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一、对生物膜结构的探索历程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→生物膜是由三层结构构成⇓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二、流动镶嵌模型的基本内容1.结构模型1.组成特点(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.组成、结构与功能的关系3.结构特点：流动性(1)原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。(2)表现：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。(3)影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度高出一定范围，则导致膜的破坏。(4)实例①质壁分离和复原实验；②变形虫捕食和运动时伪足的形成；③白细胞吞噬细菌；④胞吞与胞吐；⑤受精时细胞的融合过程。(5)实验验证——细胞融合实验4.功能特点：选择透过性(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.流动性与选择透过性的关系(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，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。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。1.跨膜运输——自由扩散、协助扩散和主动运输物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散物质运输方向高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度是否需要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跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散图例物质跨膜运输的方式被动运输主动运输自由扩散协助扩散模型举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等红细胞吸收葡萄糖小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等2.非跨膜运输——胞吞与胞吐胞吞(内吞)胞吐(外排)条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式原理生物膜的流动性特点物质通过小泡转移，需要消耗能量，不需要载体方向细胞外→内细胞内→外实例变形虫吞食食物颗粒，白细胞吞噬病菌等胰岛B细胞分泌胰岛素3.影响物质运输速率的因素(1)物质浓度(2)O2浓度(3)温度温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性，进而影响物质运输速率。低温会使物质跨膜运输速率下降。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。[例2]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.[课堂笔记]选半乳糖和葡萄糖是小分子物质，由题干可知，小肠上皮细胞吸收半乳糖和葡萄糖需消耗ATP，由此可知两种物质的吸收方式是主动运输。免疫球蛋白是大分子物质，其吸收方式是胞吞，与细胞膜的流动性有关。由于母乳中含有抑制免疫球蛋白被分解的物质，因此免疫球蛋白在新生儿消化道中不被分解。B判断物质运输方式的方法①据分子大小判断②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。2.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.胞吞解析：由题干信息可知，K＋从高浓度一侧向低浓度一侧运输，且需要缬氨霉素的帮助，不需要消耗能量，因此这种运输方式是协助扩散。答案：B命题设计如图表示细胞膜的亚显微结构，其中a和b为两种物质的运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述正确的是()A.不同物种的细胞中①、②、③的种类均不相同B.移植器官往往难以存活与图中①有关C.b物质的运输方式能体现细胞膜的选择透过性，而a物质的运输方式不能体现细胞膜的选择透过性D.①②③构成流动性的膜，是实现细胞间信息交流的物质基础【解题指导】选由图可知，①是糖蛋白，②是磷脂双分子层，③是蛋白质。各种细胞膜中都含有相同的磷脂分子，但不同的膜中，蛋白质的种类不一定相同；器官移植会引起免疫排斥，识别“异己”成分与糖蛋白有关；a物质的运输方式为自由扩散，b物质的运输方式为主动运输，两者都能体现细胞膜的选择透过性；细胞间信息交流与糖蛋白有关。B通过模拟实验探究膜的透性理论指导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。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.下列关于生物膜结构探索历程的说法，不正确的是()A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的B.三层结构模型认为生物膜为静态的结构C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的.2.(2010·南京模拟)不久前，东京大学教授能濑聪直领导的研究小组通过转基因方法，把可以使细胞发出荧光的基因导入果蝇的细胞，使果蝇的肌肉细胞发出绿色荧光，而神经细胞发出红色荧光，然后用激光显微镜观察并拍摄神经细胞朝着肌肉细胞方向伸展突起的过程。这个过程体现了细胞的()A.全能性B.遗传性C.膜的选择透过性D.膜的流动性3.如图是神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是()7.下图表示物质通过红细胞膜的示意图，其中黑点代表物质分子，圆圈代表载体，多角形表示能量，请回答：(1)①表示方式，②表示方式，③表示方式。(2)K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过②方式进入红细胞的是。(3)与①方式相比，③方式的主要特点是需要借助，该物质是在细胞内的上合成的。与③相比，②方式的不同之处是。(4)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，方式将会受到较大影响。解析：图①显示物质分子透过细胞膜时可完全依靠浓度差——既不需载体，也不消耗能量，应属自由扩散。图②显示物质分子跨膜运输需载体蛋白协助且消耗能量应属主动运输。图③显示物质分子跨膜时需载体协助，但不消耗能量应属协助扩散。答案：(1)自由扩散主动运输协助扩散(2)K＋(3)载体核糖体需要消耗能量(4)②