2019-2020年高三生物一輪復習 2.5細胞膜 生物膜的流動鑲嵌模型 物質跨膜運輸的方式教學案 新人教版.doc

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2019-2020年高三生物一輪復習 2.5細胞膜 生物膜的流動鑲嵌模型 物質跨膜運輸的方式教學案 新人教版 1．涵蓋范圍 本單元包括必修1中第三、四兩章內容，即細胞的基本結構和物質的輸入、輸出兩大方面內容。 2．考情分析 (1)考查力度：所占分值2～10分。 (2)考查內容 ①細胞膜的結構與功能 以細胞膜的圖解作載體，綜合考查細胞膜的組成成分、結構、結構特點、功能、功能特性、物質進出細胞的運輸方式等知識。 ②細胞吸水和失水的原理及應用 關注對滲透作用原理的相關實驗設計，滲透作用原理的實踐應用。 (3)考查題型 ①以圖解形式考查動植物細胞亞顯微結構和細胞膜結構、分泌蛋白合成、分泌過程。 ②以曲線形式考查跨膜運輸方式。 ③以實驗設計題考查質壁分離和復原。 3．復習指導 (1)復習線索：①以動植物細胞亞顯微結構圖解為紐帶，系統(tǒng)復習細胞壁、細胞膜、細胞質和細胞核的結構與功能。②以物質進出細胞為主線，系統(tǒng)復習細胞膜的結構功能及物質輸入、輸出的比較。 (2)復習方法 ①列表比較法：物質的輸入和輸出方式的比較。 ②圖示法：動植物細胞的亞顯微結構圖，細胞膜、分泌蛋白的合成與分泌及質壁分離和質壁分離復原圖解。 第5講　細胞膜——系統(tǒng)的邊界　生物膜 的流動鑲嵌模型　物質跨膜運輸的方式 [考綱要求]　1.細胞膜系統(tǒng)的結構和功能(Ⅱ)。2.物質出入細胞的方式(Ⅱ)。 一、細胞膜的成分和功能 1．成分(判一判) (1)細胞膜由蛋白質、磷脂和糖類組成，主要成分為脂質 (　　) (2)功能越復雜的細胞膜，蛋白質的種類和數量越多 (　√　) (3)脂質中的磷脂和膽固醇都是組成膜的成分 (　√　) (4)線粒體內膜和外膜上蛋白質成分相等 (　　) 2．功能 (1)將細胞與外界環(huán)境分隔開，保障細胞內部環(huán)境的相對穩(wěn)定。 (2)控制物質進出細胞，如圖 (3)進行細胞間的信息交流 ①通過化學物質傳遞信息，如圖 ②通過細胞膜直接接觸傳遞信息，如圖 ③通過細胞通道傳遞信息，如高等植物細胞的胞間連絲。如圖 [解惑]　植物細胞最外層是細胞壁，其主要成分是纖維素和果膠。細胞壁不具有生命活性，而且是全透性的，因此植物細胞“系統(tǒng)的邊界”是細胞膜而不是細胞壁。 二、對生物膜結構的探索歷程 [連一連] 三、流動鑲嵌模型的基本內容 1．結構模型 2．結構特點 (1)特點：具有一定的流動性。 (2)原因：組成膜的蛋白質和脂質大都是運動的。 [技巧]　糖蛋白分布在膜的外表面，細胞識別主要與膜外側的糖蛋白有關?？筛鶕堑鞍椎姆植迹袛嗉毎さ膬韧鈧?。 [解惑]　(1)不同種類的細胞，細胞膜的成分及含量不完全相同，如動物細胞膜中含有一定量的膽固醇，而植物細胞膜中含量很少或沒有。 (2)細胞在不同時期，細胞膜的成分及含量也會發(fā)生變化，如癌細胞的糖蛋白減少，則在細胞膜上產生甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)等物質。 四、物質出入細胞的方式 [連一連] [解惑]　(1)物質跨膜運輸(自由擴散、協(xié)助擴散、主動運輸)體現了生物膜的選擇透過性；大分子物質和顆粒性物質的胞吞、胞吐體現了生物膜的流動性。 (2)物質能否通過細胞膜，是根據細胞生命活動的需要，并不完全取決于物質分子的大小。 考點一　分析細胞膜的成分、結構特點及功能特性的鑒定 1.磷脂分子是構成生物膜的重要成分，其結構示意圖(如右圖)。 (1)組成磷脂分子的元素有C、H、O、N、P。 (2)若單層磷脂分子層水界面排列如下圖，請完善攪拌后的圖。 2．完善細胞膜成分、結構及功能網絡圖并思考。 (1)流動性和選擇透過性的原理分別是什么？ 答案　流動性的原理：構成膜的磷脂分子和蛋白質分子大多數是運動的；選擇透過性的原理：膜上的載體蛋白的種類和數量。 (2)二者之間的區(qū)別和聯(lián)系分別是什么？ 答案?、賲^(qū)別：流動性是生物膜的結構特點，選擇透過性是生物膜的功能特性。 ②聯(lián)系：流動性是選擇透過性的基礎，只有膜具有流動性，才能表現出選擇透過性。 3．有關細胞膜的成分及功能特性的實驗探究或鑒定。 (1)組成成分的鑒定 ①實驗：用溶解脂質的溶劑處理細胞膜，細胞膜被溶解；脂溶性物質能夠優(yōu)先通過細胞膜；磷脂酶處理細胞膜，細胞膜被破壞等都可說明細胞膜中含有脂質成分。 ②實驗：用蛋白酶處理細胞膜，膜被破壞；制備細胞膜樣液，用雙縮脲試劑鑒定，結果呈現紫色。則都說明細胞膜中含有蛋白質成分。 ③實驗：從細胞膜中提取某種物質，經非酶法處理后，加入雙縮脲試劑出現紫色；加入斐林試劑并加熱出現磚紅色沉淀，則說明該物質為糖蛋白 (2)結構及結構特點的鑒定 ①實驗：將膜結構中的磷脂分子提取出來，鋪在空氣—水界面上，測得磷脂占有面積是細胞膜面積的兩倍，則可說明細胞膜中磷脂分子為雙層。 ②實驗：采用熒光標記法，標記小鼠細胞與人細胞做如圖實驗。 上述實驗現象可說明：細胞膜具有一定的流動性。 (3)功能及功能特性的鑒定 ①實驗：將大量同種生物和親緣關系較遠的精子和卵細胞混合在一起，發(fā)現只有同種生物的精子和卵細胞才能結合，則說明細胞膜具有識別作用。 ②實驗：利用紅墨水處理正常玉米種子和煮熟的玉米種子，對比觀察處理后的兩種種子的胚細胞的顏色變化。該實驗可用于驗證細胞膜具有選擇透過性。 1.如圖為細胞的膜結構示意圖。下列敘述錯誤的是 (　　) A．細胞膜中的①與細胞識別有關 B．細胞膜中的②與細胞的選擇吸收有關 C．線粒體內膜中的②與ATP的合成有關 D．葉綠體類囊體薄膜中的②的活性與溫度有關 答案　A 解析　圖中①是磷脂分子，②是蛋白質分子，在細胞膜上與細胞識別有關的物質是糖蛋白，而不是磷脂分子，故A錯誤；蛋白質分子可能是載體蛋白，其與細胞的選擇吸收有關，故B正確；線粒體內膜中的②為與有氧呼吸有關的酶，其與ATP的合成有關，故C正確；葉綠體類囊體薄膜中的②為與光反應有關的酶，其活性受溫度影響，故D正確。 2．在蘿卜的紫色塊根細胞內，液泡中含有紫紅色的花青素。將塊根切成小塊放入清水中，水的顏色無明顯變化。若進行加溫，隨著水溫的升高，水的顏色逐漸變紫。其主要原因是 (　　) A．細胞壁在加溫過程中受到破壞 B．水溫升高，花青素的溶解度加大 C．加溫使細胞膜和液泡膜失去了控制物質進出的作用 D．加溫使水中的化學物質發(fā)生了反應 答案　C 解析　結合題干分析，當溫度升高時，細胞膜、液泡膜等功能發(fā)生改變，控制物質進出細胞的功能喪失。 [互動探究]　(1)若將題干中的清水改為一定量的鹽酸，現象是否相同？(2)若將蘿卜塊根細胞放入濃度較低的蔗糖溶液中，蔗糖分子能否進入液泡？ 提示　(1)相同　(2)不能 細胞膜的選擇透過性——植物對無機鹽的吸收 1．思路 2．結果與結論 同一植物對不同離子吸收情況不同，不同植物對同一離子吸收情況不同→細胞膜對離子吸收具有選擇透過性。 考點二　聚焦物質出入細胞的方式及影響因素 1．根據圖解確定物質跨膜運輸方式 2．物質出入細胞方式的綜合比較 項目 離子和小分子物質 大分子和顆粒性物質 自由擴散 協(xié)助擴散 主動運輸 胞吞 胞吐 運輸 方向 高濃度→低濃度 高濃度→低濃度 低濃度→高濃度 細胞外→細胞內 細胞內→細胞外 運輸 動力 濃度差 濃度差 能量 (ATP) 能量(ATP) 能量(ATP) 載體 蛋白 不需要 需要 需要 不需要 不需要 實例 水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等 紅細胞吸收葡萄糖等 K＋、Na＋等離子，小腸吸收氨基酸、葡萄糖等 白細胞吞噬病菌、變形蟲攝取食物顆粒等 各種分泌蛋白，如抗體、消化酶、蛋白質類激素等 易錯警示　有關物質出入細胞的8個“不要漏掉” (1)需要載體蛋白協(xié)助的運輸方式除主動運輸外不要漏掉協(xié)助擴散。 (2)消耗能量的運輸方式除主動運輸外不要漏掉胞吞和胞吐。 (3)從高濃度到低濃度的運輸方式除自由擴散外不要漏掉協(xié)助擴散，有些主動運輸也可以從高濃度到低濃度運輸。 (4)影響協(xié)助擴散運輸速率的因素除載體蛋白數量外不要漏掉濃度差。 (5)與主動運輸有關的細胞器除供能的線粒體外不要漏掉載體蛋白的合成場所——核糖體。 (6)運輸速率與O2濃度無關的運輸方式除自由擴散外不要漏掉協(xié)助擴散。 (7)胞吞(吐)的大分子物質穿過細胞膜的層數為0，因為該過程是通過膜的融合將物質轉入或轉出細胞的。 (8)RNA和蛋白質等大分子物質進出細胞核，是通過核孔，而不是通過胞吞、胞吐。 3．根據影響跨膜運輸因素的曲線確定運輸方式 (1)物質濃度 (2)氧氣濃度 3．如圖表示某生物膜結構，圖中A、B、C、D、E、F分別表示某些物質，a、b、c、d表示物質跨膜運輸的方式。下列相關敘述中，錯誤的是 (　　) A．該生物膜很可能是細胞膜，因為有糖蛋白D B．a～d中，屬于被動運輸的是b和c C．若該生物膜是肝細胞膜，進食6小時后，C代表的胰島素分泌量會增加 D．因為組成生物膜的分子都是運動的，所以生物膜具有流動性的結構特點 答案　C 解析　物質A、B、C、D分別是蛋白質、磷脂分子、細胞分泌物及糖蛋白，其中蛋白質和磷脂分子是構成生物膜的主要成分。因為具有糖蛋白，所以圖中的生物膜很可能是細胞膜。a和d方式中將物質由低濃度一側運至高濃度一側，且需要載體蛋白和ATP，所以這兩種運輸方式屬于主動運輸；b和c方式中將物質由高濃度一側運到低濃度一側，且不需要能量和載體蛋白，所以這兩種方式屬于被動運輸。進食6小時后，血糖濃度會相對較低，此時胰高血糖素分泌量會增加，而不是胰島素分泌量增加。因為組成生物膜的分子都是運動的，所以生物膜具有流動性的結構特點。 4.將某活組織放入適宜的完全營養(yǎng)液中，置于適宜的條件下培 養(yǎng)。培養(yǎng)液中甲、乙兩種離子的濃度保持相等且恒定，定期 測得細胞中兩種離子的含量，得到如圖所示曲線。據圖分析 下列敘述中正確的是 (　　) A．該組織的細胞吸收甲、乙兩種離子的方式分別是自由擴散和主動運輸 B．該組織細胞運輸離子甲的載體蛋白數量比運輸離子乙的數量多 C．兩種離子均只能從低濃度的一側運輸到高濃度的一側 D．曲線m～n段和a～b段表明兩種離子濃度的升高抑制了細胞的吸收 答案　B 解析　從圖中可以看出，甲、乙曲線隨時間的變化是：細胞內離子濃度超過細胞外離子濃度，因此對兩者的吸收都是主動運輸的方式，A項不正確；在相同的時間內，甲曲線表示的濃度高于乙曲線，說明甲離子的吸收速度快，主要原因是載體蛋白的數量相對較多，B項正確；可從圖中直接得出：細胞內濃度無論大于或小于細胞外濃度，細胞均能吸收離子，C項不正確；D項中曲線m～n段和a～b段兩種離子應該是處于平衡的狀態(tài)，是由于載體蛋白數量有限引起的，而不是抑制了細胞的吸收，D項不正確。 [互動探究]　(1)該實例能否說明細胞膜的功能特性——選擇透過性？為什么？(2)結合本題的選項來分析，如果甲的吸收方式一定是自由擴散，那么圖示的甲曲線該如何表示？ 提示　(1)能。從圖中可看出該組織對甲、乙兩種離子的吸收具有差異性。 (2)應從細胞內甲濃度曲線的起點開始上升，隨時間的推移，逐漸接近或等于細胞外濃度曲線，不會超過細胞外濃度曲線。 物質進出細胞的方式及特點的判斷方法 1．判斷物質進出細胞的方式 (1)根據分子大小與是否需要載體蛋白、能量 (2)根據運輸方向：逆濃度梯度的跨膜運輸方式是主動運輸。 2．不同因素對主動運輸的影響不同 由于主動運輸需要載體蛋白參與和消耗呼吸作用釋放的能量，因此抑制某載體蛋白活性，則只會導致以該載體蛋白轉運的物質運輸停止，對其他物質運輸不影響；但 抑制呼吸作用，所有以主動運輸跨膜的物質運輸都會受影響。 實驗四　“體驗制備細胞膜的方法”的實驗分析 完善該實驗的原理、步驟及現象 易錯警示　與細胞膜制備有關的4個注意點 (1)人的成熟紅細胞中沒有細胞核和眾多細胞器，可作為提取細胞膜的材料。 (2)取得紅細胞后應先用適量的生理鹽水稀釋，目的是：①使紅細胞分散開，不易凝集成塊；②使紅細胞暫時維持原有的形態(tài)。 (3)操作時載物臺應保持水平，否則易使蒸餾水流走。 (4)滴蒸餾水時應緩慢，邊滴加邊用吸水紙吸引，注意不要把細胞吸走，同時用顯微鏡觀察紅細胞的形態(tài)變化。 5．某同學欲獲得純凈的細胞膜，以研究其結構及功能。請你幫助設計一個簡易實驗。 (1)選取人體的________作為獲取純凈細胞膜的來源。 A．成熟紅細胞 B．神經細胞 C．白細胞 D．口腔上皮細胞 (2)將選取的材料放入__________中，一段時間后細胞將破裂。 (3)再用____________法獲得純凈的細胞膜，將膜成分分離提純后，用____________試劑可鑒定其中的蛋白質，具體現象是__________________。 答案　(1)A　(2)蒸餾水　(3)離心　雙縮脲　溶液變紫色  序號 錯因分析 正確答案 序號 錯因分析 正確答案 ① 沒有結合乙圖識別出葉綠體 A ② 答案不全，忽視了蛋白質也是染色質的主要成分 DNA和蛋白質 ③ 沒有看清A所表示的部分 磷脂雙分子層 ④ 不理解流動性和選擇透過性的區(qū)別 流動性 ⑤ 沒有理解在丙圖中B只表示蛋白質 氨基酸 ⑥ 表述范圍過寬，不準確 抗體或淋巴因子 教師備課資源(教師用書獨具) 1．細胞膜成分的比較 成分 在細胞膜構成中的作用 所占比例 蛋白質 蛋白質在細胞膜行使功能時起重要作用 約40% 脂質 磷脂是構成細胞膜的重要成分，在組成細胞膜的脂質中，磷脂最豐富，磷脂雙分子層是構成細胞膜的基本骨架 約50% 糖類 與細胞膜上的蛋白質結合成糖蛋白，分布在細胞膜的外表面，參與細胞間的識別作用 2%～10% 2.細胞間信息交流類型分析 多細胞生物體內的各個細胞不是孤立的，它們之間必須保持功能的協(xié)調，這種協(xié)調既依賴于細胞間物質和能量的交換，也依賴于細胞間的信息交流。細胞間信息交流的方式如下表所示： 比 較 通過“信息分子” 完成間接交流 兩細胞間 直接交流 經特殊通道 交流信息分子 方 式 通過體液的作用來完成的間接交流 相鄰細胞間直接接觸，通過與細胞膜結合的信號分子影響其他細胞，即細胞細胞 相鄰細胞間形成通道使細胞相互溝通，通過攜帶信息的物質來交流信息，即細胞通道細胞 圖 解 過程 或實 例 內分泌細胞分泌 激素進入 體液 體液運輸 靶細胞受體 信息 靶細胞 精子和卵細胞之間的識別和結合；效應T細胞與靶細胞間的識別 高等植物細胞之間通過胞間連絲相互連接，進行細胞間的信息交流 3.細胞膜的流動性和選擇透過性比較 細胞膜的流動性 細胞膜的選擇透過性 原 因 及 表 現 構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子都能進行相對運動，導致細胞膜的結構具有一定的流動性。例如細胞的胞吐作用和胞吞作用及載體蛋白的運動等 是指細胞膜對進出細胞的物質具有一定的選擇性，主要表現為：水分子可以自由通過，被選擇吸收的離子和小分子物質也可以通過，而其他的離子、小分子和大分子則不能通過 影響 因素 主要是溫度 主要是載體蛋白的種類和數量 二者 關系 流動性是細胞膜結構的固有屬性，無論細胞是否與外界發(fā)生物質交換，流動性總是存在的；而選擇透過性是對細胞膜生理特性的描述，這一特性只有在流動性基礎上，通過完成物質交換才能體現出來 4.驗證細胞膜的選擇透過性的實驗方法 (1)正常情況下紫色洋蔥細胞、各色各樣的花瓣顯現出顏色都是因為細胞液中有某種色素分子，當原生質層失活時，色素分子就會從細胞液中出來。如： (2)把不同植物培養(yǎng)在含有各種無機鹽離子的培養(yǎng)液中，一段時間后對溶液中各種離子濃度進行測量。如： 含不同無機鹽離子的溶液＋不同植物 5．影響跨膜運輸的因素 (1)影響自由擴散的因素：細胞膜內外物質的濃度差。 (2)影響協(xié)助擴散的因素 ①細胞膜內外物質的濃度差。 ②細胞膜上載體蛋白的數量。 (3)影響主動運輸的因素 ①載體蛋白：是細胞膜上的一類特殊蛋白質。 a．載體蛋白具有特異性，不同物質的載體蛋白不同，不同生物細胞膜上的載體蛋白的種類和數目也不同。 b．載體蛋白具有飽和現象，當細胞膜上的載體蛋白全部參與物質的運輸時，細胞吸收該載體蛋白運載的物質的速度不再隨物質濃度的增大而增大。 ②能量：凡能影響細胞內產生能量的因素，都能影響主動運輸，如氧氣濃度、溫度等。 6．小分子物質跨膜運輸方式的快速確認技巧 (1)是否消耗能量：只要運輸耗能就為主動運輸。 (2)是否逆濃度梯度：只要從低濃度到高濃度運輸，就是主動運輸。 (3)是否需要載體蛋白：不需要載體蛋白就是自由擴散，需要載體蛋白則通過濃度、能量進一步作出判斷。