必修1考点12生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输方式课件

第第1212讲讲 生物膜的流动镶嵌模型和生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式细胞的物质输入和输出细胞的物质输入和输出考纲解读考纲解读1.生物膜系统的概念2.生物膜流动镶嵌模型的基本内容3.分析科学家建立生物膜模型的过程4.研究生物膜的重要意义 5.物质跨膜运输的方式6.自由扩散与协助扩散的异同7.主动运输与被动运输的异同 考向指南考向指南对本讲内容的考查主要集中在对生物膜结构的探索历程，生物膜系统的概念；各种生物膜在结构与功能上的联系，研究生物膜的流动镶嵌模型；物质跨膜运输的方式以及主动运输与被动运输的异同。1、对生物膜结构的探索历程、对生物膜结构的探索历程阅读教材阅读教材6565页最后两个段落，回答下列问题：页最后两个段落，回答下列问题：问题问题1 1：欧文顿的结论是？：欧文顿的结论是？问题问题2 2：两位荷兰科学家的实验结论是：两位荷兰科学家的实验结论是：脂溶性物质容易通过细胞膜，所以膜是由脂脂溶性物质容易通过细胞膜，所以膜是由脂质组成的质组成的细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层一、细胞膜的结构一、细胞膜的结构思考与讨论思考与讨论（教材（教材66页）页）最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析得出的对现象的推理分析得出的 有必要，仅靠推理的出的结论不一定准确，有必要，仅靠推理的出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。还应通过科学实验进行检验和修正。1.最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定过对现象的分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？2.在推理分析得出结论后，还有必要对膜的在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？成分进行提取、分离和鉴定吗？因为磷脂分子的因为磷脂分子的“头部头部”亲水，所以在水亲水，所以在水空气界面空气界面上磷脂分子是上磷脂分子是“头部头部”向下与水面接触，尾部则朝向空向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的积的2 2倍，从而得出了膜中的脂质必然排列为连续的两层倍，从而得出了膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。这一结论。3.磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷酸磷酸“头头”部是亲水的，脂肪酸部是亲水的，脂肪酸“尾尾”部是疏水的，请用部是疏水的，请用相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气水界面上铺成水界面上铺成单分子层，而科学家如何从这一现象推导出单分子层，而科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层膜中必然排列为连续的两层”这一结论的？这一结论的？4.细胞膜是由磷脂和蛋白质构成的，其中的磷脂以双细胞膜是由磷脂和蛋白质构成的，其中的磷脂以双分子层存在，蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？请阅读分子层存在，蛋白质位于细胞膜的什么位置呢？请阅读教材教材6666 6767页，回答下列问题：页，回答下列问题：问题问题1 1：19591959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗亮亮暗暗的三层结构，从而提出了生物膜的模型是什么？其不足之处是？的三层结构，从而提出了生物膜的模型是什么？其不足之处是？问题问题2 2：新技术对生物膜的研究表明蛋白质的分布状况是：新技术对生物膜的研究表明蛋白质的分布状况是：生物膜的模型是：蛋白质生物膜的模型是：蛋白质脂质脂质蛋白质；不足之处是：蛋白质；不足之处是：把生物膜描述成静态的结构。把生物膜描述成静态的结构。问题问题3 3：19701970年的荧光染料标记实验证明了什么？年的荧光染料标记实验证明了什么？膜结构中的蛋白质并不是全部平铺在脂质表面，有的则是镶嵌膜结构中的蛋白质并不是全部平铺在脂质表面，有的则是镶嵌在脂质双分子层中。在脂质双分子层中。19701970年的荧光染料标记后的细胞融合实验年的荧光染料标记后的细胞融合实验细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性 1972 1972年桑格和尼克森提出了年桑格和尼克森提出了细胞膜结构的流动镶嵌模型细胞膜结构的流动镶嵌模型红色荧光红色荧光标记的人标记的人细胞细胞绿色荧光绿色荧光标记的小标记的小鼠细胞鼠细胞细胞融合细胞融合 37OC40min蛋白质分子蛋白质分子磷脂双磷脂双分子层分子层糖蛋白糖蛋白2 2、流动镶嵌模型的基本内容流动镶嵌模型的基本内容以磷脂双分子分子层为基本骨架，其上覆盖、或以磷脂双分子分子层为基本骨架，其上覆盖、或镶嵌、或贯穿有蛋白质分子。镶嵌、或贯穿有蛋白质分子。结构特点结构特点：具有一定的流动性。具有一定的流动性。生物膜以磷脂双分子层为基本骨架，其上覆盖、生物膜以磷脂双分子层为基本骨架，其上覆盖、或镶嵌、或贯穿有蛋白质分子（不同膜其结构和功或镶嵌、或贯穿有蛋白质分子（不同膜其结构和功能的不同，是由膜结构上的蛋白质的种类、数量决能的不同，是由膜结构上的蛋白质的种类、数量决定的）。定的）。生物膜生物膜结构特点结构特点是具有一定的流动性，从而决是具有一定的流动性，从而决定了生物膜的定了生物膜的功能特性功能特性选择透过性膜。选择透过性膜。小小 结结 1.什么叫自由扩散？什么叫协助扩散？什么叫自由扩散？什么叫协助扩散？2.自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？么？都不需要消耗能量，因它们都是顺物质的浓度都不需要消耗能量，因它们都是顺物质的浓度梯度进行的（高梯度进行的（高低低）。）。物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式称自物质通过简单的扩散作用进出细胞的方式称自由扩散。由扩散。物质进出细胞时需借助载体蛋白的扩散方式称物质进出细胞时需借助载体蛋白的扩散方式称协助扩散。协助扩散。二、二、物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式 物质运输的方向都是顺浓度梯度进行的，都不物质运输的方向都是顺浓度梯度进行的，都不需要消耗能量，所以统称被动运输。需要消耗能量，所以统称被动运输。4.为什么自由扩散和协助扩散都称为被动运输？为什么自由扩散和协助扩散都称为被动运输？3.自由扩散和协助扩散有什么异同？自由扩散和协助扩散有什么异同？共同点是都不需要消耗能量，物质扩散的方向都共同点是都不需要消耗能量，物质扩散的方向都是由高是由高低的；不同之处是是协助扩散需要低的；不同之处是是协助扩散需要载体载体的的协助。协助。载体的化学本质载体的化学本质细胞膜结构上的一种蛋白质细胞膜结构上的一种蛋白质载体的特点载体的特点特异性特异性可逆性可逆性问题思考问题思考：人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓人体甲状腺滤泡上皮细胞内碘浓 度比血液高度比血液高2025倍，那么碘在血液和甲状倍，那么碘在血液和甲状 腺滤泡上皮细胞之间的运输方向怎样呢？腺滤泡上皮细胞之间的运输方向怎样呢？依然是血液中的碘通过细胞膜不断进入甲状依然是血液中的碘通过细胞膜不断进入甲状腺滤泡上皮细胞，供甲状腺激素的合成。腺滤泡上皮细胞，供甲状腺激素的合成。问题思考问题思考：人体血液中的碘能逆浓度梯度被人体血液中的碘能逆浓度梯度被运输到甲状腺滤泡上皮细胞内，需要哪一些条件？运输到甲状腺滤泡上皮细胞内，需要哪一些条件？物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量的运输方式称体蛋白的协助，同时还需要消耗能量的运输方式称主动运输主动运输。主动运输的意义：主动运输的意义：保证活细胞能够按照生命活保证活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择性地进行物质交换。动的需要，主动选择性地进行物质交换。被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散物质通过简单的扩物质通过简单的扩散作用进出细胞散作用进出细胞进出细胞的物质借进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散助载体蛋白的扩散从低浓度一侧运输到高浓度一侧，从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗能量的跨膜运输方式消耗能量的跨膜运输方式小小 结结运输方向运输方向载体载体协助协助消耗消耗能量能量实实 例例被被动动运运输输自由自由扩散扩散协助协助扩散扩散主动运主动运输输高高低低高高低低低低高高 不不需要需要需要需要需要需要 不不需要需要 不不需要需要需要需要水、气体分子和小水、气体分子和小分子脂溶性物质分子脂溶性物质葡萄糖通过红细胞葡萄糖通过红细胞膜膜葡萄糖、氨基酸等葡萄糖、氨基酸等小分子及各种离子小分子及各种离子三、物质跨膜运输的方式的比较三、物质跨膜运输的方式的比较1、生物膜机构的探索历程2、生物膜的成分与功能3、流动镶嵌模型的基本内容4、物质出入细胞的三种方式的比较生物膜的成分生物膜的成分细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递和血型决定有着密切关系的化学物质是()A糖蛋白 B磷脂 C脂肪 D核酸【解析】细胞膜上的蛋白质，有的镶在、部分或全部嵌入在磷脂双分子层之中，有的横跨整个磷脂双分子层。有的与糖分子结合成一种复合蛋白(糖蛋白)位于细胞表面。膜内蛋白主要作为运输物质进出细胞的载体；而位于细胞表面的糖蛋白作为抗原物质参与细胞识别、免疫反应和血型决定，还能接受并传递外界的信息或信号，引起细胞内一系列代谢和功能的改变，以调节细胞生命活动。【答案】A生物膜的流动性与选择流动性生物膜的流动性与选择流动性白细胞能吞噬绿脓杆菌，与这一现象相关的是（）A细胞膜具有选择透过行 B细胞膜具有一定的流动性C细胞膜具有全透性 D细胞膜具有保护作用【解析】细胞膜的选择透过性是指：细胞膜可以让小分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。病菌是生命体，主要由大分子物质组成，不能以选择透过性方式进入细胞，所以，白细胞吞噬病菌与细胞膜的流动性有关，即构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质大多可以运动。【答案】B生物膜的特性生物膜的特性细胞膜在功能上的特性是（）A具有一定的流动性 B具有选择透过性 C具有渗透性 D具有半透性【解析】细胞膜的功能之一是与细胞的内、外物质交换有关。细胞膜让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子、小分子也能通过，而其他的离子、小分子、大分子则不能通过。由此可见，细胞膜在功能上的特性是具有选择透过性。【答案】B物质跨膜运输的方式物质跨膜运输的方式 脂溶性的小分子物质能以自由扩散的方式进入细内，这是因为（）A细胞膜以磷脂分子层作基本骨架 B磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质 C细胞膜的结构特点是具有流动性 D细胞膜是选择透过性膜 【解析】脂溶性物质之所以能通过自由扩散方式进入细胞，关键是细胞膜中有与其相似性质的脂类物质磷脂双分子层，它是细胞膜的基本骨架。【答案】A 被动运输与主动运输被动运输与主动运输下图哪一条曲线能说明红细胞膜运输葡萄糖的速度与血浆中葡萄糖的浓度之间的关系（）【解析】葡萄糖进入红细胞的方式是易化扩散，这种运输方式是需要载体，但不需要能量，与呼吸作用之间没有直接的联系。细胞膜上的载体的数量是有限的，所以红细胞膜吸收葡萄糖的速度与血浆中葡萄糖的浓度之间的关系是：在一定的浓度范围内，随着浓度的增加而增加，但当达到某一浓度范围时，吸收的速度就不再增加了，原因是细胞膜的载体饱和了，这种情况与曲线C相符。曲线A反映的是简单扩散方式运输物质时物质浓度与运输速度之间的关系。曲线B和D不能代表什么。【答案】C课堂练习课堂练习 1、单细胞生物变形虫能不断改变身体的形态，这是、单细胞生物变形虫能不断改变身体的形态，这是由下列哪一项所决定的由下列哪一项所决定的 （）A.细胞膜是以磷脂双分子层为基本骨架的细胞膜是以磷脂双分子层为基本骨架的 B.膜结构上的蛋白质分子都能运动膜结构上的蛋白质分子都能运动 C.膜结构具有一定的流动性膜结构具有一定的流动性 D.膜结构上的磷脂分子是可以流动的膜结构上的磷脂分子是可以流动的 2、细胞膜的功能特性是、细胞膜的功能特性是 （）A.具有一定的流动性具有一定的流动性 B.有保护内部的作用有保护内部的作用 C.具有半透膜的功能具有半透膜的功能 D.一种选择透过性膜一种选择透过性膜CD 3、对细胞膜完成各种生理功能极为重要的结构、对细胞膜完成各种生理功能极为重要的结构 特点是特点是（）A.磷脂排列成双分子层磷脂排列成双分子层 B.两侧膜物质排列不对称两侧膜物质排列不对称 C.蛋白质分子覆盖或镶嵌或贯穿于脂质双分子蛋白质分子覆盖或镶嵌或贯穿于脂质双分子 层中层中 D.膜物质分子的运动使其具有流动性膜物质分子的运动使其具有流动性 D4、一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度、一位细胞学家发现，当温度升高到一定程度 时，细胞膜的厚度变薄而面积增大，这是由时，细胞膜的厚度变薄而面积增大，这是由 于细胞膜的什么特性所决定的于细胞膜的什么特性所决定的（）A.细胞膜结构中的蛋白质是可以运动的细胞膜结构中的蛋白质是可以运动的 B.细胞膜对物质的通过具有选择透过性细胞膜对物质的通过具有选择透过性 C.细胞膜结构的流动性细胞膜结构的流动性 D.细胞膜具有物质运输的功能细胞膜具有物质运输的功能 C5.下列最容易通过细胞膜的物质是下列最容易通过细胞膜的物质是（）A.淀粉淀粉 B.脂肪酸脂肪酸 C.葡萄糖葡萄糖 D.蛋白质蛋白质6.下列物质通过红细胞时，需要消耗细胞内能量的下列物质通过红细胞时，需要消耗细胞内能量的 是是 （）A.甘油甘油 B.CO2 C.水水 D.Na+BD7.能够保证细胞按照生命活动的需要吸收营养物能够保证细胞按照生命活动的需要吸收营养物 质的方式是质的方式是 （）A.主动运输主动运输 B.自由扩散自由扩散 C.协助扩散协助扩散 D.胞吞和胞吐胞吞和胞吐A 8.8.某细胞能从环境中吸收物质某细胞能从环境中吸收物质M M。通过实验得到。通过实验得到 下列结果：下列结果：当溶液中当溶液中M M的浓度低于细胞液中的的浓度低于细胞液中的 浓度值，也会发生对浓度值，也会发生对M M的吸收；的吸收；只在有氧时，只在有氧时，才发生才发生M M的吸收；的吸收；物质物质M M的吸收随温度而变的吸收随温度而变 化，而且有一最适温度。哪些实验可以说明化，而且有一最适温度。哪些实验可以说明M M的的 吸收不是以扩散为主的吸收不是以扩散为主的 （）A.A.和和 B.B.只有只有 C.C.只有只有 D.D.只有只有A Ab O2%ABC aABC浓度差浓度差 9.右图中，纵坐标表示右图中，纵坐标表示通过细胞膜的运输速率。通过细胞膜的运输速率。请回答：请回答：a、b细胞中运输细胞中运输K+的载体数有限；的载体数有限；毒素作用运输毒素作用运输Ca2+的载体，而没有作用于运输的载体，而没有作用于运输K+的载体；的载体；呼吸作用释放的能量减少呼吸作用释放的能量减少,抑制了主动运输的进行。抑制了主动运输的进行。（1）红细胞吸收）红细胞吸收O2、K+的方式依次是的方式依次是 （填坐标图的字母）（填坐标图的字母）图中图中b出现了出现了BC平区的主要原因是平区的主要原因是（2）若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果）若对离体心肌细胞施用某种毒素，结果Ca2+吸收量明显减少；吸收量明显减少；而而K+的吸收不受影响，其原因是的吸收不受影响，其原因是（3）若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则）若用呼吸作用抑制剂处理心肌细胞，则Ca2+、K+的吸收均受的吸收均受到显著影响，原因是到显著影响，原因是33写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way讲师：XXXXXX XX年XX月XX日