胞的液泡中有花青素 使块根表现为红色 将块根切成小块放在蒸馏水中 水无明显的颜色变化 但用盐酸处理这些块根后 则能使水变红 这是因为 a 细胞壁被盐酸解离b 盐酸破坏了细胞膜的选择透过性c 盐酸破坏了原生质层的选择透过性d 花青素不溶于水而溶于盐酸 共61页 26 解析 细胞膜和液泡膜是选择透过性膜 液泡中的花青素是细胞组成成分 正常情况下不能从细胞中出来 盐酸能够杀死甜菜的块根细胞 破坏细胞的原生质层 所以经盐酸处理后的甜菜块根细胞的原生质层不再具有选择透过性 花青素可以从细胞液中出来而使水变红 答案 c 共61页 27 考点2物质出入细胞的方式1 物质出入细胞的方式 1 跨膜运输 自由扩散 协助扩散和主动运输 共61页 28 共61页 29 特别提醒 主动运输过程决不是不能由高浓度向低浓度运输 例如本节质壁分离复原实验中 如改用kno3溶液 分离后的自动复原情况 2 非跨膜运输 胞吞与胞吐 共61页 30 特别提醒 特殊情况下物质穿膜的问题 1 分泌蛋白从合成 运输到排出细胞外是通过出芽形成小泡的方式即胞吐 不穿过细胞膜 因而通过的膜的层数应为0层 2 细胞核内外的大分子如蛋白质 信使rna通过核孔进出细胞核 未通过膜结构 因而通过膜的层数为0层 共61页 31 2 影响物质运输速率的因素 1 影响自由扩散的因素 细胞膜内外物质的浓度差 2 影响协助扩散的因素 细胞膜内外物质的浓度差 细胞膜上运载物质的载体数量 共61页 32 3 影响主动运输的因素 载体 种类的差异性和数目的饱和性 能量 如氧气浓度 温度等影响产能的因素 例如 根对离子吸收的曲线模型 共61页 33 1 氧分压与根吸收的关系 ab段表示在一定范围内 根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快 bc段表示当氧分压增大到一定值时 根吸收离子的速率不再随氧分压升高而加快 这是由于根吸收离子还与根细胞膜上载体的数量有关 共61页 34 2 根吸收离子与溶液中离子浓度的关系 曲线ab段表示在一定离子浓度范围内 根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快 曲线bc段表示当离子浓度增大到一定数值时 根的吸收速率不再增加 这是由根细胞膜上载体的数量决定的 曲线cd段表示当离子浓度过高时 将会使根细胞失水 从而影响根细胞正常的代谢活动 使离子吸收速率下降 共61页 35 在细胞的生命活动过程中 主动运输起到了重要作用 它使细胞能主动地从外界吸收被选择的物质 供生命活动利用 同样 细胞也能利用主动运输把新陈代谢产物排出细胞外 总之 细胞通过主动运输摄取 积累物质以及不断排出代谢废物 从而维持细胞组成成分的动态稳定 保证生命活动的正常进行 共61页 36 例析2 2010 上海卷 如图表示一种物质的跨膜运输方式 下列叙述中正确的是 a 该膜中载体也能运输蔗糖b 碘以该方式进入海带细胞c 该方式不会出现饱和现象d 该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时 共61页 37 解析 本题考查物质的跨膜运输的相关知识 意在考查考生的识图分析与比较能力 据图可知 葡萄糖进入细胞需要载体 而不需要能量 故该膜运输方式为协助扩散 只能从高浓度运输到低浓度 跨膜运输中的载体具有专一性 运输葡萄糖的载体不能运输蔗糖 碘进入细胞的方式为主动运输而不是协助扩散 由于膜上运输相应物质的载体数量是有限的 故运输会达到饱和 答案 d 共61页 38 互动探究2 下图为物质出入细胞膜的示意图 请据图回答 共61页 39 1 a代表 分子 b代表 d代表 2 细胞膜的功能特点是 3 动物细胞吸水膨胀时b的厚度变小 这说明b 4 在a e的五种过程中 代表被动运输的是 蛋白质 磷脂双分子层 多糖 选择透过性 具有一定流动性 b c d 共61页 40 5 可能代表氧气转运过程的图中编号 葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号 6 如果此为神经细胞膜 则当其受刺激后发生兴奋时 na 的流动过程是编号 b a c 共61页 41 解析 1 a是蛋白质分子 b是磷脂双分子层 d是糖蛋白上的多糖侧链 2 细胞膜是一种选择透过性膜 3 构成膜的物质分子大都是运动的 因而细胞膜具有一定的流动性 4 被动运输的物质是顺浓度梯度跨膜的 如b c d 共61页 42 5 氧气是以自由扩散方式跨膜转运的 不需要载体 因此可能是b 葡萄糖分子被小肠上皮吸收是主动运输 如a 6 在神经细胞兴奋时 na 会由细胞外流入细胞内 导致膜电位的改变 该过程需要通道蛋白协助 如c 共61页 43 技巧热点探究实验中 变量 的确认根据实验目的和要求 首先确定好三个变量即自变量 因变量 无关变量三者之间的关系 变量 亦称因子 指实验操纵控制的特定因素或条件 按性质不同 通常有以下两类共4种变量 共61页 44 1 实验变量与反应变量 实验变量 亦称自变量 指实验中由实验者根据实验目的所研究操纵的因素或条件 反应变量 亦称因变量或应变量 指实验中由于实验变量而引起的变化和结果 通常 实验变量是原因 反应变量是结果 二者具有因果关系 实验的目的即在于解释这种前因后果 共61页 45 2 无关变量 亦称控制变量 指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件 实验中应尽量避免无关变量对正常实验结果造成干扰 如果无关变量处理不当影响了正常结果的出现 此无关变量就成为干扰变量了 所以消除无关变量成为干扰变量是实验成功的前提 共61页 46 典例 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 组装渗透装置两套 分别编号为1 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 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 共61页 47 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扩散即 作用速率来进行探究的 2 此实验的自变量是 为了直观地表示相对速率 用 作为因变量 渗透 渗透系统所处的不同温度环境 漏斗液面高度的变化 共61页 48 3 该实验可能的结果与结论 若1组漏斗液面比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 若2组漏斗的液面比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 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 共61页 49 4 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讲 产生这种情况的原因是 低温会影响细胞膜的流动性 从而影响其功能 低温会影响酶的活性 从而影响细胞呼吸释放能量的过程 共61页 50 思维导析 该实验是通过处于不同温度条件的渗透系统中漏斗液面高度的变化 探究温度对物质跨膜运输的影响 所以该实验的自变量是两渗透系统所处的不同温度环境 因变量漏斗液面高度的变化作为实验结果能直观地表示水跨膜的相对速率 低温可影响酶的活性 从而影响细胞代谢 低温还可影响细胞膜的流动性 共61页 51 应用 拓展20世纪50年代 科学家发现 细胞膜中存在着某种只允许水分子出入的通道 人们称之为水通道 但水通道到底是什么却一直是个谜 20世纪50年代中期 美国科学家彼得 阿格雷研究了不同的细胞膜蛋白 经过实验 他证明了一种被称为 水通道蛋白 的细胞膜蛋白就是人们寻找已久的 水通道 如何验证彼得 阿格雷发现的水通道蛋白就是水通道 请你完成下面的实验探究并回答下面的问题 共61页 52 1 实验探究 观察 发现水分子能通过细胞膜 问题 水究竟怎样通过细胞膜 假设 水通道蛋白 就是 水通道 共61页 53 实验 把含 水通道蛋白 的正常细胞和经过处理后 的细胞放在 中 结果 前者能吸水 后者 结论 不含该蛋白质 蒸馏水 不能吸水 细胞膜上的 水通道蛋白 就是 水通道 共61页 54 2 为了进一步验证细胞膜上的 水通道蛋白 就是 水通道 彼得 阿格雷又制出两种人造细胞膜 分别做成泡状物 然后放在水中 结果第一种泡状物吸收了很多水而膨胀 第二种则没有变化 请指出这两种人造细胞膜的化学成分的相同点和不同点 不同点 一种含有水通道蛋白 一种不含水通道蛋白 相同点 都含有磷脂双分子层 共61页 55 解析 1 实验假设肯定与材料中主要内容有关 如何验证彼得 阿格雷发现的水通道蛋白就是水通道 作为实验要验证水通道蛋白的存在并具有水通道功能 必然要设计对照实验 即两组中一组保留细胞膜的水通道蛋白 另一组去掉细胞膜上的该蛋白 观察两组细胞的吸水情况 即可得出相应结论 2 两种人造细胞膜分别放在水中 一种能吸水膨胀必然含有亲水性很强的水通道蛋白 另一种不吸水 说明只含疏水性很强的磷脂分子 共61页 56 高考模拟备选1 2009 广东 2 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