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12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的运输方式3一、细胞膜成分、制备、功能1．细胞膜的制备(1)选材：哺乳动物，原因是其没有。(2)原理：红细胞放入清水中，细胞，细胞内的物质流出，从而得到细胞膜。`主干知识整合成熟的红细胞细胞核和众多细胞器吸水涨破42．细胞膜的成分(1)主要成分是，另外还有少量的糖类。(2)在组成细胞膜的脂质中，最丰富。(3)功能越复杂的细胞膜，的种类和数量越多。3．细胞膜的功能(1)将细胞与分隔开，保障了细胞内部环境的。脂质和蛋白质磷脂蛋白质外界环境相对稳定5(2)控制物质进出细胞①细胞需要的，进入细胞。②细胞产生的、和废物排到细胞外。③细胞膜的控制作用是。(3)进行细胞间的信息交流①基础：大多与细胞膜的有关。②方式a．通过细胞分泌的间接传递信息。b．通过相邻两细胞的直接接触传递信息。c．通过相邻两细胞间形成进行信息交流。营养物质可以从外界抗体激素相对的糖被(糖蛋白)化学物质细胞膜通道6【特别提醒】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，如癌细胞糖蛋白减少。7二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容1．组成成分及其分布(1)构成膜的基本支架。(2)蛋白质分子有的，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的。(3)细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成，也可以和脂质结合形成。磷脂双分子层镶在磷脂双子层表面横跨整个磷脂双分子层糖蛋白糖脂82．结构特点具有，其原因是组成膜的，都是可以运动的。【特别提醒】①糖蛋白分布在细胞膜的外表面，据此可判断细胞膜的内外表面。②糖蛋白除具有识别作用外，还具有保护和润滑作用。流动性磷脂分子大多数蛋白质9三、物质出入细胞的方式1．离子和小分子物质的运输方式(1)自由扩散：不需要，如水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯等。(2)协助扩散：需要，但不需要，如吸收葡萄糖。载体和能量载体能量红细胞10(3)主动运输：需要，如K＋、Na＋、Ca2＋等离子。2．大分子物质的运输方式大分子物质以方式进出细胞。载体和能量胞吞或胞吐11【特别提醒】①胞吞和胞吐不属于跨膜运输方式，但与细胞膜的流动性有关，且需要能量。②小肠黏膜上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输。121．细胞膜的成分考点一：细胞膜的成分、结构和功能高频考点突破成分含量在细胞膜中的作用脂质磷脂约50%其中磷脂构成细胞膜的基本支架胆固醇蛋白质约40%(1)载体蛋白、受体蛋白等在物体运输、信息交流中具有重要作用(2)功能越复杂的膜中，蛋白质种类和含量越多糖类约2%～10%与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂，与细胞识别等作用有关132.结构(1)磷脂分子14①磷脂分子的元素组成：C、H、O、N、P。②单层磷脂分子层水界面排列及搅拌后图解。15(2)细胞膜结构示意图16①脂质分子中最主要的是磷脂，此外还有胆固醇等。②膜上蛋白质是功能行使者，决定膜功能复杂程度。常见蛋白质如载体蛋白、组成糖蛋白等的蛋白质。③糖蛋白的位置只有一个——细胞膜的外侧，细胞器膜和细胞膜内侧不存在，可用于确定膜内外位置。173．细胞膜的功能18【特别提醒】(1)只有活细胞才具有膜的流动性和选择透过性。(2)膜的流动性受温度影响，在一定温度范围内，随温度升高，膜的流动性增强。19【对位训练】1．下图表示各种膜的组成成分含量，该图不能说明的是20A．构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质B．膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关C．膜的功能越简单，所含蛋白质的数量越少D．膜的功能越复杂，所含糖类的种类和数量越多21解析由图可知，构成髓鞘、人红细胞膜、小鼠肝细胞膜和变形虫细胞膜的成分中，脂质和蛋白质的含量都远远高于糖类，说明构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，故A正确。在线粒体内膜和叶绿体片层薄膜结构中，不含糖类，但蛋白质的含量显著高于脂质，这与这些膜结构上附有大量的酶有关，故B正确。对于不同的细胞膜而言，功能不同，蛋白质含量也不同，髓鞘中蛋白质含量最低，其他膜结构中蛋白质含量较高，说明膜的蛋白质含量与功能复杂程度有关，功能越简单，蛋白质含量越少，反之，蛋白质的种类和含量越多，故C正确、D错误。答案D222．图1是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。图2表示磷脂在细胞膜内外两侧分布的百分比。请据图分析下列叙述不正确的是232425A．图1所示生物膜最可能是细胞膜，因为有糖蛋白丁B．物质通过离子通道不需要消耗ATPC．由图1和图2可知，膜脂和膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的D．若丁是受体，则丁的化学成分为蛋白质26解析图中丁是糖蛋白，分布于细胞膜外表面，故图1最可能为细胞膜。由题干信息可知，物质顺浓度梯度通过通道蛋白，因此不消耗ATP。由图1和图2可知，膜的成分在膜上的分布是不对称的。丁的化学成分应为糖蛋白。答案D27考点二：物质进出细胞的方式及相关模型、曲线分析物质出入细胞的方式被动运输主动运输胞吞、胞吐自由扩散协助扩散特点不需要载体、不消耗能量需要载体、不消耗能量需要载体、消耗能量不需要载体、消耗能量模型举例O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯红细胞吸收葡萄糖小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等胞吐：胰岛素、消化酶、抗体等分泌到细胞外胞吞：吞噬细胞吞噬细菌28曲线表示物质浓度细胞内液浓度可以超过细胞外液的浓度，即可逆浓度梯度进行运输氧分压A点：无氧呼吸物质运输提供能量29【特别提醒】(1)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。(2)在跨膜运输方式中，只有主动运输需要能量，且能逆浓度梯度运输。30【对位训练】3．(2010·广东理综)如图是植物根从土壤中吸收某矿质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为31A．自由扩散B．协助扩散C．主动运输D．被动运输解析据图可知，该植物根从土壤中吸收某矿质离子，既需要细胞膜上载体蛋白的协助，又需要消耗ATP，符合主动运输的特点。答案C324．(2012·长春毕业班第一次调研)下图有关概念的分析，正确的是33A．①和②所示的过程都需要消耗细胞内ATP水解释放的能量B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质C．大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞D．腌制蜜饯时蔗糖进入细胞与过程①和②有直接关系解析①表示主动运输，②表示协助扩散，协助扩散是顺浓度梯度运输物质，不消耗能量。一些大分子物质可通过内吞和外排进出细胞。蜜饯腌制过程中细胞因失水过多死亡，此时细胞的选择透过性丧失。答案B341．选哺乳动物成熟的红细胞作实验材料的原因(1)动物细胞没有细胞壁，不但省去了去除细胞壁的麻烦，而且无细胞壁的支持、保护，细胞易吸水胀破。(2)哺乳动物和人成熟的红细胞，没有细胞核和具有膜结构的细胞器，易用离心分离法得到不掺杂细胞内膜系统的纯净的细胞膜。(3)红细胞数量大，材料易得。2．实验原理细胞内的物质具有一定的浓度。把细胞放入清水中，细胞由于吸水而胀破，除去细胞内的其他物质，得到细胞膜。考点三：体验制备细胞膜的方法353．实验步骤364．实验注意事项(1)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。(2)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。(3)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。(4)如果该实验过程不是在载物台上的载玻片上操作，而是在试管中进行，那要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤才能成功。37【对位训练】5．阅读下列材料后，回答问题：科学家在进行细胞膜化学成分分析时，采用哺乳动物或人的红细胞作为实验材料。将其特殊处理使细胞破裂发生溶血现象，一些物质溶出，再将溶出细胞外的物质洗掉，即可得到纯净的细胞膜(又称血影)。有的科学家将“血影”中的脂质提取出来，使其在空气和水界面上铺展成单分子层，所形成的薄膜面积是原来细胞整个表面积的2倍。38(1)如何处理红细胞才能使其发生溶血现象？___________________________________。(2)红细胞溶血后，溶出细胞外的主要物质应该是______________，这种物质的特性是__________________，因而使红细胞具有____________的功能。(3)“血影”的化学组成是________、________、________，其中的脂质主要是指________。(4)选取鸡的红细胞验证细胞膜具有磷脂双分子层结构可以吗？若选用鸡的红细胞会得到什么结论？为什么？______________________________________________。(5)使用下列哪种物质处理会使细胞失去识别能力___________。39A．核酸酶B．龙胆紫C．糖水解酶D．双缩脲试剂解析此题主要应从制备细胞膜的方法的角度来回答，同时需要结合细胞膜成分的相关知识。(1)制备细胞膜时应选用哺乳动物或人的成熟的红细胞，因为它没有细胞核和众多的细胞器，获取的膜即为细胞膜，排除了其他膜性物质的影响，降低了实验的难度，提高了实验的技巧和科学性。(2)细胞膜的成分、特性和功能是十分重要的知识，它充分说明了生物体成分的组成结构、结构决定功能、结构和功能相适应的特点。40答案(1)把红细胞放到清水里，细胞吸水涨破，细胞内的物质流出来，这样就可以得到细胞膜了(2)血红蛋白在氧浓度高的地方易与氧结合，在氧浓度低的地方易与氧分离运输氧(3)脂质蛋白质糖类磷脂(4)不可以。若选用鸡的红细胞，则磷脂形成的单分子层面积大大超过膜面积的2倍。因为细胞内各种细胞器的膜与细胞膜在成分上基本一致(5)C41让学生动手，或画或做，加深学生理解，强化学生记忆。答题技能培养方法体验一、细胞膜的结构和功能——模型构建法42【典例1】如图所示为细胞膜的亚显微结构，其中a和b为物质的两种运输方式，下列对细胞膜结构和功能的叙述错误的是43A．如图所示为肝细胞膜，则尿素的运输方向是Ⅱ→ⅠB．细胞间的识别、免疫、细胞的癌变与②有密切的关系C．大多数②可以运动D．b过程不需要ATP，a过程能体现膜的选择透过性这一生理特性【答案】B44【体验感悟】45二、物质跨膜运输方式判断方法(1)根据物质名称判断①水、CO2、O2等小分子和甘油、乙二醇等脂溶性物质以自由扩散方式运输；②相对分子质量较小的小分子，如葡萄糖、氨基酸和带电粒子，如Na＋、K＋、Ca＋等以主动运输方式运输；③血浆中的葡萄糖进入红细胞时为协助扩散，这是高中阶段要掌握的惟一一个例子。46(2)根据曲线判断①有饱和点的曲线表示协助扩散或主动运输；②成正比关系的表示自由扩散；③与呼吸作用或氧浓度有关系的曲线表示主动运输。(3)根据方向判断：逆浓度梯度运输的都是主动运输。47【典例2】(2011·东北三校二模)下图表示动物肌肉细胞细胞膜转运部分物质示意图，与图中信息不相符的是48A．甲侧为细胞外，乙侧为细胞内B．Na＋既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输C．图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是ATPD．图示中葡萄糖跨膜运输方式与细胞吸收甘油相同49【解析】肌细胞不能产生葡萄糖，原因是细胞内的肌糖原不能直接转化成葡萄糖，细胞要不断消耗葡萄糖，所以甲侧为细胞外，乙侧为细胞内；钠离子进入细胞需要载体蛋白但不消耗能量，而运出细胞需要载体消耗能量；分析图可知，葡萄糖进入肌细胞需要载体蛋白协助，由钠离子驱动，而细胞吸收甘油的方式是自由扩散。【答案】D50【典例1】下表是人体成熟红细胞与血浆中的K＋和Mg2＋在不同条件下的含量比较，据表分析下列结论错误的是易误警示对矿质元素离子的吸收方式及原理，理解不透彻处理前(mmol)用鱼藤酮处理后(mmol)用乌本苷处理后(mmol)细胞内血浆中细胞内血浆中细胞内血浆中K＋1455115135Mg2＋351.41.81.4351.451