第二节细胞膜的物质运输功能
一、教学目标
1.说明物质进出细胞的方式。
2.观察植物细胞质壁分离和复原的过程，发展学生独立完成实验的能力。
3.通过细胞膜结构和功能的学习，形成生物体结构和功能相统一的观点。
二、教学重难点
重点：
1.明确细胞膜运输物质的方式及其对细胞生命活动的重要意义。
2.理解并能区别不同的跨膜方式。
3.通过探究植物细胞质壁分离和复原的活动，理解渗透作用的原理及其发生的条件。理解成熟植物细胞的渗透系统的构成。
难点：
1.区别物质跨膜运输的三种方式并理解其重要意义。
2.渗透作用的原理及其应用。
三、教学过程
导入：上节我们学习了细胞膜的结构和功能，让我们回忆一下（学生回答），那细胞膜具有控制物质运输的功能，物质通过细胞膜进入细胞的方式是什么呢？今天我们就学习一下细胞膜上的物质运输的方式。
细胞膜上的运输方式分为两大类，一类是穿膜运输，物质直接穿过细胞膜结构完成的，包括被动运输和主动运输，一类是膜泡运输。我们首先介绍一下穿膜运输[穿膜运输]
1.被动运输
单纯扩散：按照一般扩散的原理，从分子密度高的地方向密度低的地方运动，此过程中不消耗能量，不需要载体蛋白，“动力”来自与浓度差。水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散也称渗透作用，其结构基础是身渗透系统。
通过探究实验，还要引导学生理解以下内容：渗透作用是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的单纯扩散，完成渗透作用的结构基础是渗透系统。渗透系统的构成需两个条件：一是存在半透膜。二是在半透膜的两侧存在溶液体系。成熟的植物细胞是一个典型的渗透系统，首先成熟的植物细胞有大液泡，其原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质）可看作一种半透膜（选择性透过膜），同时细胞液和其外界溶液存在着浓度差。当外界溶液
的浓度大于细胞液浓度时，细胞将渗透失水；反之，细胞将渗透吸水关于膜泡运输部分的教学，可从草履虫形成食物泡、变形虫吞食细菌、白细胞吞食病菌等学生比较熟悉的事例引入，通过引导分析其形成过程，结合插图、动画，增强直观感受和学习兴趣。
阅读【探究活动】回答下面几个问题：
(1)“质壁分离”中的“质”、“壁”各指什么？
(2)细胞发生质壁分离的原因？
(3)用渗透作用解释质壁分离？
协助扩散：从浓度高的地方向浓度低的地方运输，需要载体不需要能量（对照课本61页图示回答）
2.主动运输：
师：通过前面的学习，我们已经了解了细胞膜转运物质的被动运输方式，如水、氧、和脂溶性的小分子物质通过自由扩散，红细胞吸收葡萄糖通过协助扩散。大家对比一下这两种方式有什么共同点?为什么都属于被动运输?
（学生翻阅教科书，分析、讨论、总结）
生：这两种方式都是物质从高浓度一侧通过细胞膜运输到低浓度一侧，不需要消耗能量，是被动进行的，所以叫被动运输。
师：分析得正确。物质进出细胞的方式是否都是被动运输呢?请大家思考这样一个问题：。我们每天消化后形成的小分子有机物，如葡萄糖、氨基酸等，能否通过被动运输在消化道内被彻底吸收昵?为什么?
生：不能。因为被动运输只能从高浓度一侧到低浓度一侧进行，当吸收到血液中的营养物质浓度与小肠中的相等时，将不再进行。
师：对。如果是这样的话，就会有许多营养物质不能被彻底吸收而造成浪费。这就需要另一种运输方式一主动运输，才能将营养物质彻底吸收。
点评：对学过的内容及时引导复习，并从现实生活中熟悉的事例入手，引导学生主动思考，激发其求知欲，从而达到自然过渡的效果。
下面大家可以试着将这两类物质运输的方式进行列表比较。
对易混淆的概念容易辨析和理解；通过表格的形式进行对比分析，有利于优化学生的认知结构，并从整体上把握整节内容。
[膜泡运输（对照课本并复习分泌蛋白的形成）]
(1)吞噬作用
细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。吞噬现象是原生动取营养物质的主要方式，在后生动物中亦存在吞噬现象。如在哺乳动物中，中性颗粒白细巨噬细胞具有极强的吞噬能力，以保护机体免受异物侵害。
(2)胞饮作用
细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质，这种内吞作用称为胞饮作用。胞饮作用存在于肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬细胞和植物细胞。
(3)外排作用
与内吞作用的顺序相反，某些大分子物质通过形成小囊泡从细胞内部移至细胞表面，小囊膜与质膜融合，将物质排出细胞之外，这个过程称为外排作用，细胞内不能消化的物质分泌蛋白都是通过这种途径排出的。
Lecture notes 细胞膜的物质转运 【摘要】各种物质的跨膜转运的主要方式包括：单纯扩散、易化扩散、主动转运、出胞与入胞。单纯扩散是指脂溶性物质通过细胞膜由高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。水溶性小分子或离子在特殊膜蛋白的帮助下，由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程，称为易化扩散，易化扩散分两种：经载体易化扩散和经通道易化扩散。主动转运指细胞通过本身的耗能过程，将物质分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程，主动转运分两种：原发性主动转运和继发性主动转运。出胞是指细胞内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程，入胞是指细胞外大分子物质或物质团块借助于与细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程。上皮转运是指分子或离子从上皮细胞一侧转运另一侧的过程。 常见的跨膜物质转运形式如下: （一）单纯扩散 单纯扩散（simple diffusion）是指脂溶性物质通过细胞膜由高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。人体体液中的脂溶性物质（如氧气、二氧化碳、一氧化氮和甾体类激素等）可以单纯依靠浓度差进行跨细胞膜转运。 跨膜转运物质的多少以通量表示，其大小取决于两方面的因素： 1、细胞膜两侧该物质的浓度差； 2、该物质通过细胞膜的难易程度，即通透性（permeability）的大小。 水分子虽然是极性分子，但它的分子极小，又不带电荷，故膜对它是高度通透的。另外，水分子还可通过水通道跨膜转运。 （二）膜蛋白介导的跨膜转运 带电离子和分子量稍大的水溶性分子，其跨膜转运需要由膜蛋白的介导才能完成。根据转运方式不同，介导物质转运的膜蛋白可分为载体、通道、离子泵和转运体等。由它们介导的跨膜转运根据是否消耗能量又可分为被动转运(passive transport)和主动转运(active transport)两大类。 1．易化扩散水溶性小分子或离子（Na＋、K＋、Ca2＋等）在特殊膜蛋白的帮助下，由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程，称为易化扩散(facilitated diffusion)。 （1）经载体易化扩散载体是一些贯穿脂质双层的整合蛋白，它与溶质的结合位点随构象的改变而交替暴露于膜的两侧。当它在溶质浓度高的一侧与溶质结合后，即引起膜蛋白质的构象变化，把物质转运到浓度低的另一侧，然后与物质分离。在转运中载体蛋白质并不消耗，可以反复使用。 许多重要的营养物质如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等都是以经载体易化扩散方式进行转运的。经载体易化扩散具有以下特性： ①结构特异性。 ②饱和现象。 ③竞争性抑制。 （2）经通道易化扩散溶液中的Na＋、K＋、Ca２＋、Cl-等带电离子，借助于镶嵌于膜上的通道蛋白质的介导，顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散，称为经通道易化扩散。中介这一过程的膜蛋白称为离子通道(ion channel)。
细胞膜的物质运输功能教学参考 ［背景知识互动］ 1.细胞膜的结构特点是什么？这一结构特点有什么样的生理意义？ 2.细胞膜具有什么生理功能？ 答案:1.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。包括蛋白质、磷脂分子都具有流动性。细胞膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递等。 2.细胞膜的功能有三个：（1）为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。（2）与细胞外界进行物质交换。（3）进行细胞识别与通讯。知识链接 在生物学的研究中，科学家们发现一个自然规律：结构与功能相适应。而这一点对于学习、掌握生物学知识有很重要的理论指导意义。 ［典型例题探究］ 【例1】撕取紫色洋葱表皮，剪成大小相等的小块，分别加入不同浓度的硝酸钾溶液，经过一段时间后，用显微 规律发现 这是一道实验现象分析题，由这个实验受到启发，能否设计一个实验来测定一个成熟植物细胞的细胞液浓度的大致范围呢？大家可以进行分析和讨论。 解析：见第（4）小题解析 答案：介于0.12～0.125之间 （2）用硝酸钾溶液诱发细胞质壁分离的基本条件是________________。 解析：见第（4）小题解析 答案：KNO3溶液浓度大于洋葱表皮细胞的细胞液浓度（3）C和D处理均发生质壁分离的细胞，均能自动复原，你对这种现象作出的合理解释是什么？ 解析：见第（4）小题解析 答案：K+和－ 3 NO通过主动运输方式逐步进入液泡。 （4）用高浓度硝酸钾溶液诱发的质壁分离，不能再诱发其复原，其主要原因是什么？ 解析：根据渗透作用的原理，当外界溶液浓度大于细胞液浓度时植物细胞失水，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时植物细胞吸水，所以细胞液浓度介于不发生质壁分离
细胞大小与物质运输的关系 一、学习目标 本实验也是高中生物必修一“分子与细胞”一册书中典型的引导式实验，按照课程标准的要求，学生要学会模拟探究细胞体积与表面积的关系。通过模拟探究过程的进行，体验细胞必须要保持一定的体积，并认同细胞生长到一定大小后停止生长，细胞进入分裂增殖。同时通过对实验方案的设计主要培养学生比较、判断、推理、分析综合等思维能力，初步形成创造思维品质，能够运用学到的生物学知识评价和解决某些实际问题；其次通过分组实验和讨论，培养合作和交流能力，领会生物科学探究的一般方法，培养学生科学探究能力和勇于探索、不断创新的精神。 二、观察与思考 （一）提出问题 生活中吹气球的时候，气球的体积在缓慢增大，能一直增大么？同理组成生物体的每一个细胞的体积在生长发育过程中能无限增大么？ （二）猜想与假设 气球吹到一定程度是，橡胶的膨胀系数达到最大时，可能就会爆裂。细胞也一样可能有同样的遭遇，或许不增大，停止生长，或许进入下一次分裂，也可能萎缩。假设细胞的体积不能无限增大？ （三）交流、讨论 可以分组实验，在实验室连续观察细胞的生长状况，利用显微镜观察细胞是否无限增大？也可以构建细胞模型，来验证细胞生长状况，以及细胞大小与物质运输的关系。 三、设计与交流 ①实验方案：用含有酚酞的琼脂块模拟细胞形态，利用酚酞遇NaOH 变红特性，观察扩散深度的测量，计算表面积与体积 的比值来推导细胞大小与物质运输速率的关系我的设计②实验器材：烧杯、酚酞、琼脂块、直尺等 ③实验步骤：琼脂＋H2O→搅拌煮沸，冷却、凝固前加酚酞，搅拌混 合→倒入浅盘→固化后切成小块。→用餐刀切成边长 分别为3cm、2cm、1cm的正方体小块。→加入NaOH， 将上述3块琼脂放入烧杯，加入NaOH溶液，淹没琼 脂块，浸泡10 min，注意搅拌。→测量并记录。四、实验解析 （一）实验原理 1．含有酚酞的琼脂块遇到NaOH，酚酞变红色。主要利用酚酞与碱性溶液变红的特性。 2．NaOH在琼脂块中扩散的速度相同,在相同时间内，NaOH扩散的深度(或琼脂块变红的体积)与琼脂块的总体积的比值可以反映NaOH在琼脂块中扩散的效率。此过程可模拟细胞大小与物质运输效率的关系。
《细胞膜的物质运输功能》的教学设计 一. 教材分析 (一) 教材的地位和作用 本节课是普通高中新课标中图版生物必修1《分子与细胞》第三单元第一章第二节的内容，是在学习了细胞膜的结构和功能的基础上，进一步介绍物质出入细胞的方式，并与后面的细胞呼吸、神经调节、免疫等知识有联系，是理解结构和功能相统一原理的很好内容。 (二) 教学目标 1.知识目标 (1)举例说明物质进出细胞的类型、特点。 (2)简述主动运输对细胞生命活动的意义。 (3)了解内吞、外排的过程。 2.能力目标 (1)通过引导学生分析物质出入细胞的类型及特点，提高学生知识总结和比较的能力。 (2)引导学生分析物质运输的各种模式图，提高学生的获取信息能力。 3.情感态度与价值观 (1)通过对生命现象的阐释，体会生命的伟大与神奇，培养尊重生命的情感态度。 (2)通过自主、合作、探究式学习，培养学生的合作和探究的精神。 (三) 教学重点与难点 教学重点：小分子和离子穿膜运输的方式、特点。 教学难点：主动运输的特点、过程和意义。
二. 学情分析 1.学生已经学习了细胞膜的结构特点和功能特性，并学习了分泌蛋白的分泌过程，为新知识（细胞膜的物质运输功能）的学习奠定了基础。 2.教学中可以利用学生的知识基础并遵循学生的认知规律，通过适当的教学策略，使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中，使学生的知识体系得到丰富和发展，使学生的探究能力得到进一步的提高。 三. 教学方法 1.教法： ①直观教学法：充分借助多媒体动画把物质运输的几种方式直观地展示给学生，有利于学生由感性认识上升到理性认识。 ②点评法和点拔法：在学生的自主学习和探究活动中贯穿点评法和点拔法，帮助学生建构正确的知识结构。 2.学法：“自主、合作、探究”式学习。 3.课时安排:一课时。 4.教具的运用：多媒体课件。 四. 设计思路 采取“自主学习，合作探究”的教学策略，突出学生的主体地位，培养学生的自主学习能力，让学生对物质出入细胞的方式有深刻的领会。 1.本节学生自己设计的实验入手，通过让学生对实验过程的探究、分析、讨论，归纳总结出细胞膜的选择透过性，变讲授式学习为启发引导式学习，使学生易于理解，从而内化吸收知识。
第四章细胞膜与物质的穿膜运输 第一节细胞膜的化学组成与生物特性 一、细胞膜的化学组成 细胞膜上的脂类=膜脂（membrane lipid），约占膜成分的50%，主要有磷脂（phospholipid）、胆固醇（cholesterol）、和糖脂（glycolipid） （一）膜脂构成细胞膜的结构骨架 1．磷脂是膜脂的主要成分 甘油磷酸的共同特征：以甘油为骨架，甘油分子的1、2位羟基分别于脂肪酸形成酯键，3位羟基与磷酸基团形成酯键。磷酸基团结合胆碱/乙醇胺/丝氨酸/肌醇。脂肪酸链长短不一，通常14~24个碳原子，一条脂肪酸链不含双键，另一条含有一个或几个双键，形成30°弯曲。 鞘磷脂以鞘氨醇代替甘油，鞘氨醇的氨基结合长链的不饱和脂肪酸，分子末端的一个羟基与胆碱磷酸结合，另一个游离羟基可与相邻分子的极性头部、水分子或膜蛋白形成氢键。鞘磷脂及其代谢产物神经酰胺、鞘氨醇、1-磷酸鞘氨醇参与各种细胞活动。神经酰胺是第二信使；1-磷酸鞘氨醇在细胞外通过G蛋白偶联受体起作用，在细胞内与靶蛋白作用 2．胆固醇能够稳定细胞膜和调节膜的流动性 ?胆固醇为两性极性分子。 ?极性头部为连接于固醇环（甾环）上的 羟基，靠近相邻的磷脂分子。 ?固醇环疏水，富有刚性，固定在磷脂分 子临近头部的烃链上，对林芝的脂肪酸 尾部的运动具有干扰作用。 ?尾部为疏水性烃链。埋在磷脂的疏水尾 部中。 ?胆固醇分子调节膜的流动性和加强膜的 稳定性。没有胆固醇，细胞膜会解体。 PS.不同生物膜有各自特殊的脂类组成。哺乳动物细胞膜上富含胆固醇和糖脂，线粒体膜内富含心磷脂；大肠杆菌质膜则不含胆固醇。
3．糖脂主要位于质膜的非胞质面 糖脂含量占膜脂总量5%以下，遍布原核、真核细胞表面 细菌和植物的糖脂均是甘油磷脂衍生物，一般是磷脂酰胆碱PC 衍生来 动物糖脂都是鞘氨醇衍生物，称为鞘糖脂，糖基取代磷脂酰胆碱，成为极性头部 已发现40多种糖脂，区别在于极性头部不同，由1至几个糖残基构成 ?最简单的糖脂是脑苷脂，极性头部只是一个半乳糖/葡萄糖残基 ?最复杂的糖脂是神经节苷脂，极性头部有七个糖残基；在神经细胞膜中最丰富，占总膜 脂5%~10% ?脂质体（lipidsome）可以作运载体 （二）膜蛋白以多种方式与脂双分子层结合 又称含量作用力特点 膜内在蛋白穿膜蛋白70%~80% 范德华力α-螺旋构象/β-筒孔蛋白 膜外在蛋白外周蛋白20%~30% 非共价键水溶性 脂锚定蛋白脂连接的蛋白共价键运动性增大 1.内在膜蛋白 ?又称跨膜蛋白，占膜蛋白总量70%~80%；分单次跨膜、多次跨膜、多亚基跨膜三种类 型 ?跨膜区域20~30个疏水氨基酸残基，通常N端在细胞外侧 ?内在膜蛋白跨膜结构域与膜脂结合区域，作用方式：①疏水氨基酸形成α-螺旋，跨膜 并与脂双层脂肪酸链通过范德华力相互作用②某些α-螺旋外侧非极性，内侧是极性链，形成特异性畸形分子的跨膜通道 ?多数跨膜区域是α-螺旋，也有以β-折叠片多次穿膜形成筒状结构，称β-筒，如孔蛋 白(porin) 2.外在膜蛋白 又称外周蛋白，占膜蛋白总量20%~30%；完全在脂双层之外，胞质侧或胞外侧，通过非共价键附着膜脂或膜蛋白 胞质侧的外周蛋白形成纤维网络，为膜提供机械支持，也连接整合蛋白，如红细胞的血影蛋白和锚蛋白 外周蛋白为水溶性蛋白，与膜结合较弱，改变溶液离子浓度或pH，可分离它们而不破坏膜结构 3.脂锚定蛋白 ①一种位于膜的两侧，蛋白质直接以共价键结合于脂类分子；此种锚定方式与细胞恶变有关 ②还有糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(GPI)，通过蛋白质C端与磷脂酰肌醇连接的糖链共价结合脂锚定蛋白在膜上运动性增大（侧向运动），有利于结合更多蛋白，有利于更快地与胞外蛋白结合、反应 GPI-锚定蛋白分布极广，100种以上，如多种水解酶、免疫球蛋白、细胞黏附分子、膜受体等 4.去垢剂（detergent） 离子型去垢剂：SDS十二烷基磺酸钠引起蛋白质变性 非离子型去垢剂：Triton X-100 对蛋白质比较温和 （三）膜糖类覆盖细胞膜表面 细胞膜的糖类，占质膜重量2%~10%； ①大多以低聚糖或多聚糖共价结合膜蛋白，形成糖蛋白（糖蛋白中的糖基化主要发生在天冬酰胺（N-连接），其次是丝氨酸和苏氨酸（O-连接）残基上）；
细胞膜的物质转运功能 液态镶嵌模型学说——细胞膜是以液态的脂质双分子层为骨架，其中镶嵌着不同生理功能的蛋白质。 （一）单纯扩散 1.概念：脂溶性小分子物质由膜的高浓度区一侧向膜的低浓度区一侧顺浓度差跨膜的转运过程称为单纯扩散。 2.转运物质：除O2、CO2、NO、CO、N2等气体外，还有乙醇、类固醇类激素、尿素等。 3.特点： ① 顺浓度差，不耗能； ② 无需膜蛋白帮助； ③ 最终使转运物质在膜两侧的浓度差消失。 （二）易化扩散 是指某些非脂溶性或脂溶性较小的物质，在特殊蛋白的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。 1.以载体蛋白为中介的易化扩散（载体转运）： ◇例子“血液中的葡萄糖和氨基酸进入到组织细胞” ◇特点： （1）载体蛋白质有结构特异性； （2）饱和现象； （3）竞争性抑制。
2.以通道为中介的易化扩散（通道转运）： 主要通过通道蛋白质（简称通道）进行的。其转运物质的能力受膜两侧电位差或化学物质的影响，故有电压门控通道和化学门控通道之分。 ◇特点： （1）相对特异性； （2）无饱和性； （3）有开放、失活、关闭不同状态。 ◇例子：Na+、K+、Ca2+等都经通道转运。 Na+通道阻断剂——河豚毒素 K+通道阻断剂——四乙铵 Ca2+通道阻断剂——异搏定 （三）主动转运 1.概念：主动转运是指细胞通过本身的耗能过程，在细胞膜上特殊蛋白质（泵）的协助下，将某些物质分子或离子经细胞膜逆浓度梯度或电位梯度转运的过程。 2.钠泵的本质 钠泵就是镶嵌于细胞膜上的Na+-K+依赖式ATP酶。 Na+-K+依赖式ATP酶（钠泵）
3.钠泵活动的生理意义： ①由钠泵形成的细胞内高K+和细胞外的高Na+，这是许多代谢反应进行的必需条件。 ②维持细胞正常的渗透压与形态。 ③它能建立起一种势能贮备。这种势能贮备是 可兴奋组织具有兴奋性的基础，这也是营养物质（如葡萄糖、氨基酸）逆浓度差跨膜转运的能量来源。 4.主动转运的类型 （1）原发性主动转运是指直接利用ATP的能量逆浓度差和电位差对离子进行的主动转运过程。 原发性主动转运是人体最重要的物质转运形式，除钠泵外，还有Ca2+泵（或称Ca2+-Mg2+依赖式ATP酶）、H+泵（质子泵）和碘泵等。 （2）继发性主动转运指物质逆浓度梯度转运所需的能量不是直接来自ATP，而是来自膜外的高势能。 如：“小肠吸收葡萄糖和氨基酸、肾小管重吸收葡萄糖和氨基酸为继发性主动转运” ※转运的都是小分子物质 （四）出胞和入胞 大分子物质或物质团块进出细胞的过程。
物质运输 1、将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体（即植物细胞中细胞壁以内的部分）的体积变化趋势如图所示，下列叙述正确的是（） A. 0～4h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内 B. 0～1h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等 C. 2～3h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压 D. 0～1h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压 2、如图表示一中间隔以半透膜（只允许水分子通过）的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液．然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶 前后A、B两侧液面的变化是（） A. 加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并高于A侧高度 B. 加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并等于A侧高度 C. 加酶前后A、B两侧液面不变 D. 加酶前A、B两侧液面不变，加酶后B侧上升并高于A 侧高度 3、下图为研究渗透作用的实验装置,漏斗内溶液()和漏斗外溶液()为两种不同浓度的蔗糖溶液,且,漏斗内外起始液面一致(半透膜允许水分子和葡萄糖通过,不允许蔗糖分子通过)。有关说法正确的是() A.渗透平衡时和浓度的大小关系为 B.液面不再上升时相同时间内从漏斗进入烧杯中的水与从烧 杯进入漏斗内的水的量相同 C.前期漏斗内液面能不断上升是因为水分子只能从烧杯进入 漏斗,而不能从漏斗内进入烧杯 D.若将和换成两种与以上蔗糖质量浓度相同的葡萄糖溶液,则不变
4、用物质的量浓度为2mol?L-1的乙二醇溶液和2mol?L-1的蔗糖溶液分别浸泡某种植物细胞，观察质壁分离现象，得到其原生质体体积变化情况如图所示．下列表述中正确的是（） A. 该细胞可能是某种植物根尖分生区的细胞 B. AB段曲线表明细胞液浓度在逐渐增大 C. BC段表明该细胞开始因失水过多而逐渐死亡 D. 用一定浓度的KNO3溶液，可得到类似蔗糖 溶液的结果 5、科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时，做了下述实验：先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na，不久可测得神经纤维周围溶液中存在24Na．如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP，测得周围溶液中24Na的量如图所示．据图作出下列推断， 错误的是（） A. 加入某药物后，溶液中24Na的量不再增加 B. 加入ATP后，细胞中24Na的量减少 C. “某药物”的作用机理是抑制ATP水解 D. “某药物”的作用机理是抑制细胞呼吸 6、如图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，下列表述正确的是被转运分子的 浓度转运速率（） A. 脂溶性小分子物质不能通过方式a运输 B. 与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面 C. 方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D. 抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响被转运分子的 浓度转运速率 7、图甲和乙反映物质进出细胞的两类方式.下列叙述正确的是（） A. 抑制细胞呼吸，对图甲所示类型无影响，而对图乙类型有影响 B. 依物质浓度梯度，只要顺浓度梯度的运输就是图甲类型中的自由扩 散 C. 依是否需要载体蛋白，需要载体蛋白的运输就是图甲类型中的协助 扩散 D. 依跨膜的层数，跨膜层数为0的就是胞吞或胞吐
2018年高考真题及模拟试题分项解析 专题02 细胞的物质运输与代谢 1．（2018北京卷，1）细胞膜的选择透过性保证了细胞内相对稳定的微环境。下列物质中，以（自由）扩散方式通过细胞膜的是（） A．Na+ B．二氧化碳C．RNA D．胰岛素 【答案】B 【解析】一般Na+内流时属于协助扩散，Na+外流时属于主动运输，A错误；二氧化碳的运输属于自由扩散，B正确；RNA通过核孔进入细胞质，需要消耗能量，不是自由扩散，C错误；胰岛素是通过胞吐被分泌出细胞的，D错误。学/科**网 2．（2018海南卷，6）将水稻幼苗培养在含MgSO4的培养液中，一段时间后，发现营养液中Mg2＋和SO42-的含量下降，下列叙述不合理的是（） A．Mg2＋通过自由扩散进入根细胞 B．MgSO4必须溶解在水中才能被根吸收 C．根吸收的Mg2＋可以参与叶绿素的形成 D．降低温度会影响水稻根系对Mg2＋的吸收 【答案】A 3．（2018全国Ⅰ卷，3）下列有关植物根系吸收利用营养元素的叙述，错误的是（） A．在酸性土壤中，小麦可吸收利用土壤中的N2和NO3－ B．农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收 C．土壤微生物降解植物秸秆产生的无机离子可被根系吸收 D．给玉米施肥过多时，会因根系水分外流引起“烧苗”现象 【答案】A 【解析】植物根细胞从土壤中能吸收无机盐，但无机盐需以离子形成存在，所以N2不能直接吸收利用，A 错误；根细胞吸收矿质元素的方式是主动运输，主动运输需要消耗能量，农田适时松土能促进根系的有氧
呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供更多的能量，因此农田适时松土有利于农作物根细胞对矿质元素的吸收，B正确；土壤中微生物可以分解植物秸秆中的有机物，产生无机盐离子，从而可以被根系吸收，C正确；给玉米施肥过多时，会使土壤溶液浓度过高，大于根系细胞溶液的浓度，植物细胞失水，导致植物因失水而萎蔫，引起“烧苗”现象，D正确。 3．（2018全国Ⅲ卷，3）神经细胞处于静息状态时，细胞内外K+和Na+的分布特征是（） A．细胞外K+和Na+浓度均高于细胞内 B．细胞外K+和Na+浓度均低于细胞内 C．细胞外K+浓度高于细胞内，Na+相反 D．细胞外K+浓度低于细胞内，Na+相反 【答案】D 【解析】由于神经细胞处于静息状态时，膜主要对钾离子有通透性，造成钾离子通过协助扩散方式外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，产生内负外正的静息电位，随着钾离子外流，形成内负外正的电位差，阻止钾离子继续外流，故细胞外的钾离子浓度依然低于细胞内；当神经细胞受到刺激时，激活钠离子通道，使钠离子通过协助扩散方式往内流，说明膜外钠离子浓度高于膜内，据此判断，A、B、C错误，D正确。5．（2018全国Ⅱ卷，2）下列有关物质跨膜运输的叙述，正确的是（） A．巨噬细胞摄入病原体的过程属于协助扩散 B．固醇类激素进入靶细胞的过程属于主动运输 C．神经细胞受到刺激时产生的Na+内流属于被动运输 D．护肤品中的甘油进入皮肤细胞的过程属于主动运输 【答案】C 6．（2018浙江卷，10）ATP是细胞中的能量通货，下列叙述正确的是（） A．ATP中的能量均来自细胞呼吸释放的能量 B．ATP-ADP循环使得细胞储存了大量的ATP C．ATP水解形成ADP时释放能量和磷酸基团 D．ATP分子中的2个高能磷酸键不易断裂水解 【答案】C
第四章细胞膜与物质的穿膜运输 细胞膜：是包围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜。 内膜系统：除质膜外，细胞内还有丰富的膜结构，它们形成了细胞内各种膜性细胞器，如内质网、高尔基复合体、溶酶体、各种膜泡等，称为细胞的内膜系统。生物膜：质膜和细胞内膜系统的总称。 单位膜：生物膜因在电子显微镜下呈“两暗夹一明”的形态结构，又称为生物膜。脂质体：脂质分子在水环境中排列呈双层，两层分子的疏水尾部被亲水头部夹在中间，为了避免双分子层两端疏水尾部与水接触，其游离端往往能自动闭合形成充满液体的球状小泡。 孔蛋白：有些穿膜蛋白以β-折叠片层构象穿膜，在脂双层中围成筒状结构，称β筒，有些β筒在质膜上起运输蛋白的作用，称为孔蛋白，主要存在于线粒体、叶绿体和一些细菌的外膜。 膜内在蛋白（穿膜蛋白、整合蛋白）：占膜蛋白总量70-80%，两亲性分子，分为单次穿膜、多次穿膜和多亚基穿膜蛋白三种类型。 膜外在蛋白（周边蛋白）：占膜蛋白总量20-30%，是一类与细胞膜结合比较松散的不插入脂双层的蛋白质，分布在质膜的胞质侧或胞外侧。如红细胞的血影蛋白和锚蛋白。 脂锚定蛋白（脂连接蛋白）：可位于膜两侧，以共价键与脂双层内的脂分子结合。糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白（GPI）：位于质膜外的表面的一些蛋白质，通过与脂双层外层中磷脂酰肌醇分子相连的寡糖链共价键结合而锚定到质膜上，这些蛋白称为GPI 细胞外被（糖萼）：大多数真核细胞表面富含糖类的周缘区，现一般用来指与质膜相连接的糖类物质，即质膜中糖蛋白和糖脂向外表面延伸出的寡糖链部分，所以细胞外被实质上是质膜结构的一部分，基本功能是保护细胞抵御各种物理、化学性损伤。（不与质膜相连的细胞外覆盖物称为细胞外物质或胞外结构） 膜的不对称性：细胞膜中各种成分如膜脂，膜蛋白，膜糖，分布是不均匀的，包括种类和数量上都有很大差异。（如红细胞外层鞘磷脂SM最多，内层磷脂酰乙醇胺PE即脑磷脂最多） 脂双层的液晶态：脂双层作为生物膜的主体，它的组分既有固体分子排列的有序性，又有液体的流动性，这一两种特性兼有的居于晶态和液态之间的状态即液晶
2019-2020年高中生物《细胞膜的物质运输功能》教案2 中图版必修1 突破思路 本节的主要问题是说明物质进出细胞的穿膜运输以及膜泡运输的方式，认识细胞膜的物质运输功能，并学会使用显微镜观察植物细胞质壁分离和复原的过程；关键问题是区别单纯扩散、协助扩散和主动运输的穿膜运输方式。学生在上一节学习了细胞膜的结构与功能等内容，对细胞膜的基础知识有了一定的了解。 由于本节教材内容较抽象，在教学手段上应该充分运用示意图、模型，最好是结合动画的多媒体课件等直观手段，增加学生的感性认识，帮助学生对细胞膜控制物质运输功能的理解；在教学方法上，可引导学生结合具体事例进行探究，然后通过列表对比等方式，帮助学生认识穿膜运输与膜泡运输、被动运输与主动运输的区别。 通过探究实验，还要引导学生理解以下内容：渗透作用是水分子和其他溶剂分子通过半透膜的单纯扩散，完成渗透作用的结构基础是渗透系统。渗透系统的构成需两个条件：一是存在半透膜，二是在半透膜的两侧存在溶液体系。成熟的植物细胞是一个典型的渗透系统，首先成熟的植物细胞有大液泡，其原生质层（包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质）可看作一种半透膜（选择透过性膜），同时细胞液和其外界溶液存在着浓度差。当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞将渗透失水；反之，细胞将渗透吸水。 关于膜泡运输部分的教学，可从草履虫形成食物泡、变形虫吞食细菌、白细胞吞食病菌等学生较熟悉的事例引入，通过引导分析其形成过程，结合插图、动画，增强直观感受和学习兴趣。 规律总结 本节重点讲述细胞的穿膜运输以及膜泡运输的方式，认识细胞膜的物质运输功能，并学会使用显微镜观察植物细胞质壁分离和复原的过程；关键问题是区别单纯扩散、协助扩散和主动运输的穿膜运输方式。培养学生的观察能力、对于相似概念的区分能力。 相关链接__物质的穿膜运输与膜电位 不同方式的物质穿膜运输，其结果是产生并维持了膜两侧物质特定的浓度分布。对某些带电荷的物质，特别是对离子来说，就形成了膜两侧的电位差。插入细胞微电极便可测出细胞质膜两侧各种带电物质形成的电位差的总和，即膜电位。人们对神经元等可兴奋细胞的膜电位及其变化的机制进行了大量的研究，在静息状态下的膜电位称静息电位（resting potential），在刺激作用下产生行使通讯功能的快速变化的膜电位称动作电位（active potential）。 静息电位主要是由质膜上相对稳定的离子穿膜运输或离子流形成的。在多数细胞中静息电位的大小主要有Na+和K+在质膜两侧的浓度分布造成的，质膜对K+的通透性大于Na+是静息电位产生的主要原因，CI—甚至细胞中的蛋白质分子（一般静电荷为负值）对静息电位的大小也有一定的影响。Na+—K+泵对静息电位的相对恒定起重要的作用。 膜电位不仅与质膜对K+和Na+不同的通透性有关，而且与质膜的Na+、K+通道蛋白及Na+—K+泵等膜蛋白随膜电位变化有规律的关启有关，细胞膜膜电位具有重要的生物学意义，特别是在神经、肌肉等可兴奋细胞中，是化学信号或电信号引起的兴奋传递的重要方式。
第二章细胞的基本功能 细胞是人体结构和功能的基本单位，人体的一切生命活动都是在细胞功能的基础上进行的。只有了解细胞的基本功能，才能对人体以及各器官、系统生命活动规律有更深入的理解和认识。 第一节细胞的跨膜物质转运功能 细胞膜是一种具有特殊结构和功能的生物膜，它把细胞内外的物质分隔开，构成细胞的屏障，从而使细胞内成分相对独立和稳定，成为一个相对独立的功能单位。关于细胞膜的基本结构和组成，现在公认的是液态镶嵌模型。其基本内容是细胞膜以液态的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同功能的蛋白质。 一、单纯扩散 单纯扩散是指脂溶性小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓 度一侧转运的过程。由于细胞膜的基架是脂质双分子层，因此，人体体液中的脂溶性物质（如氧气、二氧化碳、一氧化氮等）可以单纯依靠浓度差进行跨细胞膜转运。 跨膜转运物质的多少以通量表示，其大小取决于两方面的因素： ①细胞膜两侧该物质的浓度差，这是物质扩散的动力，浓度差愈大，扩散通量也愈大； ②该物质通过细胞膜的难易程度，即通透性的大小，细胞膜对该物质的通透性减小时，扩散通量也减小。 ※水分子虽然是极性分子，但它的分子极小，又不带电荷，故膜对它是高度通透的。另外，水分子还可通过水通道跨膜转运。 二、易化扩散 水溶性物质则不能直接通过细胞膜，它们必须借助细胞膜上某些物质的帮助才能通过。水溶性或脂溶性很小的小分子物质在膜蛋白
的帮助下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程，称为易化扩散。根据参与的膜蛋白不同，将易化扩散分为两种，即经载体的易化扩散和经通道的易化扩散。“载体”和“通道”都是一些贯穿脂质双分子层的镶嵌蛋白质。 1.经载体的易化扩散载体能在细胞膜的一侧与被转运物质相结合，通过本身构型改变而将物质运至膜的另一侧。如葡萄糖、氨基酸等物质就是由相应的载体转运的。 经载体的易化扩散有三个特点：①特异性：一种载体一般只转运某一种物质，如葡萄糖载体只能转运葡萄糖，氨基酸载体只能转运氨基酸；②饱和性：当被转运物质增加到一定限度时，转运量不随之增加，这是由于载体数量有限的缘故；③竞争性抑制：如果一个载体可以同时运载A和B两种物质，而且物质通过细胞膜的总量又是一定的，那么当A物质扩散量增多时，B物质的扩散量必然会减少，这是因为量多的A物质占据了更多的载体的缘故。 2.经通道的易化扩散通道像贯通细胞内外并带有闸门装置的管道，开放时允许被转运的物质通过，关闭时物质转运停止（图2-3）。各种离子的易化扩散主要是通过这种方式进行的。现已确定，细胞膜上的离子通道有Na↑+通道、K↑+通道、Ca↑（2+）通道等，它们可分别让不同的离子通过。 离子通道的特征主要是： ①离子选择性。即离子通道的活动表现出明显的对离子的选择性，每一种离子通道都对一种或几种离子有较大的通透性，而其它离子则不易或不能通过。
专题练习三细胞基本结构和物质运输 1、细胞学说的内容不包括( ) A．一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞及其代谢产物所构成 B．细胞是一个相对独立的单位，是具有生命的有机体 C．新细胞可以从老细胞产生 D．细胞是一切生物结构和功能的基本单 2、下列生物中属于原核生物的一组是（） ①蓝藻②酵母菌③草履虫④发菜⑤水绵⑥根霉菌⑦葡萄球菌⑧链球菌 A．①④⑦⑧B．①②⑥⑧C．①③④⑦D．①②⑥⑦⑧ 3、细胞是生命活动的基本单位，能够说明细胞结构和功能高度统一的是A．卵细胞体积较大，有利于和周围环境进行物质交换 B．哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，有利于细胞分裂 C．小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有利于能量供应 D．效应T细胞内高尔基体发达，有利于抗体的合成和分泌 4、组成细胞膜的主要成分是 A．脂质（磷脂）和多糖B．蛋白质和多糖 C．脂质（磷脂）和蛋白质D．核酸和蛋白质 5、从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂处理后出现紫色，若加入斐林或班氏试剂并加热，出现砖红色，该成分是（）
A．糖脂B．磷脂C．糖蛋白D．脂蛋白 6、研究细胞膜常用的材料是 A．变形虫B．蛙成熟的红细胞 C．受精卵D．哺乳动物成熟的红细胞 7、下列哪项不是细胞膜的功能（） A．具有保护细胞的作用B．与细胞的物质交换关系密切C．与细胞的遗传有重要关系D．细胞之间的信息交流 8、下列生理活动与生物膜功能无直接关系的是 A．肠腺分泌肠肽酶B．葡萄糖分解产生丙酮酸 C．吞噬细胞吞噬细菌D．受精作用的完成9、细胞膜的功能特性和结构特性分别是（） A．流动性、选择透过性B．选择透过性、流动性 C．流动性、流动性D．选择透过性、选择透过性 10、下列生理过程中，存在生物膜融合现象的一组是（） ①获得杂交瘤细胞②神经递质的释放③卵细胞与精子的受精作用 ④氧气进入细胞的线粒体中⑤胰岛B细胞分泌胰岛素 A．①②③④B．①②③⑤C．③④⑤D．①③⑤ 11、下列有关植物细胞的叙述，正确的是
第二节细胞的物质运输功能 一、教学目标 1．说明物质进出细胞的方式。 2．观察植物细胞质壁分离和复原的过程，发展学生独立完成实验的能力。 3．通过细胞膜结构和功能的学习，形成生物体结构和功能相统一的观点。 二、重点难点 重点：1．明确细胞膜运输物质的方式及其对细胞生命活动的重要意义。 2．理解并能区别不同的跨膜方式。 3．通过探究植物细胞质壁分离和复原的活动，理解渗透作用的原理及其发生的条件。理解成熟植物细胞的渗透系统的构成。 难点：1．区别物质跨膜运输的三种方式并理解其重要意义。 2．渗透作用的原理及其应用。 三、板书设计 一、穿膜运输 1.被动运输： 单纯扩散 协助扩散 2.主动运输 二、膜胞运输 1.内吞 吞噬 胞饮 2.外排 四、教学过程 导入：上节我们学习了细胞膜的结构和功能，让我们回忆一下（学生回答），那细胞膜具有控制物质运输的功能，物质通过细胞膜进入细胞的方式是什么呢？今天我们就学习一下细胞膜上的物质运输的方式。 细胞膜上的运输方式分为两大类，一类是穿膜运输，物质直接穿过细胞膜结构完成的，包括被动运输和主动运输，一类是膜泡运输。我们首先介绍一下穿膜运输 一．穿膜运输 1.被动运输 单纯扩散：按照一般扩散的原理，从分子密度高的地方向密度低的地方运动，此过程中不消耗能量，不需要载体蛋白，“动力”来自与浓度差。水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散也称渗透作用，其结构基础是身渗透系统。 通过探究实验，还要引导学生理解以下内容：渗透作用是水分子或其他溶剂分子通过半透膜的单纯扩散，完成渗透作用的结构基础是渗透系统。渗透系统的构成需两个条件：一是存在半透膜。二是在半透膜的两侧存在溶液体系。成熟的植物细胞是一个典型的渗透系统，首先成熟的植物细胞有大液泡，其原生质层(包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质)可看作一种半透膜(选择性透过膜)，同时细胞液和其外界溶液存在着浓度差。当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞将渗透失水；反之，细胞将渗透吸水关于膜泡运输部分的教学，可从草履虫形成食物泡、变形虫吞食细菌、白细胞吞食病菌等学生比较熟悉的事例引入，通过引导分析其形成过程，结合插图、动画，增强直观感受和学习兴趣。
细胞膜的基本结构和物质转运功能 第二章细胞的基本功能 细胞是人体和其他生物体的基本结构单位。体内所有的生理功能和生化反应，都是在细胞及其产物（如细胞间隙中的胶原蛋白和蛋白聚糖）的物质基础上进行的。一百多年前，光学显微镜的发明促成了细胞的发现。此后对细胞结构和功能的研究，经历了细胞水平、亚细胞水平和分子水平等具有时代特征的研究层次，从细胞这个小小的单位里揭示出众多生命现象的机制，积累了极其丰富的科学资料。可以认为，离开了对细胞及构成细胞的各种细胞器的分子组成和功能的认识，要阐明物种进化、生物遗传、个体的新陈代谢和各种生命活动以及生长、发育、衰老等生物学现象。要阐明整个人体和各系统、器官的功能活动的机制，将是不可能的。事实上，细胞生理学和分子生物学的实验技术和理论，已经迅速地向基础医学和临床医学各部门渗透。因此，学习生理学应由细胞生理开始。 细胞生理学的主要内容包括：细胞膜和组成其他细胞器的膜性结构的基本化学组成和分子结构；不同物质分子或离子的跨膜转运功能；作为细胞接受外界影响或细胞间相互影响基础的跨膜信号转换功能；以不同带电离子跨膜运动为基础的细胞生物电和有关现象；以及肌细胞如何在细胞膜电变化的触发下出现机械性 收缩活动。 第一节细胞膜的基本结构和物质转运功能 一切动物细胞都被一层薄膜所包被，称为细胞膜或质膜（plasma membrane），它把细胞内容物细胞周围环境（主要是细胞外液）分隔开来，使细胞能相对地独立于环境而存在。很明显，细胞要维持正常的生命活动，不仅细胞的内容物不能流失，而且其化学组成必须保持相对稳定，这就需要在细胞和它所和的环境之间有起屏障作用的结构；但细胞在不断进行新陈代谢的过程中，又需要经常由外界得到氧气和营养物质。排出细胞的代谢产物，而这些物质的进入和排出，都必须经过细胞膜，这就涉及到物质的跨膜转运过程。因此，细胞膜必然是一个具有特殊结构和功能的半透性膜，它允许某些物质或离子有选择的通过，但又能严格地限制其他一些物质的进出，保持了细胞内物质成分的稳定。细胞内部也存在着类似细胞膜的膜性结构。组成各种细胞器如线粒体、内质网等的膜性部分，使它们与一般胞浆之间既存在某种屏障，也进行着某些物质转运。 膜除了有物质转运功能外，还有跨膜信息传递和能量转换功能，这些功能的机制是由膜的分子组成和结构决定的。膜成分中的脂质分子层主要起了屏障作用，而膜中的特殊蛋白质则与物质、能量和信息的跨膜转运和转换有关。 一、膜的化学组成和分子结构 从低等生物草履虫以至高等哺乳动物的各种细胞，都具有类似的细胞膜结构。在电镜下可分为三层，即在膜的靠内外两侧各有一条厚约2.5nm的电子致密带，中间夹有一条厚2.5nm的透明带，总厚度约7.0~7.5nm左右这种结构不仅见
第四章细胞膜与物质的穿膜运输 一、名词解释 1.脂质体( liposome) 2.囊泡运输( vesicular transport) 3.流动镶嵌模型( fluid mosaic model) 4.脂筏(lipid rafts) 5.主动运输 (active transport) 6.易化扩散( facilitated diffusion) 7.协同运输( cotransport) 8.受体介导的胞吞作用( receptor-mediated endocytosis) 9.简单扩散( simple diffusion) 10.被动运输(passive transport) 11.单位膜( unit membrane) 12.连续性分泌( continuous secretion) 13.受调分泌( regulated secretion) 二、单项选择题 1.生物膜的主要化学成分是 A.蛋白质与核酸 B.蛋白质与脂类 C.蛋白质与糖类 D.糖脂 E.糖蛋白 2.乙酰胆碱的出胞方式是 A.受调分泌 B.固有分泌 C.被动运输 D.易化扩散 E.离子通道扩散 3.蛋白聚糖的出胞方式是 A.固有分泌 B.受调分泌
C.协同运输 D.易化扩散 E.离子通道扩散 4.膜脂分子最主要的运动方式是 A.侧向扩散 B.翻转运动 C.旋转运动 D.弯曲运动 E.伸缩振荡运动 5.细胞吞噬过程中参与伪足形成与伸出的蛋白质主要是 A.网格蛋白 B.微管蛋白 C.肌球蛋白 D.中间纤维 E.肌动蛋白 6.胞吞过程中,提供牵动质膜内陷的包被蛋白是 A.COPI蛋白 B.肌动蛋白 C.OPI蛋白 D.网格蛋白 E.肌球蛋白 7.在生理条件下,胆固醇对膜脂流动性的影响在于 A.增加膜的流动性 B.增加膜的稳定性 C.增加膜的无序性 D.增加膜的通透性 E.增加膜的选择性 8.葡萄糖穿红细胞膜的运输过程中载体蛋白发生 A.在脂双层中来回移动 B.可逆的构象改变 C.形成通道
细胞大小与物质运输的关系 一、实验背景资料 学生通过探究细胞大小，即细胞表面积与体积之比与物质运输效率之间的关系，探讨细胞 不能无限长大的原因。但由于细胞太小，即使在显微镜下，也不方便观察物质运输的过程， 不能方便的得出细胞大小与物质运输的关系。因此，可 以利用模拟实验代替实物实验。用含酚酞琼脂块模拟细胞，NaOH模拟细胞运输的物质，是操 作简单方便，也能正确得出细胞大小与物质运输的关系。二、实验原理 本实验用琼脂块(内含酚酞试液)模拟细胞，用NaOH模拟被细胞吸收的物质，利用分子的扩散 来模拟细胞的物质交换，利用颜色的反映来确认物质扩散的深度。 当NaOH与含有酚酞的琼脂块相遇时，其中的酚酞就会变成紫红色。从琼脂块的颜色变化情况就能反映NaOH扩散进入琼脂块的深度。通过计算在相同时间内物 质扩散的体积与总体积之比，可得知细胞表面积、体积之比与细胞代谢、物质 运输效率之间的关系，进而理解细胞不能无限长大的原因。 酚酞遇NaOH变色的原理：酚酞是一种有机弱酸，它在酸性溶液中，H+浓度较高时，形成无色分子。但随着溶液中H+浓度的减小，OH-浓度的增大，酚酞结构发生改变，并进一步电离成红色离子。 从离解平衡式可以看出，当溶液由酸性变化到碱性，平衡向右方移动，酚酞由酸式色转 变为碱式色，溶液由无色变成红色；反之，由红色变成无色。这个转 变过程是一个可逆过程，如果溶液中H+浓度增加，上述平衡向反方向移动，酚酞又变成了无色分子。因此，酚酞在酸性溶液里呈无色，当溶液中H+浓度降低，OH-浓度升高时呈红色。酚酞的变色范围是pH8.0～10.0。 三、实验材料及器具 1.实验材料 （一）3x3x6的含酚酞的琼脂块。 制作方法：称取9.75g琼脂置于500ml蒸馏水中，加热使其融化。称取0.15克酚酞置于33毫升95%乙醇溶液中，待琼脂温度降为80度时量取16.5ml酚酞试剂加入，璃棒搅拌均匀。将含酚酞的琼脂冷却到60度时倒入烧杯中，在室温下，琼脂冷却后即可。 2.实验药品 （一）质量分数为0.1%的NaOH溶液配制方法：①准确称取0.5g的NaOH固体；②将NaOH固体加入烧杯中，加入499.5ml蒸馏水。蒸馏水不能一次加完。③待NaOH固体完全溶解后，把其转入试剂瓶中，并且用2步中剩余的蒸 馏水洗玻璃棒和烧杯，洗三次，将蒸馏水全部用完，并把每次洗后的溶液也转入瓶中。 ④贴上标签，塞上瓶塞。将溶液摇匀，备用。（二）95%的乙醇溶液用途：酚酞为 白色或微带黄色的细小晶体，难溶于水而易溶于酒精。因此通常把酚酞配制成酒精溶液 使用。 （三）酚酞试剂 配制方法：称取0.15g酚酞于烧杯中，再用量筒量取33ml95%乙醇溶液，充分溶解。（具体步骤参照0.1%NaOH溶液的配制步骤） 3.实验仪器 （一）制作琼脂块：电子天平、电炉、玻璃棒、500ml烧杯、50ml量筒（二）
胞物质的运输 科学家研究细胞膜结构的历程是从物质跨膜运输的现象开始的，分析成分是了解结构的基础，现象和功能又提供了探究结构的线索。人们在实验观察的基础上提出假说，又通过进一步的实验来修正假说，其中方法与技术的进步起到关键的作用 成分：磷脂和蛋白质和糖类 结构：单位膜(三明治)→流动镶嵌模型 细胞膜特性结构特点：具有相对的流动性 生理特性：选择透过性(对离子和小分子物质具选择性) 保护作用 功能控制细胞内外物质交换 细胞识别、分泌、排泄、免疫等 一、物质跨膜运输的实例 1.水分 条件浓度外液>细胞质/液外液<细胞质/液 现象动物失水皱缩吸水膨胀甚至涨破 植物质壁分离质壁分离复原 原理外因水分的渗透作用 内因原生质层与细胞壁的伸缩性不同造成收缩幅度不同 结论细胞的吸水和失水是水分顺相对含量梯度跨膜运输的过程 渗透现象发生的条件：半透膜、细胞内外浓度差 渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。 半透膜：指一类可以让小分子物质通过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。 质壁分离与复原实验可拓展应用于：(指的是原生质层与细胞壁) ①证明成熟植物细胞发生渗透作用;②证明细胞是否是活的; ③作为光学显微镜下观察细胞膜的方法;④初步测定细胞液浓度的大小; 2.无机盐等其他物质 ①不同生物吸收无机盐的种类和数量不同。 ②物质跨膜运输既有顺浓度梯度的，也有逆浓度梯度的。 3.选择透过性膜
可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过的膜。 生物膜是一种选择透过性膜，是严格的半透膜。 二、流动镶嵌模型 1.要点 ①磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，但这个支架不是静止的，它具有流动性。 ②蛋白质镶嵌、贯穿、覆盖在磷脂双分子层上，大多数蛋白质也是可以流动的。 ③天然糖蛋白蛋白质和糖类结合成天然糖蛋白，形成糖被具有保护、润滑和细胞识别等 2.与单位膜的异同 相同点：组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质 不同点：①流：蛋白质的分布有不均匀和不对称性;强调组成膜的分子是运动的。 ②单：蛋白质均匀分布在脂双层的两侧;认为生物膜是静止结构。 三、跨膜运输的方式 例子方式浓度梯度载体能量作用 水、甘油、气体、乙醇、苯自由扩散顺××被选择吸收的物质从高浓度的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运 葡萄糖进入红细胞协助扩散 进入红细胞的钾离子主动运输逆能保证活细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要 的物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞要害的物质。 大分子或颗粒：胞吞、胞吐 四、小结 组成决定 磷脂分子+蛋白质分子结构功能(物质交换) 具有 导致保证体现 运动性流动性物质交换正常选择透过性 成分组成结构，结构决定功能。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的，因此决定了由它们构成的细胞膜的结构具有一定的流