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學(xué)案8生物膜的流動鑲嵌模型物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞娇季V要求1.物質(zhì)出入細胞的方式(Ⅱ)。2.生物膜的結(jié)構(gòu)(Ⅱ)。一、對生物膜結(jié)構(gòu)的探索歷程eq\a\vs4\al(脂溶性物質(zhì)易通過?膜由脂質(zhì)組成,↓,膜化學(xué)分析?膜的主要成分是,↓,提取脂質(zhì)，鋪展實驗?膜脂排列,↓,電鏡下觀察?提出三層靜態(tài)模型,↓,質(zhì)疑三層靜態(tài)模型,↓,人鼠細胞融合實驗?細胞膜具有流動性?提出模型)想一想生物膜模型的建立和完善過程，對我們的啟示有哪些？二、流動鑲嵌模型的基本內(nèi)容1．磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，其結(jié)構(gòu)特點是________。2．蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層；大多數(shù)蛋白質(zhì)分子是________。3．細胞膜表面的糖類可以和蛋白質(zhì)結(jié)合形成________，也可以和脂質(zhì)結(jié)合形成________。能想到嗎細胞膜保證生命活動順利進行的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)分別是什么？三、物質(zhì)出入細胞的方式1．被動運輸(1)________：不需要載體蛋白和能量，如________、CO2、________、甘油、________、苯等。(2)協(xié)助擴散：需要________，但不需要________，如紅細胞吸收葡萄糖。2．主動運輸可從________一側(cè)運輸?shù)絖_______一側(cè)，需要________的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的________，如Na＋、K＋等離子的運輸。3．胞吞與胞吐(1)胞吞：細胞攝取大分子時，首先是大分子附著在________表面，從而使細胞膜內(nèi)陷形成________包圍著大分子，從膜上分離下來進入細胞內(nèi)部。(2)胞吐：細胞需要外排的大分子，先在細胞內(nèi)形成____________，然后移到____________處，與之融合，將大分子移出細胞。有點難胞吞、胞吐是否屬于跨膜運輸？探究點一生物膜的流動鑲嵌模型1．據(jù)圖回答流動鑲嵌模型的主要內(nèi)容是什么？2．如何區(qū)分細胞膜的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面？思維拓展流動性與選擇透過性的關(guān)系(1)區(qū)別：流動性是生物膜的結(jié)構(gòu)特點，選擇透過性是生物膜的功能特性。(2)聯(lián)系：流動性是選擇透過性的基礎(chǔ)，膜只有具有流動性，才能實現(xiàn)選擇透過性。膜的流動性和選擇透過性都是活細胞的特性，死細胞將失去流動性和膜的選擇透過性。圖示如下：探究示例1如圖表示細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)，請回答：(1)該結(jié)構(gòu)對細胞的生命活動至關(guān)重要的功能特性是__________。(2)有些有機溶劑如苯酚，可溶解B造成膜的損傷，B表示的結(jié)構(gòu)是________________。(3)正在研制中的預(yù)防艾滋病的疫苗，能夠使人體淋巴細胞產(chǎn)生某種特異性的物質(zhì)，這種物質(zhì)是與圖中的____________(填字母)結(jié)構(gòu)相似。(4)細胞識別與圖中____(填字母)有關(guān)。(5)葉綠體和線粒體等細胞器中均有類似膜結(jié)構(gòu)，但執(zhí)行的具體功能卻有很大的區(qū)別，其原因是由于圖中____(填字母)不同所致。聽課記錄：變式訓(xùn)練1(·蘇州模擬)在電子顯微鏡下觀察細胞膜，可以看到的是兩條暗帶中間夾一條明帶，那么關(guān)于對這兩條暗帶和一條明帶的化學(xué)成分的說法比較準確的是()A．兩條暗帶的主要成分是蛋白質(zhì)；明帶的主要成分是磷脂，無蛋白質(zhì)B．明帶的主要成分是蛋白質(zhì)；兩條暗帶的主要成分是磷脂，無蛋白質(zhì)C．兩條暗帶的主要成分是蛋白質(zhì)；明帶的主要成分是磷脂，也有蛋白質(zhì)D．明帶的主要成分是蛋白質(zhì)；兩條暗帶的主要成分是磷脂，也有蛋白質(zhì)探究點二物質(zhì)出入細胞的方式及影響因素分析下列物質(zhì)出入細胞的方式，探討以下幾個問題：(1)自由擴散與協(xié)助擴散的異同？異：________________________________________________________；同：________________________。(2)主動運輸與協(xié)助擴散的異同？異：協(xié)助擴散順濃度梯度擴散，不耗ATP；主動運輸______________________。同：________________。(3)胞吞、胞吐與主動運輸?shù)漠愅?？異：________________________________________________________________________；同：________________。思維拓展1．膜的流動鑲嵌模型充分體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點，要理解膜的流動性和選擇透過性的關(guān)系，應(yīng)特別注意膜的流動性是磷脂分子和蛋白質(zhì)分子以一定的方式進行運動的結(jié)果。2．胞吞、胞吐：是大分子和顆粒物質(zhì)進出細胞的方式，這兩種方式雖然最終通過了生物膜，但實質(zhì)上，這些物質(zhì)并沒有真正的穿過生物膜。例如，白細胞吞噬大腸桿菌、變形蟲吞噬有機物顆粒、胰腺細胞分泌胰島素等。3．影響跨膜運輸?shù)囊蛩?1)物質(zhì)濃度(在一定的濃度范圍內(nèi))(2)氧氣濃度(3)溫度：溫度可影響生物膜的流動性和酶的活性，因而會影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾?。探究示?下列說法不正確的是()A．咸肉在腌制時慢慢變咸，是細胞主動吸收無機鹽離子的結(jié)果B．水分進出細胞的方式是自由擴散C．葡萄糖進入紅細胞不需要消耗細胞產(chǎn)生的能量，其方式不屬于主動運輸D．大腸桿菌吸收K＋需要載體蛋白和能量，其方式屬于主動運輸聽課記錄：變式訓(xùn)練2如圖表示植物根細胞在一定時間內(nèi)吸收K＋與某些條件之間的關(guān)系，縱坐標表示吸收速率，橫坐標表示某個條件，假定其他條件均為理想狀態(tài)，則甲、乙、丙三圖的橫坐標表示的條件與吸收速率相對應(yīng)的一組是(提示：在一定范圍內(nèi)，ATP的數(shù)量隨氧氣濃度的增大而增多)()A．載體蛋白數(shù)量、溫度變化、氧氣濃度B．氧氣濃度、溫度變化、載體蛋白數(shù)量C．載體蛋白數(shù)量、氧氣濃度、溫度變化D．溫度變化、載體蛋白數(shù)量、氧氣濃度題組一流動鑲嵌模型1．(·南通模擬)下列最能正確表示細胞膜結(jié)構(gòu)的是()2．(·山西大學(xué)附中期中)年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，授予美國科學(xué)家理查德·阿克塞爾和琳達·巴克，以表彰兩人在氣味受體和嗅覺系統(tǒng)組織方式研究中做出的貢獻。下圖為嗅覺受體細胞膜的模式圖，下列有關(guān)對該圖描述正確的是()①構(gòu)成膜的A與B具有一定的流動性和特異性②C為多肽，其基本單位是氨基酸③B為磷脂雙分子層，為受體細胞膜的基本支架④氨基酸由膜外進入膜內(nèi)都需要A的協(xié)助A．①②B．③④C．①③D．②④3．(·連云港模擬)如圖表示細胞膜的結(jié)構(gòu)示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是()A．A是蛋白質(zhì)，B為磷脂分子B．二氧化碳和氧氣通過膜需要A的協(xié)助C．構(gòu)成細胞膜的A與B大多數(shù)可以運動D．適當提高溫度，能使A和B的相對運動加快，透性增加，有利于生命活動的進行4．如圖是細胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖，①～③表示構(gòu)成細胞膜的物質(zhì)，下列有關(guān)說法不正確的是()A．①所表示的成分在細胞膜上能執(zhí)行多種功能B．由②參加的物質(zhì)跨膜運輸不一定為主動運輸C．細胞膜的流動性與②有關(guān)而與③無關(guān)D．細胞膜的功能特性與②③都有關(guān)系題組二物質(zhì)出入細胞的方式5．關(guān)于下面概念圖的分析，正確的是(多選)()A．①和②所示的過程都需要消耗細胞內(nèi)ATP水解釋放的能量B．只有①所示的過程能逆濃度梯度運輸物質(zhì)C．大分子只有通過①所示的過程才能進入細胞D．果脯腌制時蔗糖進入細胞與過程①有關(guān)6．圖中的哪一條曲線能說明紅細胞運輸葡萄糖的速率與血漿中葡萄糖的濃度之間的關(guān)系()7．下圖表示正常情況下，不同物質(zhì)穿過細胞膜進入細胞內(nèi)的四種情況。若在X點加入有氧呼吸抑制劑，下列曲線中將會發(fā)生明顯變化的是()8．(·天津理綜，4)下列關(guān)于物質(zhì)跨膜運輸?shù)臄⑹?，錯誤的是()A．主動運輸過程中，需要載體蛋白協(xié)助和ATP提供能量B．在靜息狀態(tài)下，神經(jīng)細胞不再進行葡萄糖的跨膜運輸C．質(zhì)壁分離過程中，水分子外流導(dǎo)致細胞內(nèi)滲透壓升高D．抗體分泌過程中，囊泡膜經(jīng)融合成為細胞膜的一部分9．如圖是植物從土壤中吸收某礦物質(zhì)離子的示意圖。據(jù)圖判斷，該離子跨膜進入根毛細胞的方式為()A．自由擴散B．協(xié)助擴散C．主動運輸D．被動運輸題組三應(yīng)用提升10．將酶、抗體、核酸等生物大分子或小分子藥物用磷脂制成的微球體包裹后，更容易運輸?shù)交疾〔课坏募毎校@是因為()A．生物膜具有選擇透過性，能夠允許對細胞有益的物質(zhì)進入B．磷脂雙分子層是生物膜的基本支架，且具有一定的流動性C．微球體能將生物大分子藥物水解成小分子藥物D．生物膜具有半透性，優(yōu)先讓生物大分子物質(zhì)通過題號12345678910答案11.(·淮安質(zhì)檢)如圖甲表示某生物膜結(jié)構(gòu)，圖中A、B、C表示某些物質(zhì)，a、b、c、d表示物質(zhì)跨膜運輸方式。圖乙和圖丙表示物質(zhì)運輸曲線，請據(jù)圖回答：(1)若圖甲是癌細胞的細胞膜，則膜上含量較正常細胞減少的物質(zhì)是[]________。(2)若圖甲是線粒體膜，b和c過程運輸?shù)臍怏w分別是______________。b、c運輸方式符合圖____所表示的物質(zhì)運輸曲線。(3)若圖甲表示人體紅細胞膜，則表示Na＋、K＋運輸?shù)姆謩e是圖中______。K＋的運輸方式符合圖____所示曲線。(4)已知紅細胞吸收葡萄糖是協(xié)助擴散，而有人認為小腸上皮細胞以主動運輸?shù)姆绞轿掌咸烟?，請設(shè)計實驗加以確定。①實驗步驟：第一步：取甲、乙兩組生長狀況相同的小腸上皮細胞，放入適宜濃度的含有葡萄糖的培養(yǎng)液中。第二步：甲組細胞給予正常的呼吸條件，________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第三步：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。②預(yù)測實驗結(jié)果并分析：a．若甲、乙兩組細胞對葡萄糖的吸收速率基本相同，則________________________________________________________________________。b．________________________________________________________________________________________________________________________________________________。12．某實驗小組要對“低溫是否會影響物質(zhì)的跨膜運輸”進行實驗探究，設(shè)計了如下實驗：實驗步驟：①組裝滲透裝置兩套，分別編號為1、2。②在兩組燒杯中分別加入等量的水，在長頸漏斗中分別加入等量的同一濃度的蔗糖溶液，保持管內(nèi)外液面高度相等。③對兩組裝置進行不同處理：1組用水浴鍋加熱至37°C,2組的燒杯外加冰塊降溫。④兩組裝置同時開始實驗，幾分鐘后觀察記錄漏斗的液面刻度變化。請分析回答下列問題：(1)本實驗是通過測定水分子通過膜的擴散即______作用速率來進行探究的。(2)此實驗的自變量是__________________；為了直觀地表示相對速率，用________________作為因變量。(3)該實驗中可能的結(jié)果與結(jié)論是：①________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)如果上述實驗結(jié)果證明了“低溫能影響物質(zhì)跨膜運輸?shù)乃俾省保敲磳τ谏锘罴毎麃碇v，產(chǎn)生這種情況的原因是：①________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________________________________________________________________________________。學(xué)案8生物膜的流動鑲嵌模型物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞秸n前準備區(qū)一、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)雙層流動鑲嵌想一想生物膜結(jié)構(gòu)的研究歷史反映了科學(xué)研究曲折艱辛的歷程，同時也告訴我們建立模型的一般方法?？茖W(xué)家根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和已有的知識提出解釋某一生物學(xué)問題的假說或模型，用觀察和實驗對假說或模型進行檢驗、修正和補充。一種模型最終能否被普通接受，取決于它能否與以后的觀察和實驗結(jié)果相吻合，能否很好地解釋相關(guān)現(xiàn)象，科學(xué)就是這樣一步一步向前邁進的。二、1.流動性2.運動的3.糖蛋白糖脂能想到嗎膜的流動性和選擇透過性。三、1.(1)自由擴散水O2乙醇(2)載體蛋白能量2．低濃度高濃度載體蛋白能量3．(1)細胞膜囊泡(2)囊泡細胞膜有點難大分子物質(zhì)以胞吞和胞吐方式進出細胞，這與細胞膜的流動性有關(guān)，但不屬于跨膜運輸。課堂活動區(qū)探究點一1．(1)磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本支架。親水的頭部排在膜外兩側(cè)、疏水的尾部排在中間。(2)相對于磷脂雙分子層，蛋白質(zhì)分子有3種位置關(guān)系：有的鑲在膜表面；有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中；有的貫穿于整個磷脂雙分子層。2．有糖蛋白的一側(cè)為細胞膜的外側(cè)面；無糖蛋白的一側(cè)為內(nèi)側(cè)面。探究示例1(1)選擇透過性(2)磷脂雙分子層(3)A(4)C(5)A解析(1)細胞膜對細胞的生命活動至關(guān)重要的特性是功能特性即選擇透過性；(2)B的名稱是磷脂雙分子層。(3)A是一種蛋白質(zhì)，由淋巴細胞產(chǎn)生，起免疫作用的是抗體；(4)細胞識別與膜上的糖蛋白有關(guān)；(5)生物膜的功能特性主要取決于膜上的蛋白質(zhì)。變式訓(xùn)練1C[1959年，羅伯特森根據(jù)電鏡下看到的細胞膜清晰的暗—亮—暗三層結(jié)構(gòu)，結(jié)合其他科學(xué)家的工作提出蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)三層結(jié)構(gòu)模型。流動鑲嵌模型指出，蛋白質(zhì)分子有的鑲在磷脂雙分子層表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的橫跨整個磷脂雙分子層。]探究點二(1)自由擴散不需載體蛋白，協(xié)助擴散需要載體蛋白順濃度梯度擴散，不耗ATP(2)逆濃度梯度進行運輸，耗ATP均需載體蛋白(3)胞吞、胞吐不穿越膜分子，主動運輸穿越膜分子均耗ATP探究示例2A[A項咸肉腌制過程中，肉變咸是鹽進入了肉的細胞內(nèi)，但并不是細胞主動吸收無機鹽離子的結(jié)果，而是外界溶液濃度過高，細胞失水過多而死亡，細胞膜變?yōu)槿感裕Y(jié)果無機鹽大量進入肉內(nèi)。]變式訓(xùn)練2B[根細胞吸收K＋的方式是主動運輸，影響主動運輸?shù)囊蛩赜休d體蛋白的數(shù)量、溫度和氧氣濃度等。理論上載體蛋白數(shù)量越多，吸收速率越快，所以曲線丙對應(yīng)載體蛋白的數(shù)量；酶的活性受溫度影響，高于或低于最適溫度都會使酶的活性下降，曲線乙對應(yīng)的是溫度變化；當氧氣濃度為零時，細胞通過無氧呼吸釋放能量供根細胞吸收K＋，氧氣濃度增加到一定程度后，ATP數(shù)量達到飽和，根細胞吸收K＋的速率達到最大，所以甲曲線對應(yīng)氧氣濃度。]構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)①細胞膜的流動鑲嵌②跨膜③被動④主動⑤協(xié)助課后練習(xí)區(qū)1．C2．B[A為膜蛋白，具有一定的流動性和特異性，B為磷脂雙分子層，有流動性，無特異性，故①錯；C為多糖，其基本單位是葡萄糖，故②錯。]3．ACD[二氧化碳和氧氣通過膜是自由擴散，不需要載體蛋白和能量。]4．C[細胞膜的流動性是指磷脂分子的運動和絕大部分蛋白質(zhì)的運動；①為糖蛋白，有識別、信息交流、潤滑、保護等多種功能；由載體蛋白參加的跨膜運輸有主動運輸和協(xié)助擴散；細胞膜的選擇透過性與磷脂雙分子層與載體蛋白都有關(guān)。]重點強調(diào)細胞膜的結(jié)構(gòu)特點和功能特性與跨膜運輸?shù)年P(guān)系細胞融合、胞吞與胞吐主要體現(xiàn)了細胞膜的流動性，這是細胞膜的結(jié)構(gòu)特點；主動運輸主要體現(xiàn)了細胞膜的選擇透過性，這是細胞膜的功能特性，二者不可混淆。5．BD[由圖可知②為協(xié)助擴散，①為主動運輸；果脯腌制時，由于蔗糖濃度太高，細胞已被殺死，細胞膜變?yōu)槿傅模淮蠓肿游镔|(zhì)進入細胞靠胞吞完成。]6．C[葡萄糖進入紅細胞的運輸方式為協(xié)助擴散，在一定范圍內(nèi)，血糖濃度越大，運輸速率越快，但因膜上運輸葡萄糖的載體蛋白數(shù)量是有限的，所以當葡萄糖濃度達到一定值時，吸收速率不再改變。]7．C[通過圖中可以看出C為主動運輸，需要呼吸作用提供能量，所以加入有氧呼吸抑制劑，曲線就會發(fā)生明顯變化。]8．B[思路分析：物質(zhì)從低濃度一側(cè)運輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫做主動運輸。在靜息狀態(tài)下，神經(jīng)細胞進行著K＋外流和其他的生命活動，需要能量供給，進行著葡萄糖的跨膜運輸和葡萄糖的分解。質(zhì)壁分離過程中，水分子外流導(dǎo)致細胞內(nèi)溶質(zhì)相對增多，滲透壓升高?？贵w分泌過程屬于胞吐，高爾基體分泌的囊泡到達細胞膜時，囊泡膜與細胞膜融合，成為細胞膜的一部分。]知識延伸大分子的膜泡運輸運輸方向?qū)嵗齻渥碳毎狻毎麅?nèi)白細胞吞噬細菌等①結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：細胞膜的流動性②需消耗能量不需載體蛋白協(xié)助胞吐細胞內(nèi)→細胞外分泌蛋