第4章第2、3节生物膜的流动镶嵌模型 物质跨膜运输的方式 (1)

1、 自读教材自读教材夯基础夯基础 生物膜结构的探索历程生物膜结构的探索历程 填表填表 时间时间( (人物人物) )实验依据实验依据结论或假说结论或假说 1919世纪末世纪末 欧文顿欧文顿 对植物细胞进行通透性对植物细胞进行通透性 实验，发现实验，发现 更容更容 易通过细胞膜易通过细胞膜 膜是由膜是由 组组 成的成的 2020世纪初世纪初 对哺乳动物红细胞的细对哺乳动物红细胞的细 胞膜进行化学分析胞膜进行化学分析 膜的主要成分是膜的主要成分是 和和 脂质脂质 脂质脂质 脂质脂质 蛋白质蛋白质 时间时间( (人物人物) )实验依据实验依据结论或假说结论或假说 19251925年荷兰年荷兰 科学家科学

2、家 从红细胞中提取的从红细胞中提取的 脂质铺成单分子层，脂质铺成单分子层， 其面积是红细胞表其面积是红细胞表 面积的面积的 倍倍 膜中的脂质分子必膜中的脂质分子必 然排列为然排列为 19591959年罗伯年罗伯 特森特森 电子显微镜下看到电子显微镜下看到 细胞膜清晰的细胞膜清晰的 三层结构三层结构 所有的生物膜都由所有的生物膜都由 三层结构构三层结构构 成，是成，是 的结构的结构 2 2 暗暗 亮亮暗暗 连续的连续的 两层两层 蛋白质蛋白质脂质脂质蛋蛋 白质白质 静态静态 时间时间( (人物人物) )实验依据实验依据结论或假说结论或假说 19701970年年 荧光标记的小鼠细胞荧光标记的小鼠细

3、胞 和人细胞融合实验和人细胞融合实验 细胞膜具有细胞膜具有 19721972年桑格年桑格 和尼克森和尼克森 新的观察和实验证据新的观察和实验证据 提出为大多数人所接提出为大多数人所接 受的受的 模型模型 流动性流动性 流动镶嵌流动镶嵌 1 1结合磷脂分子的结构特点，试以示意图的形结合磷脂分子的结构特点，试以示意图的形 式画出多个磷脂分子在水式画出多个磷脂分子在水空气界面的排布状态和在空气界面的排布状态和在 细胞膜上的排布状态，并分析其原因。细胞膜上的排布状态，并分析其原因。 提示：提示： 分析：分析：(1)(1)水水空气界面：因为空气界面：因为磷脂磷脂 分子的分子的“头部头部”亲水亲水，“尾部

4、尾部”疏水疏水，所，所 以在水以在水空气界面上磷脂分子空气界面上磷脂分子“头部头部”向向 下与水面接触，下与水面接触，“尾部尾部”则朝向空气一面则朝向空气一面。 (2)(2)细胞膜上：因细胞膜内外均为水环境，细胞膜上：因细胞膜内外均为水环境， 依据磷脂分子依据磷脂分子“头部头部”亲水，亲水，“尾部尾部”疏疏 水的特点，故呈现如图所示状态。水的特点，故呈现如图所示状态。 2 2温度可影响细胞膜的流动性，如温度可影响细胞膜的流动性，如 何利用何利用“人人鼠细胞融合实验鼠细胞融合实验”证明这一证明这一 观点。观点。 提示：提示：在不同温度下诱导人鼠细胞融在不同温度下诱导人鼠细胞融 合，据两种颜色的荧

5、光均匀分布的时间来合，据两种颜色的荧光均匀分布的时间来 判断。判断。 1 1人鼠细胞融合实验分析人鼠细胞融合实验分析 (1)(1)方法：方法： 绿色荧光绿色荧光 红色荧光红色荧光 染料标记染料标记 染料标记染料标记 小鼠细胞小鼠细胞 人细胞人细胞 跟随名师跟随名师解疑难解疑难 (2)(2)现象：现象：开始：开始： 一半发绿色荧光一半发绿色荧光 另一半发红色荧光另一半发红色荧光 40min40min后后 两种颜色荧光均匀分布两种颜色荧光均匀分布 (3) (3)结论：细胞膜上的蛋白质是运动的，膜具有一定的结论：细胞膜上的蛋白质是运动的，膜具有一定的 流动性流动性 2 2温度、膜流动性与细胞生命活动

6、的关系温度、膜流动性与细胞生命活动的关系 (1)(1)温度高时，膜流动性大，有利于生命活动的温度高时，膜流动性大，有利于生命活动的 进行，但温度过高，膜的流动性过大，甚至破坏了膜进行，但温度过高，膜的流动性过大，甚至破坏了膜 的结构，反而不利于生命活动的正常进行。的结构，反而不利于生命活动的正常进行。 (2)(2)温度低时，膜的流动性下降，膜的运输功能温度低时，膜的流动性下降，膜的运输功能 下降或完全丧失。下降或完全丧失。 特别提醒特别提醒 膜的流动性是指组成膜的磷脂分子和蛋膜的流动性是指组成膜的磷脂分子和蛋 白质分子是运动的，而不是静止不动的。白质分子是运动的，而不是静止不动的。 自读教材自

7、读教材夯基础夯基础 1 1结构模型结构模型 填图填图 磷脂双分子层磷脂双分子层 基本支架基本支架 流动性流动性 蛋白质蛋白质 蛋白质分子蛋白质分子 运动的运动的 糖蛋白糖蛋白 细胞识别细胞识别 糖被糖被 2 2结构特点结构特点 填空填空 生物膜的结构特点是具有一定的生物膜的结构特点是具有一定的 。 流动性流动性 1 1有人在实验时发现：在一定温度下，细胞有人在实验时发现：在一定温度下，细胞 中的脂质分子均垂直排列于膜表面；当温度升高到中的脂质分子均垂直排列于膜表面；当温度升高到 一定程度时，细胞膜中的脂质分子有一定程度时，细胞膜中的脂质分子有75%75%的排列不的排列不 整齐，细胞膜的厚度变小

8、，表面积扩大，对离子和整齐，细胞膜的厚度变小，表面积扩大，对离子和 分子的通透性提高。据有关内容解释上述现象。分子的通透性提高。据有关内容解释上述现象。 提示：提示：细胞膜具有一定的流动性，温度可影响细胞膜具有一定的流动性，温度可影响 膜的流动性。膜的流动性。 2 2实验表明，将两种不同的海绵动物的细胞分实验表明，将两种不同的海绵动物的细胞分 散成单个的细胞，然后将这些细胞掺在一起混合培散成单个的细胞，然后将这些细胞掺在一起混合培 养，发现只有同种的细胞才能结合，在这里起识别养，发现只有同种的细胞才能结合，在这里起识别 作用的是细胞膜上的何种物质？作用的是细胞膜上的何种物质？ 提示：提示：糖蛋

9、白。糖蛋白。 跟随名师跟随名师解疑难解疑难 1 1生物膜的流动镶嵌模型生物膜的流动镶嵌模型 (1) (1)细胞膜中的脂质除磷脂外，还细胞膜中的脂质除磷脂外，还 有一些糖脂和胆固醇。有一些糖脂和胆固醇。 (2)(2)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜 的外表面。的外表面。 (3)(3)脂质和蛋白质分子并不是均匀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。分布的，而是呈不对称性分布。 2 2生物膜的结构特点生物膜的结构特点具有一定的流具有一定的流 动性动性 (1)(1)结构基础：构成膜的磷脂分子和大多结构基础：构成膜的磷脂分子和大多 数蛋白质分子是运动的。数蛋白质分子

10、是运动的。 (2)(2)实例证明实例证明 ：质壁分离与复原、变形：质壁分离与复原、变形 虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。虫运动、胞吞和胞吐、白细胞的吞噬作用等。 (3)(3)膜的流动性受温度影响，在一定温度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。范围内，随温度升高，膜的流动性加快。 3 3流动性和选择透过性的关系流动性和选择透过性的关系 (1)(1)区别：流动性是生物膜的结构区别：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特点，选择透过性是生物膜的功能特 性。性。 (2)(2)联系：流动性是选择透过性的联系：流动性是选择透过性的 基础，只有膜具

11、有流动性，才能表现基础，只有膜具有流动性，才能表现 出选择透过性。出选择透过性。 特别提醒特别提醒 细胞膜组成中的蛋白质有部分起载体作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。输物质的种类和数量。 流动性是细胞膜结构的固有属性，无论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，而选择透过性只在物质交换时才能是存在的，而选择透过性只在物质交换时才能 体现出来。体现出来。 自读教材自读教材夯基础夯基础 1 1离子和小分子物

12、质的跨膜运输离子和小分子物质的跨膜运输 连线连线 2 2大分子物质的运输大分子物质的运输 填空填空 (1)(1)胞吞：大分子附着在细胞膜胞吞：大分子附着在细胞膜 ，这部分细，这部分细 胞膜内陷形成胞膜内陷形成 ，包围着大分子。然后小囊从细胞，包围着大分子。然后小囊从细胞 膜上分离下来，形成膜上分离下来，形成 ，进入细胞内部。，进入细胞内部。 (2)(2)胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形 成成 ，然后移动到，然后移动到 处，并与之融合将大分处，并与之融合将大分 子排出细胞。子排出细胞。 表面表面 小囊小囊 囊泡囊泡细胞膜细胞膜 囊泡囊泡 1 1主动

13、运输需要的能量主要通过细胞进行有氧主动运输需要的能量主要通过细胞进行有氧 呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。呼吸提供。植物生长需从土壤中吸收大量无机盐。 请解释在农业生产中为什么要给作物松土？请解释在农业生产中为什么要给作物松土？ 提示：提示：松土增加土壤松土增加土壤O O2 2含量，促进有氧呼吸，有含量，促进有氧呼吸，有 利于植物主动吸收各种无机盐离子。利于植物主动吸收各种无机盐离子。 2 2从主动运输的条件角度分析，与主动运输从主动运输的条件角度分析，与主动运输 有直接关系的细胞器有哪些？有直接关系的细胞器有哪些？ 提示：提示：能量能量线粒体；载体蛋白线粒体；载体蛋白核糖核糖 体

14、。体。 3 3胞吞和胞吐是否需要消耗能量？是否需要胞吞和胞吐是否需要消耗能量？是否需要 载体蛋白协助？与膜的流动性是否有关？载体蛋白协助？与膜的流动性是否有关？ 提示：提示：需要能量，不需要载体。与膜的流动需要能量，不需要载体。与膜的流动 性有关。性有关。 跟随名师跟随名师解疑难解疑难 项目项目 离子和小分子物质离子和小分子物质 大分子和颗大分子和颗 粒物质粒物质 自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输胞吞和胞吐胞吞和胞吐 方向方向高浓度高浓度低浓度低浓度 高浓度高浓度低低 浓度浓度 低浓度低浓度 高浓度高浓度 与浓度无关与浓度无关 载体载体不需要不需要需要需要需要需要不需要不需要

15、能量能量不消耗不消耗不消耗不消耗消耗消耗消耗消耗 项目项目 离子和小分子物质离子和小分子物质 大分子和颗大分子和颗 粒物质粒物质 自由扩散自由扩散 协助扩散协助扩散主动运输主动运输胞吞和胞吐胞吞和胞吐 图例图例 项项 目目 离子和小分子物质离子和小分子物质 大分子和颗粒大分子和颗粒 物质物质 自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输胞吞和胞吐胞吞和胞吐 举举 例例 O2、CO2、 甘油等脂甘油等脂 溶性物质溶性物质 血浆中葡血浆中葡 萄糖进入萄糖进入 红细胞红细胞 K 进入红 进入红 细胞、细胞、Na 出红细胞出红细胞 白细胞吞噬细白细胞吞噬细 菌、胰腺细胞菌、胰腺细胞 分泌胰岛素分泌

16、胰岛素 2 2影响物质跨膜运输的因素影响物质跨膜运输的因素 (1)(1)物质浓度物质浓度( (在一定的浓度范围内在一定的浓度范围内) )： (2)(2)氧气浓度：氧气浓度： (3)(3)温度：温度： 特别提醒特别提醒 载体蛋白具有专一性，载体蛋白的种类和数载体蛋白具有专一性，载体蛋白的种类和数 量决定了细胞膜的选择透过性。量决定了细胞膜的选择透过性。 主动运输和被动运输是小分子和离子的运输主动运输和被动运输是小分子和离子的运输 方式，大分子颗粒状物质以胞吞和胞吐方式运输。方式，大分子颗粒状物质以胞吞和胞吐方式运输。 例例11下图表示细胞膜的亚显微结构，其中下图表示细胞膜的亚显微结构，其中a a

17、和和b b为物质的两种运为物质的两种运 输方式，下列叙述正确的是输方式，下列叙述正确的是( () ) A A细胞膜功能的复杂程度主要由细胞膜功能的复杂程度主要由决定决定 B B神经细胞膜上有识别功能的是神经细胞膜上有识别功能的是 C Cb b 可表示肌细胞吸收氧气可表示肌细胞吸收氧气 D D细胞膜的选择透过性与细胞膜的选择透过性与有关，与有关，与无关无关 答案答案 B B 例例22下图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的下图甲表示四种不同的物质在一个动物细胞内外的 相对浓度差异。通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的相对浓度差异。通过图乙所示的过程来维持细胞内外浓度差异的 物质是物质是

18、( () ) A ANaNa B BK K C C胰岛素胰岛素 D DCOCO2 2 答案答案 B B (1)(1)据分子大小判断：据分子大小判断： (2)(2)根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输 方式是主动运输。方式是主动运输。 在研究某种物质的运输时，发现与下面曲线相符，在研究某种物质的运输时，发现与下面曲线相符， 最可能是下列哪一过程最可能是下列哪一过程( () ) A A葡萄糖从血浆进入人的成熟红细胞葡萄糖从血浆进入人的成熟红细胞 B B兴奋时，兴奋时，NaNa 通过离子通道进入神经细胞 通过离子通道进入神经细胞 C C小肠上皮细胞从小肠内吸收

19、氨基酸小肠上皮细胞从小肠内吸收氨基酸 D D组织细胞从组织液中吸收氧气组织细胞从组织液中吸收氧气 答案：答案：C C 1.1.温度对生物膜流动性的影响。温度对生物膜流动性的影响。 2.2.探究物质跨膜运输的方式。探究物质跨膜运输的方式。 3.3.探究影响物质跨膜运输的因素。探究影响物质跨膜运输的因素。 典例剖析典例剖析 下图是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，下图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，具有离子选择性。请据图回答有关问题。水性通道，具有离子选择性。请据图

20、回答有关问题。 (1)(1)很多研究成果有力地支持很多研究成果有力地支持“脂溶性物质易透过生物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膜，不溶于脂质的物质不易透过生物膜”这一说法。这与组这一说法。这与组 成细胞膜的主要成分中有成细胞膜的主要成分中有 _相对应。相对应。 (2)(2)鲨鱼体内能积累大量的盐，盐分过高时就要及时将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，鲨鱼体内多余的盐分是经多余的盐分排出体外，经研究，鲨鱼体内多余的盐分是经 途径排出的，那么其跨膜运输的方式是途径排出的，那么其跨膜运输的方式是_。 (3)(3)对蟾蜍的离体心脏施加某种

21、毒素后对蟾蜍的离体心脏施加某种毒素后CaCa2 2 的吸收明显 的吸收明显 减少，但减少，但K K 、 、C C6 6H H12 12O O6 6的吸收不受影响，最可能的原因是该毒 的吸收不受影响，最可能的原因是该毒 素抑制了心肌细胞膜上转运素抑制了心肌细胞膜上转运CaCa2 2 的 的 _的活性。的活性。 (4)(4)柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内柽柳是泌盐植物，叶子和嫩枝可以将吸收到植物体内 的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式的盐分排出，是强耐盐植物。柽柳从土壤中吸收无机盐的方式 是主动运输还是被动运输，请设计实验加以证明。是主动运输还是被动运输，请设计

22、实验加以证明。 实验步骤：实验步骤： a a取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓取甲、乙两组生长发育相同的柽柳幼苗，放入适宜浓 度的含有度的含有CaCa2 2 、 、K K 的溶液中。 的溶液中。 b b甲组给予正常的呼吸条件，乙组甲组给予正常的呼吸条件，乙组_。 c c_。 实验结论：实验结论： a a若两组植株对若两组植株对CaCa2 2 、 、K K 的吸收速率相同，说明 的吸收速率相同，说明 _； b b_。 解析解析 (1)(1)根据相似相溶的原理，推测细胞膜的主要成根据相似相溶的原理，推测细胞膜的主要成 分中有磷脂。分中有磷脂。(2)(2)鲨鱼体内多余的盐分是经鲨鱼体内多

23、余的盐分是经途径排出的，由途径排出的，由 图可知，盐分是由高浓度一侧向低浓度一侧转运的，并且不需图可知，盐分是由高浓度一侧向低浓度一侧转运的，并且不需 要能量，属于被动运输方式。要能量，属于被动运输方式。(3)(3)施加某种毒素后，施加某种毒素后，CaCa2 2 的吸 的吸 收明显减少，但收明显减少，但K K 、 、C C6 6H H12 12O O6 6的吸收不受影响，说明该毒素不影 的吸收不受影响，说明该毒素不影 响物质运输时的能量供给，响物质运输时的能量供给，CaCa2 2 吸收进入细胞是逆浓度梯度进 吸收进入细胞是逆浓度梯度进 行的，属于主动运输，主动运输需要能量和载体蛋白，行的，属于

24、主动运输，主动运输需要能量和载体蛋白，因此该因此该 毒素影响了运输毒素影响了运输CaCa2 2 的载体蛋白的活性。 的载体蛋白的活性。(4)(4)主动运输和被动主动运输和被动 运输最主要的区别为是否需要能量，而能量主要是通过细胞的运输最主要的区别为是否需要能量，而能量主要是通过细胞的 有氧呼吸提供的，因此实验组和对照组的自变量应是能否进行有氧呼吸提供的，因此实验组和对照组的自变量应是能否进行 有氧呼吸，因变量是无机盐离子的吸收速率。有氧呼吸，因变量是无机盐离子的吸收速率。 答案答案 (1)(1)甲磷脂分子甲磷脂分子 (2)(2)被动运输被动运输 (3)(3)乙载体蛋白乙载体蛋白 (4)(4)b.b.完全