生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输的方式必修1 第二单元 细胞的基本结构及物质输入和输出1.填写细胞膜的组成物质a._ ，b._ ，c._。2.图中c的分布形式 (1)镶在b_的表面；(2)部分或全部_b中；(3)_于整个b中。糖蛋白磷脂双分子层 蛋白质磷脂双分子层嵌入贯穿一、生物膜的流动镶嵌模型3.补充模型中有关结构或功能特点(1)基本支架：b_；(2)结构特点：_；(3)生理特性：_；(4)a分布于细胞膜的_，具有保护、_和_作用。磷脂双分子层具有一定的流动性选择透过性外侧润滑识别【点拨】糖蛋白也叫糖被，只分布于细胞膜的外侧，这是判断物质运输方向的标志。细胞膜的功能取决于膜上蛋白质的种类和数量。 二、物质跨膜运输的方式（b为ATP）1.填写有关跨膜运输方式及结构名称甲：_；乙：_；丙：_；a：_。2.写出影响甲、乙、丙三种运输速率的因素(1)制约甲的是膜两侧的_；(2)决定乙的因素之一是a的_；(3)决定丙的动力是_。自由扩散协助扩散主动运输载体蛋白浓度差 种类和数量能量(ATP)3.实例分析(填写甲、乙、丙三种跨膜运输方式)(1)水分子进入红细胞是_；(2)葡萄糖进入红细胞是_；(3)K+进入红细胞是_。甲乙丙【点拨】大分子蛋白质或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐。此过程与膜的流动性有关，需要消耗能量，不需要载体蛋白，跨0层生物膜。如分泌蛋白、神经递质等的分泌。 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对生物膜结构的探索历程1.细胞膜的结构(1)磷脂分子 生物膜的结构模型生物膜的组成、结构与功能(2)蛋白质(3)糖类提醒：(5)细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。(6)糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。(7)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。(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。2.细胞膜的组成特点3.生物膜的组成、结构、功能关系图解磷脂双分子层覆盖 嵌入 贯穿组 成磷脂分子流动性保证物质交换正常进行体现选择透过性被动运输 主动运输物质交换 + 细胞识别功能结构组成决定分布糖被细胞膜 外表面部分+蛋白质分子+糖类原因膜结结构中的蛋白质质分子和脂质质分子是可以运动动的影响因素 主要受温度影响,适当温度范围围内,随外界温度升高,膜的流动动性增强,但温度高出一定范围围,则导则导 致膜的破坏4.细胞膜的结构特点流动性实实例质质壁分离和复原实验实验 ；变变形虫捕食和运动时伪动时伪足的形成；白细细胞吞噬细细菌；胞吞与胞吐；受精时细时细 胞的融合过过程；动动物细细胞分裂时细时细 胞膜的缢缢裂过过程；细细胞杂杂交时时的细细胞融合(如人鼠细细胞融合)(1)表现：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。(2)原因：遗传性 载体种类、数量 选择性。5.功能特点：选择透过性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(3)实验验证植物对无机盐的吸收细胞膜选择透过性实验探究（1）可利用细胞液有颜色的植物组织，将其放入无色溶液中，然后用高温、强酸或强碱处理，观察处理前后有无溶液颜色的变化。（2）将种子切开，放入红墨水中，胚部分不被染红，而胚乳部分被染红。区别别流动动性是细细胞膜及其他生物膜的结结构方面的特性；选择选择 透过过性体现现了细细胞膜功能方面的特性，是指细细胞膜对进对进 出细细胞的物质质具有一定的选择选择 性。联联系细细胞膜的流动动性是表现现其选择选择 透过过性的结结构基础础。因为为只有细细胞膜具有流动动性，细细胞才能完成其各项项生理功能，才能表现现出选择选择 透过过性。相反,如果细细胞膜失去了选择选择 透过过性，细细胞可能已经经死亡了。6.细胞膜的流动性与选择透过性的关系1.物质的运输并非只与其对应的载体蛋白种类有关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.生物膜的流动性和选择透过性的表现并不相同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，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。提醒 ：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。C3.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B1.跨膜运输自由扩散、协助扩散和主动运输物质质跨膜运输输的方式被动动运输输主动动运输输自由扩扩散协协助扩扩散物质质运输输方向高浓浓度低浓浓度高浓浓度低浓浓度低浓浓度高浓浓度是否需要载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出入细胞的方式及其影响因素物质质跨膜运输输的方式被动动运输输主动动运输输 自由扩扩散协协助扩扩散图图例物质质跨膜运输输的方式被动动运输输 主动动运输输 自由扩扩散协协助扩扩散模型举举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等红细红细 胞吸收葡萄糖小肠肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐盐等物质跨膜方式图解：2.非跨膜运输胞吞与胞吐胞吞(内吞)胞吐(外排)条件细细胞摄摄取或排出大分子和颗颗粒物质质的方式原理生物膜的流动动性特点物质质通过过小泡转转移，需要消耗能量，不需要载载体方向细细胞外内细细胞内外实实例变变形虫吞食食物颗颗粒，白细细胞吞噬病菌等胰岛岛B细细胞分泌胰岛岛素提醒：1、影响自由扩散、协助扩散和主动运输的因素 ：（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： 膜内外物质浓度差膜上载体的种类和数量（3）影响主动运输的因素 ：载体能量 2、胞吞和胞吐是大分子物质进出细胞的方式，该过程 消耗能量但不需要载体协助，体现了细胞膜的结构特点 流动性。 3、载体的化学本质及作用特点：（1）载体是细胞膜上的一类蛋白质，它具有特异性， 不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上在载体的种 类和数量也不同。（2）载体具有饱和现象，当细胞膜上的某物质的载体 达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度 的增大而增大。规律：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。提醒：判断物质运输方式的方法据分子大小判断根据运输方向判断：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。(1)物质浓度：运 输 速 率物质浓度自由扩散物质浓度运 输 速 率P点后速率受载体蛋白数量制约协助扩散或主动运输P细 胞 内 浓 度P时间主动运输OP点后低浓度 高浓度细胞外浓度3.影响跨膜运输的因素(2)氧气浓度：（3）温度由于主动运输需要载体蛋白参与和消耗呼吸作用释放的能量，因此抑制某载体蛋白活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响；但抑制呼吸作用，所有以主动运输跨膜的物质运输受影响。不同因素对主动运输的影响不同:DD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B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B(1)概念比较: 扩散：指物质从高浓度区域向低浓度区域自然运动的现象，例 如：向一杯清水中滴入一滴红墨水后发生的现象或向一杯水中加 一匙蔗糖后发生的现象。 自由扩散：指物质通过半透膜的顺浓度梯度的扩散，如细胞吸 收氧气和排出二氧化碳的现象。 渗透：指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散，如细胞的 渗透吸水或失水。 (2)概念图比较:a：扩散 b：自由扩散 c：渗透物质跨膜运输中易混概念的比较1.扩散、自由扩散和渗透(3)三种方式的比较:运动动方向 是否通过过 半透膜 物质类质类 型 扩扩散 高浓浓度低 浓浓度 不一定通过过 溶质质、溶 剂剂 自由扩扩 散 高浓浓度低 浓浓度 通过过 溶质质、溶 剂剂 渗透 高浓浓度低 浓浓度 通过过 溶剂剂 (1)半透膜：某些物质可以透过，而另一些物质不能透过的多孔性薄膜(如动物的膀胱、肠衣及玻璃纸等)。能否透过半透膜往往取决于分子直径的大小和膜上小孔直径的大小。(2)脂双层膜(人工质膜)：人工合成的无蛋白质的脂质双分子膜，类似于磷脂双分子层，它能允许水、甘油、乙醇、O2、CO2、N2等小分子通过，其他分子、离子都不能通过。2.半透膜、脂双层膜、全透膜与选择透过性膜(3)全透膜：各种大分子和小分子物质都能通过的膜(如失去活性的生物膜)。(4)选择透过性膜：具有选择透过性的膜(细胞膜、细胞器膜等生物膜)，只有被选择的小分子和离子才能通过。能否通过膜取决于膜上载体蛋白的种类和数量。(1)原理：吸胀吸水靠物质的亲水性起作用，亲水性越强，吸水能力越大；渗透吸水靠渗透作用的原理，即有浓度差和半透膜。(2)实例:吸胀吸水：如蛋白质、淀粉、纤维素的吸水。并且三者的吸水能力大小关系为：纤维素淀粉蛋白质。植物细胞在形成中央液泡之前也靠吸胀作用吸水(如根尖分生区细胞)。渗透吸水：如成熟植物细胞和动物细胞的吸水。 3.吸胀吸水和渗透吸水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。通过模拟实验探究膜的透性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。(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4.实验的拓展应用(2)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)烧烧杯内盛淀粉溶液漏斗内盛碘液结论结论变蓝变蓝不变蓝变蓝碘能通过过半透膜，而淀粉不能不变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉能通过过半透膜，而碘不能变蓝变蓝变蓝变蓝淀粉和碘都能通过过半透膜不变蓝变蓝不变