資源簡介

4.3
物質跨膜運輸的方式導學案
【學習目標】
1．通過列表比較，掌握物質跨膜運輸方式的三種類型。(重點)
2．掌握區分被動運輸和主動運輸的方法。(重點、難點)
3．結合具體實例，理解主動運輸對細胞生活的意義。
【自主預習】
物質順濃度梯度擴散進出細胞的過程稱為被動運輸，結合下圖分析其特點。
1．對兩種方式進行比較，完成下表。
方式
轉運方向
是否需要載體蛋白
是否消耗能量
方式1
高濃度→低濃度
不需要
不消耗
方式2
高濃度→低濃度
需要
不消耗
(1)方式1中，物質通過簡單的擴散作用進出細胞，叫做自由擴散。
(2)方式2中，進出細胞的物質借助載體蛋白的擴散，叫做協助擴散。
(3)下列物質中，以方式1運輸的是①②④⑤⑥；以方式2運輸的是③。
①O2和CO2進出肺泡　②苯被鼻黏膜細胞吸收
③紅細胞吸收血液中的葡萄糖　④水分進出根毛細胞
⑤膽固醇進入肝細胞　⑥甘油和乙醇被小腸上皮細胞吸收
2．影響被動運輸的因素有很多，下面A、B是兩種被動運輸方式的運輸速率和被運輸物質的濃度之間的關系曲線：
(1)A表示的方式是自由擴散，轉運速率主要取決于物質的濃度差。
(2)圖B表示的方式可能是協助擴散，AB段主要受濃度差的影響，BC段受到載體蛋白數量的限制，運輸速率不能再上升。
(3)請在C圖中畫出被動運輸的運輸速率和細胞能量供應的關系曲線。
答案：
被動運輸是順濃度梯度的轉運方式，細胞要逆濃度梯度吸收營養物質離不開主動運輸，而大分子和顆粒性物質主要通過胞吞和胞吐進出細胞。
1．主動運輸
(1)主動運輸是由低濃度向高濃度的運輸方式，需要膜上載體蛋白的參與，還需要消耗細胞內化學反應所釋放的ATP。
(2)甲、乙、丙三種植物對土壤中M離子的吸收情況不同，甲不能吸收，乙、丙能吸收且丙吸收的速率更快，研究表明甲根毛細胞膜上不具有運輸M的載體蛋白，乙、丙根毛細胞膜上具有運輸M的載體蛋白，而且丙的細胞膜上運輸M的載體蛋白數量多。這說明，載體蛋白的種類和數量會影響主動運輸的速率。
(3)研究表明，主動運輸的運輸速率和細胞的能量供應之間的關系如圖所示。請分析：
①AB段：隨能量供應的增加，運輸速率增大，說明主動運輸需要消耗能量。
②BC段：受載體蛋白數量的限制，運輸速率不再增加。
2．胞吞和胞吐
(1)胞吞：大分子物質被包裹在細胞膜內陷形成的囊泡中，從細胞外進入細胞內的過程。
(2)胞吐：物質以囊泡的形式通過細胞膜，從細胞內排到細胞外的過程。
(3)由圖中看出，胞吞和胞吐都要發生膜的彎曲、折疊和融合，這體現了生物膜的流動性特點。
(4)如果用抑制劑降低細胞呼吸，細胞的能量供應減少，胞吞和胞吐也會受到影響，這說明胞吞和胞吐需要消耗能量。
【互動探究】
據圖可知，能通過人工合成的脂雙層?磷脂雙分子層?的分子的共同特點是：小分子或脂溶性的分子；不能通過合成的脂雙層的物質的共同特點是：分子較大或者是離子。葡萄糖不能通過合成的脂雙層，但是小腸上皮細胞能吸收葡萄糖，這可能與細胞膜的蛋白質成分有關。?　　
由此推斷，不同的物質跨膜運輸的方式不同，各種方式有什么特點呢？
【課堂練習】
1．氧氣透過肺泡進入毛細血管的過程是(　　)
A．全部為主動運輸
B．大部分為擴散作用，少部分為主動運輸
C．全部為擴散作用
D．少部分為擴散作用，大部分為主動運輸
答案：C
2．某物質從低濃度向高濃度跨膜運輸，該過程(　　)
A．沒有載體參與　
B．為自由擴散
C．為協助擴散
D．為主動運輸
答案：D
3．如圖是物質進出細胞方式的概念圖，對圖示分析正確的是(　　)
A．據圖可確定①為既耗能又需載體蛋白的主動運輸
B．⑤和⑥兩種方式的共同特點是逆濃度梯度運輸物質
C．母乳中的免疫球蛋白可通過①和③兩種方式被吸收
D．果脯腌制時蔗糖進入細胞與③胞吞作用有關
答案：A
4．如圖表示一種物質的跨膜運輸方式，下列敘述中正確的是(　　)
A．該膜中載體也能運輸蔗糖
B．碘以該方式進入海帶細胞
C．該方式不會出現飽和現象
D．該方式發生在被運輸物質從高濃度到低濃度時
答案：D
5．大腸桿菌在繁殖時，細胞內鉀離子的濃度是培養液的3
000倍。如果在培養液中加入一種叫箭毒素的藥物，大腸桿菌細胞內鉀離子濃度立即下降，這種藥物很可能(　　)
A．使細胞膜變成全透性
B．抑制膜上載體蛋白的活動
C．加快細胞膜的流動
D．使載體蛋白運動方向改變
答案：B
6．物質進入細胞都要穿過細胞膜，不同物質穿過細胞膜的方式不同。如圖分別表示在一定范圍內細胞膜外物質進入細胞膜內的三種不同情況。據圖回答下列問題。
(1)據圖指出A、B、C所表示的物質運輸方式：A是________，B是________，C是________。
(2)上述三種運輸方式中，哪一種加入呼吸抑制劑后曲線會發生變化？________。為什么？________________________________________________________________________。
(3)乙醇、CO2、氨基酸通過細胞膜的方式分別是____________、________、________。
答案：(1)自由擴散　協助擴散　主動運輸　(2)主動運輸(C)　主動運輸需要呼吸作用提供能量　(3)自由擴散　自由擴散
　主動運輸4.1
物質跨膜運輸的實例導學案
【學習目標】
1．分析教材“問題探討”中的實驗現象，了解滲透現象的發生條件和機理。
2．結合動物細胞的結構，分析動物細胞的滲透作用。
3．結合質壁分離和復原的實驗，分析植物細胞的吸水和失水。
4．分析教材提供的資料，了解物質跨膜運輸的其他實例，理解選擇透過性膜的含義。(重點)
【自主預習】
1．滲透系統的組成：(1)半透膜；(2)膜兩側存在濃度差。
2．擴散作用和滲透作用的關系
物質從高濃度區域向低濃度區域的運動稱為擴散作用。滲透作用是一種特殊方式的擴散，它是指分子或其他溶劑分子通過半透膜(或選擇透過性膜)進行的擴散。
3．滲透作用的原理
細胞也具有類似于滲透裝置的結構，也能發生滲透作用，結合動植物細胞結構特點，探究以下內容：
1．哺乳動物紅細胞在不同濃度溶液中的形態變化。
動物細胞沒有細胞壁，也沒有大液泡，動物細胞的細胞膜相當于半透膜。
(1)當外界溶液濃度>細胞質濃度時，細胞失水皺縮。
(2)當外界溶液濃度<細胞質濃度時，細胞吸水膨脹，直至漲破。
(3)當外界溶液濃度＝細胞質濃度時，水分進出平衡，細胞形態基本不變。
2．植物細胞的滲透系統構成
(1)植物細胞的細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，稱為原生質層，具有選擇透過性，相當于一層半透膜。
(2)植物細胞內的液體環境主要是指液泡內部的細胞液。當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞會失水；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，植物細胞會吸水。
3．植物細胞的吸水和失水實驗
質壁分離與復原是植物細胞吸水和失水的實驗證據，請完成實驗過程并討論提出的問題。
(1)實驗材料：成熟的活的植物細胞(如紫色的洋蔥鱗片葉表皮細胞)
(2)實驗原理
①成熟的植物細胞的原生質層相當于一層半透膜。
②細胞液具有一定的濃度，與外界溶液形成濃度差。
③原生質層的伸縮性比細胞壁的伸縮性大。
(3)實驗試劑：質量濃度為0.3_g/mL的蔗糖溶液。
(4)實驗過程
(5)實驗結論
①當細胞液濃度<外界溶液濃度時，細胞失水，原生質層和細胞壁分離，發生質壁分離。
②發生質壁分離的細胞，當細胞液濃度>外界溶液濃度時，細胞吸水，發生質壁分離復原。
細胞的吸水和失水是水分子順著相對含量的梯度跨膜運輸的過程，其他物質的跨膜運輸有什么特點呢？結合下列材料分析：
1．觀察水稻和番茄對無機鹽的吸收示意圖。分析：
(1)據圖，番茄吸收Ca2＋、Mg2＋多，吸收SiO少；水稻吸收SiO多，而吸收Ca2＋、Mg2＋少。說明不同植物細胞對同一無機鹽離子吸收不同。同一植物細胞對不同無機鹽離子的吸收不同。植物細胞對無機鹽離子的吸收具有選擇性。
【互動探究】
“人造細胞”是用羊皮紙或火棉膠等半透性膜材料做成的一個密閉的囊，囊里面裝了等量的不同濃度的蔗糖溶液。假設有三個這樣的“人造細胞”，分別用A、B、C表示。它們的蔗糖溶液濃度分別是10%、20%和30%。其中A、B細胞的外面套一金屬網籠。C細胞的外面沒有套金屬網籠。如下圖把三個“人造細胞”同時放在濃度為15%的蔗糖溶液的玻璃槽中，據圖回答：
(1)經過一段時間后，三個“細胞”的變化分別是(　　)
A．A變大，B稍微變小，C不變
B．A變小，B稍微變大，C不變
C．A變小，B稍微變大，C變大
D．A變大，B稍微變小，C變大
(2)一段時間后，A、B的體積不再變化。此時A內蔗糖溶液的濃度和外界蔗糖溶液的濃度相比________(較高、較低、相等)。B內蔗糖溶液的濃度和外界蔗糖溶液的濃度相比________。
(3)若將C浸入玻璃槽后，每隔半小時稱量一次重量。下列坐標曲線中，能正確表示測試結果的是(　　)
答案：(1)C　(2)相等　較高　(3)B
【課堂練習】
1．植物體內有三個相鄰的細胞a、b、c，已知它們的細胞液濃度大小關系是a>b>c，那么它們三者之間水分滲透的方向表示正確的是(　　)
答案：C
2．將人體血液置于質量分數為9%的食鹽溶液中制成裝片后，用顯微鏡觀察，可以發現血細胞呈現(　　)
A．質壁分離　　
B．正常狀態
C．細胞膜破裂
D．細胞皺縮
答案：D
3．把成熟的草莓漿果洗凈后灑上很多蔗糖，會發生的現象是(　　)
A．細胞中液泡增大
B．蔗糖分子進入草莓細胞
C．整個細胞壁和原生質層間充滿了水
D．細胞中的水分外滲
答案：D
4．以紫色洋蔥鱗片葉外表皮為材料觀察植物細胞質壁分離現象，下列敘述錯誤的是(　　)
A．在發生質壁分離的細胞中能觀察到紫色中央液泡逐漸縮小
B．滴加30%的蔗糖溶液比10%的蔗糖溶液引起細胞質壁分離所需時間短
C．發生質壁分離的細胞放入清水中又復原，說明細胞仍然保持活性
D．用高濃度的NaCl溶液代替蔗糖溶液不能引起細胞質壁分離
答案：D
5．將盛有一定濃度蔗糖溶液的透析袋口扎緊后浸于蒸餾水中，如圖表示透析袋中蔗糖溶液濃度與時間的關系(縱坐標表示蔗糖溶液濃度)，正確的是(　　)
答案：B
6．在保持細胞存活的條件下，蔗糖溶液濃度與蘿卜條質量變化的關系如圖所示。若將處于B濃度溶液中的蘿卜條移入A濃度溶液中，則該蘿卜條的質量將(　　)
A．不變
B．增大
C．減小
D．先增后減
答案：B
7．將某一洋蔥鱗片葉放在某一濃度的蔗糖溶液中，制成裝片，放在顯微鏡下觀察，有3種狀態的細胞，如圖所示：
(1)圖B細胞處于何種生理狀態？_______________________。
(2)這三個細胞在未發生上述情況之前吸水能力大小關系是___________。
(3)圖中標號①指的物質是___________________________。
(4)假設將洋蔥鱗片葉表皮細胞制成裝片并使之處于高滲溶液中而發生質壁分離，用顯微鏡觀察一個細胞的質壁分離發展過程，發現該細胞形態的變化順序將如圖中所示的________________________________________________________________________。
(5)若上述三幅圖是同一細胞在不同濃度的外界溶液中發生的現象。則這三種溶液濃度的大小關系是___________________________。
答案：(1)質壁分離　(2)A>B>C　(3)蔗糖溶液　(4)A→B→C　(5)C>B>A4.2
生物膜的流動鑲嵌模型導學案
【學習目標】
1．結合生物膜的結構模型，掌握流動鑲嵌模型的基本內容。(重點、難點)
2．通過生物膜模型的構建過程，理解生物膜的結構和功能相適應。
【自主預習】
細胞膜具有選擇透過性，是什么樣的結構決定了這種特性呢？請結合下列材料進行分析：
1．從生理功能入手的科學研究
(1)材料　19世紀末，歐文頓用500多種化學物質對植物細胞進行的通透性實驗，發現可以溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞。
結論：膜是由脂質組成的，根據相似相溶原理，苯(非極性)和Na＋(極性)中，苯更容易通過細胞膜。
(2)材料　科學研究磷脂分子的結構如下圖：
水是一種極性溶劑，根據磷脂分子的結構特點，(如下圖)畫出它在水—空氣界面上的分布情況(用表示磷脂分子)。
答案：
(3)材料　1925年兩位荷蘭科學家從人的紅細胞中提取的脂質鋪成的單分子層面積是紅細胞表面積的2倍。
結論：細胞膜中的脂質分子為連續的兩層。
2．三明治模型的提出
材料　1959年羅伯特森在電鏡下看到細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構(如圖)。
羅伯特森提出蛋白質—脂質—蛋白質的結構模型。
結論：生物膜為靜態的統一結構。
該模型缺點：認為生物膜是一個靜態結構，無法解釋細胞生長、變形蟲運動、攝食等現象。
3．新技術帶來新模型
(1)材料　1970年，弗雷和埃迪登分別用綠色和紅色熒光染料標記兩種細胞的蛋白質，并將兩細胞融合，發現熒光均勻分布。
結論：細胞膜具有流動性。
①在人—鼠細胞融合的實驗中，如果溫度維持在0℃與37℃相比，有什么變化？
答案：兩種熒光不能均勻分布，或者需要更長的時間才能分布均勻，因為溫度降低影響了蛋白質運動的速度。
②下列現象中體現了生物膜的流動性的是a、b、c、d。
a．細胞融合　b．質壁分離過程中細胞膜面積減小，厚度增加　c．內質網出芽形成囊泡　d．變形蟲伸出偽足
e．水稻細胞吸收硅離子比鈣離子多
(2)1972年桑格和尼克森在新的觀察和實驗證據基礎上提出流動鑲嵌模型。
4．流動鑲嵌模型基本內容
(1)[4]磷脂雙分子層構成了細胞膜的基本骨架，它是輕油般的流體，具有流動性。
(2)蛋白質分子有的鑲嵌在磷脂雙分子層表面(如圖中[2])。有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層(如圖中[6])。有的橫跨整個磷脂雙分子層(如圖中[5])。大多數蛋白質分子也是可以運動的。
(3)糖類有的和蛋白質結合構成[3]糖蛋白，有的和脂質結合構成[1]糖脂。
2．在細胞膜的外表，有一層由細胞膜上的蛋白質與糖類結合形成的糖蛋白叫糖被，它與細胞的識別、保護、潤滑、免疫等有密切關系。
【互動探究】
下面是一組關于細胞膜的實驗，請分析回答下列問題：
實驗一：取兩種不同的動物細胞，使細胞分散成單個，然后摻在一起混合培養，發現只有同種的細胞才能結合。
實驗二：科學家將一個細胞的細胞膜中的磷脂成分抽提出來，并將它在空氣/水界面上鋪成單分子層，發現這個單分子層的表面積相當于原來細胞表面積的兩倍。
實驗三：科學家們在實驗中發現，脂溶性物質能夠優先通過細胞膜，并且細胞膜會被能溶解脂質的溶劑溶解，也會被蛋白酶分解。
(1)實驗一可作為證明__________________________的典型例子。
(2)實驗二說明__________________________________________。
(3)實驗三說明___________________________________。
答案：(1)細胞間相互識別　(2)磷脂分子在細胞膜上的分布狀況為雙層排列　(3)組成細胞膜的物質中有脂質和蛋白質分子
【課堂練習】
1．植物的花粉四處飛揚，卻只有落在同種植物的柱頭上才會萌發，落到其他植物的柱頭上不會萌發。經研究發現，以上事實是由于細胞之間存在著識別作用，這種識別作用與細胞膜的哪種成分有關(　　)
A．糖蛋白　　
B．磷脂
C．糖脂
D．膽固醇
答案：A
2．人的紅細胞沒有細胞內膜，在溶血后，只剩下一層細胞膜外殼，稱血影。如果將血影中的脂類抽提出來，在水面上鋪展開，并用板條將其推擠到一塊，則測得的脂類面積約是紅細胞表面積的(　　)
A．1/2倍
B．1倍
C．2倍
D．4倍
答案：C
3．下列關于細胞膜結構的流動鑲嵌模型的論述中，錯誤的是(　　)
A．磷脂排列成雙分子層
B．蛋白質分子覆蓋或鑲嵌在磷脂雙分子層中
C．膜物質是固定不動的
D．膜物質的運動使其具有流動性
答案：C
4．變形蟲的表面任何部分都能伸出偽足，人體內的一些白細胞可以吞噬病菌。上述生理過程的完成都依賴于細胞膜的(　　)
A．選擇透過性
B．流動性
C．保護性
D．控制物質進出
答案：B
5．用不同的熒光染料標記的抗體，分別與人細胞和小鼠細胞的細胞膜上的一種抗原物質結合，使兩類細胞分別產生綠色和紅色熒光。當這兩種細胞融合成一個細胞時，開始一半呈綠色，一半呈紅色。但在37℃下保溫40
min后，兩種顏色的熒光就呈均勻分布。請據圖回答下列問題：
(1)人和小鼠細胞膜表面的抗原屬于構成膜結構的________物質。
(2)融合細胞表面兩類熒光染料分布的動態變化，表明了組成細胞膜的________分子是可以運動的，由此可以證實與細胞膜結構“模型”相關的________________的觀點是成立的。
(3)融合細胞表面兩類熒光染料最終均勻分布，原因是_______________，這表明細胞膜的結構特點是具有____________________。
(4)如果該融合實驗在20℃條件下進行，則兩種表面抗原均勻分布的時間將大大延長，這說明________________________。若在0℃下培養40
min，則發現細胞仍然保持一半發紅色熒光，另一半發綠色熒光，對這一現象的合理解釋是____________________________。
答案：(1)蛋白質
(2)蛋白質等　膜物質分子能夠運動
(3)構成膜結構的磷脂分子和蛋白質分子大都可以運動　一定的流動性
(4)隨環境溫度的降低，
膜上蛋白質分子的運動速率減慢　細胞膜的流動性特點只有在適宜的條件下才能體現

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