细胞膜--系统的边界生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式(人教版)

1．涵盖范围本单元包括必修1中第三、四两章内容，即细胞的基本结构和物质的输入、输出两大方面内容。2．考情分析(1)考查力度：所占分值2～10分。(2)考查内容①细胞膜的结构与功能以细胞膜的图解作载体，综合考查细胞膜的组成成分、结构、结构特点、功能、功能特性、物质进出细胞的运输方式等知识。②细胞吸水和失水的原理及应用关注对渗透作用原理的相关实验设计，渗透作用原理的实践应用。(3)考查题型①以图解形式考查动植物细胞亚显微结构和细胞膜结构、分泌蛋白合成、分泌过程。②以曲线形式考查跨膜运输方式。③以实验设计题考查质壁分离和复原。3．复习指导(1)复习线索：①以动植物细胞亚显微结构图解为纽带，系统复习细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核的结构与功能。②以物质进出细胞为主线，系统复习细胞膜的结构功能及物质输入、输出的比较。(2)复习方法①列表比较法：物质的输入和输出方式的比较。②图示法：动植物细胞的亚显微结构图，细胞膜、分泌蛋白的合成与分泌及质壁分离和质壁分离复原图解。第5讲细胞膜——系统的边界生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式[考纲要求]1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)。2.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。一、细胞膜的成分和功能1．成分(判一判)(1)细胞膜由蛋白质、磷脂和糖类组成，主要成分为脂质(×)(2)功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多(√)(3)脂质中的磷脂和胆固醇都是组成膜的成分(√)(4)线粒体内膜和外膜上蛋白质成分相等(×)2．功能(1)将细胞与外界环境分隔开，保障细胞内部环境的相对稳定。(2)控制物质进出细胞，如图(3)进行细胞间的信息交流①通过化学物质传递信息，如图②通过细胞膜直接接触传递信息，如图③通过细胞通道传递信息，如高等植物细胞的胞间连丝。如图[解惑]植物细胞最外层是细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶。细胞壁不具有生命活性，而且是全透性的，因此植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁。二、对生物膜结构的探索历程[连一连]三、流动镶嵌模型的基本内容1．结构模型2．结构特点(1)特点：具有一定的流动性。(2)原因：组成膜的蛋白质和脂质大都是运动的。[技巧]糖蛋白分布在膜的外表面，细胞识别主要与膜外侧的糖蛋白有关。可根据糖蛋白的分布，判断细胞膜的内外侧。[解惑](1)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。(2)细胞在不同时期，细胞膜的成分及含量也会发生变化，如癌细胞的糖蛋白减少，则在细胞膜上产生甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)等物质。四、物质出入细胞的方式[连一连][解惑](1)物质跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。(2)物质能否通过细胞膜，是根据细胞生命活动的需要，并不完全取决于物质分子的大小。考点一分析细胞膜的成分、结构特点及功能特性的鉴定1.磷脂分子是构成生物膜的重要成分，其结构示意图(如右图)。(1)组成磷脂分子的元素有C、H、O、N、P。(2)若单层磷脂分子层水界面排列如下图，请完善搅拌后的图。2．完善细胞膜成分、结构及功能网络图并思考。(1)流动性和选择透过性的原理分别是什么？答案流动性的原理：构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的；选择透过性的原理：膜上的载体蛋白的种类和数量。(2)二者之间的区别和联系分别是什么？答案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。3．有关细胞膜的成分及功能特性的实验探究或鉴定。(1)组成成分的鉴定①实验：用溶解脂质的溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解；脂溶性物质能够优先通过细胞膜；磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏等都可说明细胞膜中含有脂质成分。②实验：用蛋白酶处理细胞膜，膜被破坏；制备细胞膜样液，用双缩脲试剂鉴定，结果呈现紫色。则都说明细胞膜中含有蛋白质成分。③实验：从细胞膜中提取某种物质，经非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；加入斐林试剂并加热出现砖红色沉淀，则说明该物质为糖蛋白。(2)结构及结构特点的鉴定①实验：将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在空气—水界面上，测得磷脂占有面积是细胞膜面积的两倍，则可说明细胞膜中磷脂分子为双层。②实验：采用荧光标记法，标记小鼠细胞与人细胞做如图实验。上述实验现象可说明：细胞膜具有一定的流动性。(3)功能及功能特性的鉴定①实验：将大量同种生物和亲缘关系较远的精子和卵细胞混合在一起，发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合，则说明细胞膜具有识别作用。②实验：利用红墨水处理正常玉米种子和煮熟的玉米种子，对比观察处理后的两种种子的胚细胞的颜色变化。该实验可用于验证细胞膜具有选择透过性。1.如图为细胞的膜结构示意图。下列叙述错误的是()A．细胞膜中的①与细胞识别有关B．细胞膜中的②与细胞的选择吸收有关C．线粒体内膜中的②与ATP的合成有关D．叶绿体类囊体薄膜中的②的活性与温度有关答案A解析图中①是磷脂分子，②是蛋白质分子，在细胞膜上与细胞识别有关的物质是糖蛋白，而不是磷脂分子，故A错误；蛋白质分子可能是载体蛋白，其与细胞的选择吸收有关，故B正确；线粒体内膜中的②为与有氧呼吸有关的酶，其与ATP的合成有关，故C正确；叶绿体类囊体薄膜中的②为与光反应有关的酶，其活性受温度影响，故D正确。2．在萝卜的紫色块根细胞内，液泡中含有紫红色的花青素。将块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变紫。其主要原因是()A．细胞壁在加温过程中受到破坏B．水温升高，花青素的溶解度加大C．加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用D．加温使水中的化学物质发生了反应答案C解析结合题干分析，当温度升高时，细胞膜、液泡膜等功能发生改变，控制物质进出细胞的功能丧失。[互动探究](1)若将题干中的清水改为一定量的盐酸，现象是否相同？(2)若将萝卜块根细胞放入浓度较低的蔗糖溶液中，蔗糖分子能否进入液泡？提示(1)相同(2)不能细胞膜的选择透过性——植物对无机盐的吸收1．思路2．结果与结论同一植物对不同离子吸收情况不同，不同植物对同一离子吸收情况不同→细胞膜对离子吸收具有选择透过性。考点二聚焦物质出入细胞的方式及影响因素1．根据图解确定物质跨膜运输方式2．物质出入细胞方式的综合比较项目离子和小分子物质大分子和颗粒性物质自由扩散协助扩散主动运输胞吞胞吐运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度细胞外→细胞内细胞内→细胞外运输动力浓度差浓度差能量(ATP)能量(ATP)能量(ATP)载体蛋白不需要需要需要不需要不需要实例水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等红细胞吸收葡萄糖等K＋、Na＋等离子，小肠吸收氨基酸、葡萄糖等白细胞吞噬病菌、变形虫摄取食物颗粒等各种分泌蛋白，如抗体、消化酶、蛋白质类激素等易错警示有关物质出入细胞的8个“不要漏掉”(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。(2)消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。(7)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。(8)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。3．根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式(1)物质浓度(2)氧气浓度3．如图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F分别表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输的方式。下列相关叙述中，错误的是()A．该生物膜很可能是细胞膜，因为有糖蛋白DB．a～d中，属于被动运输的是b和cC．若该生物膜是肝细胞膜，进食6小时后，C代表的胰岛素分泌量会增加D．因为组成生物膜的分子都是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点答案C解析物质A、B、C、D分别是蛋白质、磷脂分子、细胞分泌物及糖蛋白，其中蛋白质和磷脂分子是构成生物膜的主要成分。因为具有糖蛋白，所以图中的生物膜很可能是细胞膜。a和d方式中将物质由低浓度一侧运至高浓度一侧，且需要载体蛋白和ATP，所以这两种运输方式属于主动运输；b和c方式中将物质由高浓度一侧运到低浓度一侧，且不需要能量和载体蛋白，所以这两种方式属于被动运输。进食6小时后，血糖浓度会相对较低，此时胰高血糖素分泌量会增加，而不是胰岛素分泌量增加。因为组成生物膜的分子都是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点。4.将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析下列叙述中正确的是()A．该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输B．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的数量多C．两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧D．曲线m～n段和a～b段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收答案B解析从图中可以看出，甲、乙曲线随时间的变化是：细胞内离子浓度超过细胞外离子浓度，因此对两者的吸收都是主动运输的方式，A项不正确；在相同的时间内，甲曲线表示的浓度高于乙曲线，说明甲离子的吸收速度快，主要原因是载体蛋白的数量相对较多，B项正确；可从图中直接得出：细胞内浓度无论大于或小于细胞外浓度，细胞均能吸收离子，C项不正确；D项中曲线m～n段和a～b段两种离子应该是处于平衡的状态，是由于载体蛋白数量有限引起的，而不是抑制了细胞的吸收，D项不正确。[互动探究](1)该实例能否说明细胞膜的功能特性——选择透过性？为什么？(2)结合本题的选项来分析，如果甲的吸收方式一定是自由扩散，那么图示的甲曲线该如何表示？提示(1)能。从图中可看出该组织对甲、乙两种离子的吸收具有差异性。(2)应从细胞内甲浓度曲线的起点开始上升，随时间的推移，逐渐接近或等于细胞外浓度曲线，不会超过细胞外浓度曲线。物质进出细胞的方式及特点的判断方法1．判断物质进出细胞的方式(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白、能量(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。2．不同因素对主动运输的影响不同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都会受影响。实验四“体验制备细胞膜的方法”的实验分析完善该实验的原理、步骤及现象易错警示与细胞膜制备有关的4个注意点(1)人的成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器，可作为提取细胞膜的材料。(2)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：①使红细胞分散开，不易凝集成块；②使红细胞暂时维持原有的形态。(3)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。(4)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，注意不要把细胞吸走，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。5．某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构及功能。请你帮助设计一个简易实验。(1)选取人体的________作为获取纯净细胞膜的来源。A．成熟红细胞B．神经细胞C．白细胞D．口腔上皮细胞(2)将选取的材料放入__________中，一段时间后细胞将破裂。(3)再用____________法获得纯净的细胞膜，将膜成分分离提纯后，用____________试剂可鉴定其中的蛋白质，具体现象是__________________。答案(1)A(2)蒸馏水(3)离心双缩脲溶液变紫色序号错因分析正确答案序号错因分析正确答案①没有结合乙图识别出叶绿体A②答案不全，忽视了蛋白质也是染色质的主要成分DNA和蛋白质③没有看清A所表示的部分磷脂双