第3节 物质跨膜运输的方式
问题导学
一、跨膜运输三种方式的比较
活动与探究1
1．填表（根据概念比较）
物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度→低浓度 __________ ________________
是否需要载体 不需要 ________ ________
是否消耗能量 ________ 不消耗 ________
2.分别说出A、B、C各代表哪种方式（根据示意图比较）。
3．教材P70问题探讨题中为什么有些物质不能直接通过脂双层？它们的运输方式可能是什么？
4．对问题探讨题中涉及的物质的运输方式，请举出实例。
迁移与应用1
如下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（ ）。
A．自由扩散 B．协助扩散
C．主动运输 D．被动运输
1．判断物质运输方式的方法
（1）
（2）根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
2．葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散，而进入其他细胞则是主动运输。
二、影响三种跨膜运输方式的因素
活动与探究2
根据以上材料并结合教材P71图47和P72图48，回答下列问题：
1．物质的脂溶性影响自由扩散的速率，自由扩散的速率与被转运物质的脂溶性存在怎样的关系？
2．用坐标曲线表示浓度差与自由扩散速率的关系。
3．列举影响协助扩散的因素。
4．以下是关于浓度差对协助扩散速率影响的坐标曲线，请分析曲线的成因。
5．钙主要以离子形式还是不溶于水的化合物形式被人体消化道吸收？以何种跨膜运输形式被吸收？列举影响钙吸收的因素。
迁移与应用2
下图中曲线a、b表示分子跨膜运输速率与O2浓度的关系，下列分析错误的是（ ）。
A．曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输
B．曲线a代表的分子跨膜运输一定不需要载体蛋白
C．曲线b转运速率达到饱和的主要原因是细胞膜上载体蛋白数量有限
D．温度可影响生物膜的流动性，从而对曲线a、b代表的转运速率均有影响
1．载体的化学本质及作用特点
（1）载体是细胞膜上的一类蛋白质，它具有特异性，不同物质的载体不同，不同生物细胞膜上的载体的种类和数量也不同。
（2）载体具有饱和现象，当细胞膜上的某物质的载体达到饱和时，细胞吸收该物质的速率不再随物质浓度的增大而增大。
2．影响物质跨膜运输的因素
（1）物质浓度（在一定浓度范围内，如下图）
（2）氧气浓度
（3）温度
温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，从而影响物质跨膜运输的速度。
3．易错提醒
胞吞和胞吐是颗粒状物质和大分子物质进出细胞的方式，不属于跨膜运输方式，不需要载体，但与细胞膜的流动性有关，且需要消耗能量。
答案：活动与探究1：
1．高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 需要 需要
不消耗 消耗
2．答案：自由扩散；协助扩散；主动运输。
3．答案：因为有些物质还需要载体和能量才能通过。协助扩散或主动运输。
4．答案：自由扩散：O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯（水、气体、脂溶性物质）等出入细胞。
协助扩散：红细胞吸收葡萄糖。
主动运输：小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等。
迁移与应用1：C 解析：从图中看，该离子跨膜进入根毛细胞由低浓度向高浓度运输，需要载体，且消耗能量，故其运输方式应是主动运输。
活动与探究2：
1．答案：自由扩散的速率与被转运物质的脂溶性存在正相关的关系。
2．答案：
3．答案：被转运物质分子的大小、载体数量、浓度差等。
4．答案：浓度差是协助扩散的动力，随浓度差的增加协助扩散的速率增加，达到一定的值后，由于载体的数量有限，协助扩散的速率不再增加。
5．答案：以离子形式、主动运输方式被吸收。影响钙吸收的因素包括：载体的数量、ATP的供应量、细胞呼吸的速率以及影响细胞呼吸速率的一切因素。
迁移与应用2：B 解析：由图判断曲线a代表被动运输，曲线b代表主动运输。被动运输包括自由扩散和协助扩散，协助扩散需要载体蛋白。物质运输与膜的流动性有关，膜的流动性的速率与温度有关。
当堂检测
1．丙氨酸进入小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞的共同点是（ ）。
A．需要载体，消耗能量 B．需要载体，不消耗能量
C．不需要载体，消耗能量 D．不需要载体，不消耗能量
2．甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细胞，如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，并维持其他条件不变，则（ ）。
A．甲运输被促进 B．乙运输被促进
C．甲运输被抑制 D．乙运输被抑制
3．对以下概念图的分析正确的是（ ）。
A．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．大分子物质只有通过①所示的过程才能进入细胞
D．果脯腌制时，蔗糖进入细胞与过程①和②有关
4．下图表示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述错误的是（ ）。
A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B．a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C．b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新
D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
5．侧芽生长素的浓度总是高于顶芽，但是顶芽产生的生长素仍大量积存于侧芽部位，该现象说明生长素的运输方式属于（ ）。
A．自由扩散 B．主动运输
C．协助扩散 D．渗透作用
答案：1．A 解析：丙氨酸进入两种细胞都为主动运输，需要载体并消耗能量。
2．D 解析：协助扩散和自由扩散都是物质顺浓度梯度的运输方式，主要动力是细胞膜两侧的浓度差。但协助扩散是在细胞膜上载体蛋白的协助下进行的，因此如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞膜，乙运输会被抑制。
3．B 解析：跨膜运输包括被动运输和主动运输，被动运输包括自由扩散和协助扩散，①②分别指主动运输、协助扩散。主动运输能逆浓度梯度运输物质，消耗细胞内ATP水解释放的能量，被动运输不消耗ATP水解释放的能量。大分子物质只能通过胞吞作用进入细胞，不能跨膜运输。果脯腌制时，蔗糖进入细胞的过程是：高浓度的蔗糖溶液先导致果肉细胞因失水过多而死亡，原生质层失去选择透过性，随后蔗糖进入细胞。
4．D
5．B 解析：侧芽生长素的浓度总是高于顶芽，但是顶芽产生的生长素仍大量积存于侧芽部位，说明顶芽产生的生长素能逆浓度梯度运输到侧芽。逆浓度梯度运输是主动运输的特点。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第1节 物质跨膜运输的实例
1．说出细胞在什么情况下吸水和失水。
2．通过模拟实验探究膜的透性。
3．观察植物细胞的质壁分离和复原。
一、细胞的吸水和失水
1．动物细胞吸水和失水的原理
（1）外界溶液浓度__________细胞质浓度时，细胞吸水膨胀。
（2）外界溶液浓度__________细胞质浓度时，细胞失水皱缩。
（3）外界溶液浓度__________细胞质浓度时，水分子进出细胞处于动态平衡。
2．植物细胞的吸水和失水
（1）成熟的植物细胞的结构
①细胞壁是________的，即水分子和溶解在水里的物质都能够自由通过。
②细胞内的液体环境主要指液泡内的________。
③原生质层由________、________和这两层膜之间的细胞质组成。原生质层具有选择透过性，相当于一层________________。
（2）原理和现象
①外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞失水，中央液泡的体积会缩小，会发生__________现象。
②外界溶液浓度______细胞液浓度时，细胞吸水，中央液泡的体积会______，细胞膨胀。
③质壁分离的内因：原生质层具有____________；原生质层比细胞壁的伸缩性____，因而会出现__________和__________分离的现象。
④质壁分离复原：质壁分离后的细胞吸水后，液泡和原生质层恢复原状，使植物细胞逐渐发生质壁分离的复原。
思考：给农作物施肥过多，会造成“烧苗”现象，这是为什么？
二、物质跨膜运输的其他实例
1．细胞对无机盐离子的吸收实例
（1）水稻吸收SiO较多，吸收Ca2＋和Mg2＋较少，番茄吸收____________较多，而几乎不吸收______。
（2）人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显______血液中碘的含量。
（3）不同微生物对不同__________的吸收表现出很大的差异。
2．物质跨膜运输的特点
（1）物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
（2）细胞对于物质的输入和输出有________。
3．结论
细胞膜和其他生物膜都是____________膜。生物膜的这一特性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的一个重要特征。
答案:一、1.（1）小于 （2）大于 （3）等于
2．（1）全透性 细胞液 细胞膜 液泡膜 半透膜 （2）大于 质壁分离 小于 增大 选择透过性 大 原生质层 细胞壁
思考
提示：给农作物施肥过多，导致外界溶液浓度大于细胞液浓度，植物细胞渗透失水。
二、1.（1）Mg2＋和Ca2＋ SiO （2）高于 （3）矿物质
2．（2）选择性
3．选择透过性
1．植物细胞发生质壁分离和质壁分离复原的原因
（1）内部原因：构成植物细胞的细胞壁和原生质层都具有一定程度的伸缩性，但细胞壁的伸缩性较小，而原生质层的伸缩性较大，这样细胞壁和原生质层之间才能发生分离和复原现象。
（2）外部原因：当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时，细胞液的水分就透过原生质层进入外界溶液中，原生质层的体积缩小，而细胞壁伸缩性小，原生质层与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离，当外界溶液浓度小于细胞液的浓度时，外界溶液中的水分子就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层的体积逐渐膨大，恢复成原来的状态，使植物细胞发生质壁分离复原。
2．植物细胞质壁分离与复原实验的应用
（1）判断细胞的死活
待测细胞＋蔗糖溶液
（2）测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度范围介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离时所需时间比较―→判断质壁分离速度（或细胞液浓度）。
（4）比较未知浓度的溶液的浓度大小
同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间―→比较所用时间长短―→判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）。
（5）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植物细胞＋不同种类溶液
题型一 植物细胞的吸水和失水
【例1】 （2010·上海卷改编）下图为显微镜下某植物细胞在质量分数为30%的蔗糖溶液中的示意图。下列叙述中错误的是（ ）。
A．若将细胞置于清水中，A仍保持不变
B．若该细胞处于质量分数为40%的蔗糖溶液中，B/A值将变小
C. B/A值能表示细胞失水的程度
D. A、B分别表示细胞和液泡的长度
解析：图示细胞处于质壁分离状态。A是细胞壁之间的距离，即细胞的长度。B是原生质的长度，所以D项错误。若将细胞置于清水中，细胞吸水，B将增大，A仍保持不变，A项正确。若该细胞处于质量分数为40%的蔗糖溶液中，细胞失水，B/A值将变小，B项正确。B/A值大，细胞失水少，B/A值小，细胞失水多，所以B/A值能表示细胞失水的程度。
答案：D
反思领悟：成熟的植物细胞发生质壁分离的内因是原生质层伸缩性大，细胞壁伸缩性小；外因是细胞液与外界溶液的浓度差。
题型二 质壁分离的条件和结果
【例2】 一个学生做质壁分离和复原实验时，显微镜下只有一个细胞没有发生质壁分离，其他细胞都出现了明显的质壁分离现象，这可能是因为（ ）。
A．该细胞是正在发育过程中的细胞 B．该细胞是死细胞
C．蔗糖溶液浓度太小 D．实验操作不正确
解析：因为是同一个学生在同一次实验时的结果，所以C、D选项可以排除。而正发育中的细胞也可能与其他细胞一样发生质壁分离。只有原生质层已被破坏的死细胞，不具有选择透过性，不发生渗透失水，因此也就观察不到质壁分离的现象。
答案：B
反思领悟：植物细胞质壁分离和复原的条件：①植物细胞必须是活细胞；②细胞液浓度与外界溶液的浓度必须有浓度差；③植物细胞必须有大的液泡（成熟的植物细胞一般都有一个比较大的液泡，有的液泡可占整个细胞体积的90%以上）。动物细胞无细胞壁，死细胞的细胞膜失去选择透过性，无质壁分离现象。
题型三 渗透作用的原理
【例3】 已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的质量分数为20%的蔗糖溶液，排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有质量分数为10%的蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是（ ）。
解析：鱼鳔是一种半透膜，鱼鳔内的蔗糖溶液浓度高于外边，所以会从烧杯中吸水使其体积增大，使烧杯内液体浓度升高，当鱼鳔内外渗透压相等时，水分进出达到平衡，烧杯内液体和鱼鳔内液体浓度不再发生变化。
答案：B
反思领悟：水分子的扩散方向是通过半透膜双向扩散，渗透作用的结果是水分从低浓度溶液进入高浓度溶液，直到平衡。
1 紫色洋葱表皮细胞发生质壁分离后，在显微镜下观察到的正确图示是（ ）。
2 关于选择透过性膜与半透膜的关系，正确的说法是（ ）。
①具有半透性必然具有选择透过性 ②具有选择透过性必然具有半透性 ③活的生物膜才具有选择透过性 ④只有活的生物膜才具有半透性
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
3 下图能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离及其复原过程中液泡体积变化的是（ ）。
4如下图所示，把体积与质量浓度相同的葡萄糖溶液与蔗糖溶液用半透膜（允许溶剂和葡萄糖通过，不允许蔗糖通过）隔开，开始一段时间后液面情况是（ ）。
A．甲高于乙 B．乙高于甲
C．先甲高于乙，后乙高于甲 D．先乙高于甲，后甲高于乙
答案:1．C 紫色洋葱的细胞液呈紫色，原生质层相当于半透膜，正常状况下色素不能通过原生质层进出细胞。
2．C 半透膜是指小分子物质能通过，而大分子物质不能通过的膜，半透膜不一定是活的生物膜，如玻璃纸即为没有活性的半透膜。活的生物膜不仅具有半透性，还具有选择性，只有被细胞选择吸收的小分子物质才能通过。因此，具有选择透过性就必然具有半透性，而且只有活的生物膜才具有选择透过性。
3．B
4．C 在相同体积和相同质量浓度的情况下，由于葡萄糖的分子比蔗糖小，则甲中葡萄糖的分子数比乙中的蔗糖分子要多，而水分子数甲中比乙中少，故水由乙流向甲，甲液面上升。由于葡萄糖分子能穿过半透膜，在水向甲流的同时，会有葡萄糖分子进入乙中，使乙的浓度增大，然后甲中的水又会流向乙，故C正确。
探究方法
教材实验是经典的有代表性的实验，包含了正确的设计思想和方法，如同位素标记法、模拟实验法（如渗透作用的实验装置等）设计思想的组合考查，是将教材中不同的实验设计思想进行重新组合，创造性完成相关的实验方案设计。
常考的实验设计思想组合举例：①温度（或pH）与蛋白质变性、激素的活性、膜通透性、种子的活性、细胞分裂等；②细胞膜的成分与蛋白质的鉴定；③种子的成分与脂肪、淀粉的鉴定等等。
能力展示
某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液（能催化蔗糖水解）、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
（1）设计出继续实验的简要步骤：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
（2）预测实验现象并作出结论。_____________________________________________。
解析：本实验的设计思路是首先要考虑用蔗糖酶催化蔗糖水解，得到水解产物；其次是检测a管内有没有水解产物，蔗糖分解为葡萄糖和果糖，可用斐林试剂加以确定；三是注意遵循实验设计的基本要求和原则。
答案：（1）①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U形管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（60～65 ℃）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀 （2）如果a、b两管内液面高度差缩小，且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大，且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜第1节 物质跨膜运输的实例
问题导学
一、渗透作用
活动与探究1
阅读教材P60“问题探讨”中的内容并观察分析渗透现象示意图，回答下列问题：
1．水分子和蔗糖分子都能通过玻璃纸吗？该现象说明玻璃纸是一种何种性质的薄膜？
2．漏斗管内的液面为什么会升高？如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗管内的液面还会升高吗？
3．单个的水分子会由蔗糖溶液通过玻璃纸进入清水吗？如果答案成立，为什么蔗糖溶液的液面还会升高？
4．为渗透作用下一个定义并总结渗透作用发生的条件。
迁移与应用1
如下图，在U形管中部c处装有半透膜，在a侧加入红色的细胞色素（相对分子质量为13 000的蛋白质）的水溶液，b侧加入清水，并使a、b两侧液面高度一致。经过一段时间后，实验结果将是（ ）。
A．a、b两液面高度一致，b侧为无色
B．a、b两液面高度一致，b侧为红色
C．a液面低于b液面，b侧为红色
D．a液面高于b液面，b侧为无色
1．渗透系统的组成（如下图）及条件
（1）半透膜可以是生物性的选择透过性膜，如细胞膜，也可以是物理性的过滤膜，如玻璃纸。
（2）半透膜两侧的溶液具有浓度差。浓度差的实质是单位体积溶液中溶质分子数的差，即物质的量浓度之差，即摩尔浓度而不是质量浓度。
2．渗透作用的发生（溶质分子不能通过半透膜）
（1）当S1溶液浓度＞S2溶液浓度时，由S2→S1的水分子数多于由S1→S2的水分子数，漏斗内（S1）液面上升。
（2）当S1溶液浓度（3）易错点：
①漏斗内的液面上升时，不会无限上升。因为漏斗的水柱会产生水压阻止漏斗内溶液的吸水。②漏斗内液面上升停止时，漏斗内外溶液的浓度不相等，漏斗内的溶液浓度仍然大于漏斗外的溶液。
3．扩散作用和渗透作用的关系
物质从高浓度区域向低浓度区域的运动称为扩散作用。渗透作用是一种特殊方式的扩散，它是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜（或选择透过性膜）进行的扩散。
图示如下：
二、动物细胞和植物细胞的吸水或失水原理
活动与探究2
情景材料：
美味佳肴——“糖拌西红柿”的做法
（1）原料：番茄（西红柿）、白糖。
（2）做法：
①番茄洗净，然后顶部划十字刀，用开水烫一下，去皮。
②把去皮的番茄切成小块，放到容器里。
③上面撒白糖腌一会，会有汁水浸出。
（3）味道：酸甜鲜美、清淡爽口，能消暑止渴。
根据以上材料并结合教材P60～61图4－1和图4－2回答下列问题：
1．哺乳动物红细胞能通过渗透作用吸水或失水，细胞的哪种结构相当于半透膜？渗透作用发生在哪两种溶液之间？
2．番茄果肉的水分主要储存在果肉细胞的哪种结构中？该结构中的液体被称为什么？含有哪些成分？
3．动物红细胞内的血红蛋白能通过细胞膜吗？短时间内撒在番茄上的白糖分子能通过番茄细胞的原生质层吗？
4．西红柿用白糖拌一段时间后，为什么会有汁水流出？
5．总结动植物细胞吸水和失水的外界条件。
迁移与应用2
浓盐水有防腐杀菌的作用，其原因是（ ）。
A．浓盐水中含有较多的氯离子，使细菌毒素失效
B．浓盐水中没有细菌所需要的酶，细菌不能产生毒素
C．浓盐水中含养料少，细菌迅速死亡
D．由于渗透作用，细菌因失水而死亡
1．原生质层和原生质体
（1）原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。
（2）原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。
2．植物细胞吸水的方式
未形成液泡的细胞靠吸胀作用吸水，这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分。干燥的种子和根尖分生区的细胞，主要靠吸胀作用吸收水分。液泡形成以后，细胞主要靠渗透作用吸水。
3．动植物细胞吸水和失水的比较
三、植物细胞吸水和失水的实验探究
活动与探究3
结合教材P61～62的“探究”内容，回答下列问题：
1．质壁分离指的是细胞什么结构间的分离？动物细胞会发生质壁分离现象吗？
2．细胞失水后，为什么细胞壁会与原生质层分离？
3．总结质壁分离和复原的概念和条件。
4．实验能判断细胞的死活吗？实验是否遵循了对照原则？
迁移与应用3
将紫色洋葱表皮细胞置于质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液中，光镜下所能看到的现象是（ ）。
①液泡变小，颜色由浅变深 ②液泡变小，颜色由深变浅 ③原生质层与细胞壁逐渐分离 ④细胞膜、液泡膜结构清晰 ⑤原生质层与细胞壁之间的溶液不呈紫色
A．①② B．①③④ C．②③ D．①③⑤
1．实验操作中应注意的问题
（1）实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，以便于观察实验现象。例如，以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料就是因为其液泡呈紫色，便于观察实验现象。若以根尖成熟区的细胞为材料进行实验也会发生质壁分离现象，但因液泡无色，不易观察液泡大小的变化。
（2）选用的蔗糖溶液浓度要适宜。过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长；过高，则造成植物细胞因失水过多、过快而死亡。原生质层的选择透过性是发生质壁分离和复原的内在前提，死亡的细胞既不会发生质壁分离，也不会发生质壁分离复原。
2．植物细胞质壁分离与复原实验的拓展
（1）判断细胞的死活
（2）测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚发生质壁分离所需时间比较→判断细胞液浓度（时间越短，细胞液浓度越小）。
（4）比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小（时间越短，未知溶液的浓度越大）。
（5）鉴别不同种类的溶液（如KNO3溶液和蔗糖溶液）
成熟植物细胞＋不同种类溶液→
四、物质跨膜运输的其他实例
活动与探究4
分析下列表格并结合教材P63资料回答：
1．不同的植物对同一种无机盐的吸收是否相同？同一植物对不同无机盐吸收是否相同？说明了什么？
2．在培养过程中，番茄培养液中的SiO浓度为什么上升？
3．阅读教材P64最后一段内容，对以下几种说法判断正误：
（1）植物的细胞壁属于全透性膜。（ ）
（2）物质能否通过玻璃纸仅取决于物质微粒的大小。（ ）
（3）动物的细胞膜和植物的原生质层允许一切离子通过。（ ）
（4）半透膜和选择透过性膜是同一种物质的两种说法。（ ）
（5）载体蛋白的存在与否往往是决定离子和小分子能否通过半透膜的唯一因素。（ ）
迁移与应用4
用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示：
该实验的结果不能说明（ ）。
A．水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的大
B．与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度呈正相关关系
1．选择透过性膜
（1）实例：细胞膜等各种生物膜。
（2）通透性：水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过，其他离子、小分子和大分子不能通过。
（3）意义：具有选择透过性，与细胞的生命活动密切相关，是活细胞的重要特征。
2．半透膜、选择透过性膜和生物膜的比较
概念范畴 特点
半透膜 物理学上的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小
选择透过性膜 生理学上的概念 具有生物活性，即使是小分子，只要不是细胞选择吸收的，也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜
生物膜 活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡时，细胞膜等生物膜的选择透过性就变为全透性
答案：活动与探究1：
1．答案：水能通过，蔗糖分子不能通过，说明玻璃纸是一种半透膜。
2．答案：蔗糖分子不能通过玻璃纸，而水分子能通过玻璃纸，由于漏斗内蔗糖溶液单位体积的水分子数少于漏斗外的清水，所以水会由清水向蔗糖溶液扩散，水分子不断进入漏斗导致漏斗管内液面升高。如用纱布代替玻璃纸，由于蔗糖可以向清水扩散，漏斗管内的液面不会升高。
3．答案：单个水分子会由蔗糖溶液通过玻璃纸进入清水。由于分子的热运动，水分子会通过玻璃纸在蔗糖溶液和清水间进行双向运动，但是单位时间内由清水进入蔗糖溶液的水分子数多于由蔗糖溶液进入清水的水分子数，所以一段时间后漏斗管内蔗糖溶液的液面升高。
4．答案：水分子通过半透膜的扩散作用叫渗透作用，渗透作用发生的条件包括：有半透膜；半透膜两侧的溶液有浓度差。
迁移与应用1：D 解析：a侧溶液浓度大于b侧溶液浓度，所以水分子流向a侧的多，a侧液面升高，由于色素分子是大分子，不能透过半透膜，所以b侧为无色。
活动与探究2：
1．答案：细胞膜相当于半透膜。渗透作用发生在细胞质和外界溶液之间。
2．答案：液泡。细胞液，内含糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质。
3．答案：都不能通过。
4．答案：果肉细胞的原生质层相当于半透膜，白糖分子和果肉细胞细胞液内的溶质均不能通过原生质层，由于白糖的浓度大于细胞液的浓度，细胞液通过渗透作用失水。
5．答案：当细胞质浓度大于外界溶液浓度时，动物细胞吸水；反之失水。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，植物细胞吸水；反之失水。
迁移与应用2：D 解析：浓盐水的浓度远超细菌的细胞质浓度，在浓盐水中细菌会因渗透失水而死亡。
活动与探究3：
1．答案：质壁分离指的是细胞壁与原生质层间的分离。动物细胞没有细胞壁，不会发生质壁分离现象。
2．答案：因为细胞壁与原生质层的伸缩性大小不同，前者小，后者大。
3．答案：当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来，也就是逐渐发生了质壁分离。当细胞液的浓度大于外界溶液的浓度时，外界溶液中的水分就透过原生质层进入细胞液中，整个原生质层就会慢慢地恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。
质壁分离和复原的条件包括：内部条件（必须是有中央大液泡的成熟活植物细胞）；外部条件（细胞液和外界溶液之间存在浓度差：细胞液的浓度小于外界溶液是质壁分离的外部条件，细胞液的浓度大于外界溶液是质壁分离复原的外部条件）。
4．答案：能。实验遵循了对照原则（自身前后对照）。
迁移与应用3：D 解析：当把紫色洋葱表皮细胞置于质量浓度为0.3 g/mL蔗糖溶液中时，由于蔗糖溶液的浓度高于洋葱细胞液的浓度，同时由于蔗糖是大分子，不能透过原生质层，所以细胞液中的水分会通过渗透作用向外渗出，在这一过程中，我们可以观察到紫色洋葱表皮细胞的液泡变小，颜色由浅变深，原生质层与细胞壁逐渐分离。由于细胞壁是全透性的，所以原生质层与细胞壁之间的液体是蔗糖溶液。
活动与探究4：
1．答案：不同。不同。植物对无机盐的吸收具有选择性，从而说明了细胞膜是选择透过性膜。
2．答案：在培养过程中，番茄吸收水分和其他离子较多，吸收SiO较少，导致培养液中SiO浓度上升。
3．答案：（1）√；（2）√；（3）×；（4）×；（5）×。
迁移与应用4：D
当堂检测
1．将人的红细胞置于不同浓度的食盐溶液中，浸泡半小时之后的结果如图所示，依照红细胞外形的变化判断食盐溶液的浓度，下列正确的是（ ）。
A．甲＞乙＞丙＞丁 B．丁＞甲＞乙＞丙
C．丙＞丁＞甲＞乙 D．丙＞乙＞丁＞甲
2．如图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是（ ）。
A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B．在一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D．当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于动态平衡状态，不发生渗透作用
3．下图为某学生进行某实验的基本操作步骤，请回答下列问题。
（1）你认为他做该实验的目的是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。
（2）B步骤主要观察洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色________的大小以及________的位置。
（3）请描述C步骤的操作方法：_______________________________________________ ________________________________________________________________________。
（4）某学生在F步骤观察时，发现质壁分离不能复原，最可能的原因是_______________________________________________________________________。
（5）通过实验发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。请据此拟订一个相关的研究课题：___________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。
答案：1．D 解析：食盐浓度越高，红细胞失水越多，细胞体积越小，反之细胞体积增大，据图可知，丙中细胞体积最小，所以外界溶液浓度最大，甲中细胞已涨破，说明外界溶液浓度最小。
2．D 解析：渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分子进出平衡。
3．答案：（1）观察植物细胞的质壁分离与复原（或探究植物细胞在什么情况下会失水或吸水，或证明原生质层相当于一层半透膜等） （2）中央）液泡 原生质层 （3）从盖玻片的一侧滴入蔗糖溶液，在另一侧用吸水纸吸引，重复几次 （4）质壁分离时间过长，细胞失水过多而死亡 （5）探究蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离和复原的影响
解析：（1）由图分析可知，该实验是教材中探究植物细胞的吸水和失水实验。（2）B步骤低倍镜下观察，目的主要是观察洋葱鳞片叶表皮细胞的液泡大小、原生质层的位置。（3）C步骤是一种典型的引流法操作。（4）发现质壁分离不能复原，说明植物细胞可能已死亡，原生质层失去了选择透过性。（5）从蔗糖溶液浓度与质壁分离和复原的角度拟订实验课题，答案合理即可。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第3节 物质跨膜运输的方式
1．说明物质进出细胞的方式。
2．进行图表数据的解读。
3．区别主动运输与被动运输，说明其对细胞生活的意义。
一、被动运输
1．自由扩散
物质通过简单的__________作用进出细胞，叫做自由扩散。
（1）特点：物质由___________浓度一侧扩散进入___________浓度一侧。
（2）实例：______________________等的扩散。
2．协助扩散
进出细胞的物质借助________的扩散，叫做协助扩散。
（1）特点：物质由____浓度一侧扩散进入____浓度一侧；需要______协助，但是不消耗能量。
（2）实例：红细胞吸收________。
思考：甘油和脂肪酸通过小肠绒毛进入毛细淋巴管的运输方式是什么？
二、主动运输
1．概念
物质从________一侧运输到________一侧，需要______________的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的______，这种方式叫做主动运输。
2．特点
物质由低浓度进入高浓度；需要______协助；消耗______。
3．意义
主动运输普遍存在于________和________细胞中，保证了________能够按照生命活动的需要，______吸收所需要的营养物质，排出__________和对细胞有害的物质。
4．实例
______________、氨基酸等的运输。
思考：细胞之所以能完成正常的生命活动，与细胞主动选择吸收生命活动所需物质分不开，如主动选择吸收氨基酸、葡萄糖、K＋、Na＋等，吸收这些物质的方式是什么？
三、胞吞和胞吐
1．概念
（1）胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成______，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成______，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。
（2）胞吐：细胞需要______的大分子，先在细胞内形成______，然后______移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象叫胞吐。
2．特点
物质穿过细胞膜层数为___________层；不需要__________；消耗_____________。
答案:一、1.扩散 （1）高 低 （2）水、氧气、二氧化碳
2．载体蛋白 （1）高 低 载体 （2）葡萄糖
思考
提示：自由扩散。
二、1.低浓度 高浓度 载体蛋白 能量
2．载体 能量
3．动植物 微生物 活细胞 选择 代谢废物
4．矿质元素离子
思考
提示：主动运输。
三、1.（1）小囊 囊泡 （2）外排 囊泡 囊泡
2．零 载体蛋白 能量
1．比较被动运输和主动运输
物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度
是否需要载体蛋白 不需要 需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗
图例
举例 O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
①载体蛋白具有特异性，不同物质的载体蛋白不同，不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数目也不同。
②载体蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的载体蛋白已经达到饱和时，细胞吸收该载体蛋白运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。
2．影响物质运输速率的曲线分析
（1）物质浓度（在一定浓度范围内）对运输速率的影响曲线
①自由扩散的运输方向是由高浓度一侧到低浓度一侧，其动力是膜两侧溶液的浓度差，在一定浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率与物质浓度成正比。如下图。
自由扩散
②协助扩散或主动运输的共同特点是都需要载体蛋白协助。在物质浓度较低时，随物质浓度的增大，运输速率也逐渐增大，当物质浓度达到一定值时，由于受膜上载体蛋白数量的限制，运输速率不再随浓度增大而增大。如下图。
协助扩散或主动运输
（2）氧气浓度对物质运输速率的影响曲线（如下图）
自由扩散或协助扩散 主动运输
①自由扩散和协助扩散统称为被动运输，其运输方向都是从高浓度一侧到低浓度一侧，其运输的动力都是浓度差。
②主动运输方式既需要载体蛋白协助又需要消耗能量。在氧气浓度为零时，通过细胞无氧呼吸供能，但无氧呼吸产生能量较少，所以运输速率较低，在一定范围内随氧浓度升高，有氧呼吸加强，产生的能量逐渐增多，所以运输速率不断加快，当氧浓度足够高时，能量供应充足，但由于受到载体蛋白数量的限制，运输速率不再随氧浓度增大而加快。
3．胞吞与胞吐
（1）作用：细胞摄取或排出大分子的方式。
（2）原理：膜的流动性。
①胞吞：吞入的方法是细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部。
②胞吐：胞吐时小泡膜不被排出，“退还”给细胞膜。与此过程有关的是内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体。
题型一 物质跨膜运输的方式
【例1】 （2010·山东理综）下图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，下列表述正确的是（ ）。
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
解析：分析坐标曲线可以看出，a为自由扩散，b为协助扩散（或主动运输）。脂溶性小分子物质通过自由扩散（即方式a）运输，因此A项错误；方式a与载体无关，只与浓度有关，因此B项错误；方式b的最大的转运速率与载体蛋白的种类和数量有关，因此C项正确；抑制细胞呼吸，能量供应不足，导致主动运输受阻，而与自由扩散或协助扩散无关，因此D项错误。
答案：C
反思领悟：物质出入细胞膜的方式有自由扩散、协助扩散和主动运输，自由扩散和协助扩散的动力来自细胞膜两侧的浓度差；主动运输的动力是细胞呼吸产生的能量，主动运输的速率还与载体蛋白的种类和数量有关。
题型二 物质出入细胞的方式
【例2】 下图表示植物细胞正常生活过程中的细胞膜对物质的转运。物质转运的方向如箭头所示，黑点的数量表示物质的浓度，则该物质可能是（ ）。
A．甘油 B．叶绿素 C．花青素 D．Na＋
解析：此物质的转运方向是从低浓度到高浓度，由细胞内向细胞外转运，需要载体蛋白，消耗能量，是主动运输。甘油的运输方式是自由扩散，叶绿素、花青素分别是存在于叶绿体、液泡中的色素，不在细胞间转运。Na＋可由细胞内运输到细胞外，且运输方式是主动运输。
答案：D
反思领悟：物质进出细胞的方式有明显的区别：自由扩散是从高浓度向低浓度运输，不需要载体蛋白和能量，协助扩散是从高浓度到低浓度，需要载体蛋白而不需要能量；主动运输是从低浓度到高浓度运输，需要载体蛋白和能量。
题型三 物质运输方式与外界环境条件的关系
【例3】 科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系，分别用下图中四条曲线表示，在研究具体的物质X时，发现与曲线②和④相符。试问：细胞膜运输物质X的方式是（ ）。
A．自由扩散 B．主动运输 C．协助扩散 D．胞吐
解析：分析跨膜运输的方式，主要应从影响跨膜运输的因素入手，尤其从载体蛋白和能量两方面考虑。曲线①说明运输速率与物质的浓度呈正相关，不受其他因素的限制，应为自由扩散。因为氧气浓度的高低影响细胞呼吸，进而影响能量的供应，而主动运输需要消耗能量，曲线③说明运输速率与氧气浓度无关，说明这种方式不是主动运输，而是一种被动运输方式（自由扩散或协助扩散）。曲线②在一定浓度范围内随物质的浓度升高运输速率加快，当达到一定程度后，由于受到载体蛋白数量的限制，运输速率不再增加，而保持稳定，说明这种运输需要载体蛋白，不是自由扩散，可能是协助扩散或主动运输。曲线④说明运输速率与氧气浓度有关，说明这个过程是需要能量的，只能是主动运输。经综合分析，运输物质X的方式是主动运输。
答案：B
反思领悟：自由扩散和协助扩散的动力是膜两侧的浓度差，主动运输的动力来自细胞呼吸产生的能量。
题型四 胞吞和胞吐的应用
【例4】 下图示细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述，错误的是（ ）。
A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B. a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C. b可导致膜成分的更新
D. b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
解析：大分子物质都不能直接穿膜运输，依赖细胞膜的胞吞和胞吐来实现，胞吞大分子不是任意的，要通过糖蛋白的识别作用才能胞吞。胞吐伴随着膜面积的增大和成分的更新。细胞摄取和排出物质的基本方式是被动运输和主动运输。
答案：D
反思领悟：胞吞和胞吐的原理是生物膜的流动性，穿膜层数是零层，需要消耗能量。
1 下列哪种情况与蛋白质的功能无关（ ）。
A．Na＋由红细胞进入血浆中 B．海带细胞从海水中富集碘
C．葡萄糖从血浆进入红细胞 D．O2和CO2在肺泡与血液间的气体交换
2 将紫色洋葱表皮细胞放入一定浓度的硝酸钾溶液中，在显微镜下观察，发现开始液泡颜色逐渐变深，后来又逐渐变浅，能够反映细胞液含水量随时间变化的图是（ ）。
3 （2009·广东卷）某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该过程（ ）。
A．没有载体参与 B．为自由扩散
C．为协助扩散 D．为主动运输
4 如下图甲、乙表示小肠绒毛上皮细胞中的细胞膜对不同物质的转运（每种转运的方向由箭头标明，黑点的数量代表每种物质的浓度），下列叙述正确的是（ ）。
A．a物质可能是氧气，b物质可能是葡萄糖
B．a物质可能是水，b物质可能是甘油
C．a物质可能是胆固醇，b物质可能是氧气
D．a物质可能是葡萄糖，b物质可能是氨基酸
答案:1．D O2、CO2通过自由扩散在肺泡和血液间进行交换，不需要载体蛋白的协助。A、B两项是主动运输方式，C项则是协助扩散方式。
2．C 在一定浓度的硝酸钾溶液中紫色洋葱表皮细胞会渗透失水，细胞的含水量逐渐减少；NO和K＋通过主动运输进入细胞，细胞通过渗透吸水，使细胞的含水量逐渐增多，达到一定程度后，水分进出达到动态平衡，含水量不再发生变化。
3．D
自由扩散 协助扩散 主动运输
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 否 是 是
据表可知，从低浓度到高浓度的跨膜运输是主动运输，需要载体，所以选D。
4．A 根据自由扩散和主动运输的特点可以判断，甲图中a物质进入细胞的方式为自由扩散，乙图中的b物质进入细胞的方式为主动运输。
探究方法
测定细胞液的浓度：
1．实验的变量是不同浓度的外界溶液。
2．50%左右的细胞发生初始质壁分离的浓度，我们称之为细胞液的等渗浓度。
3．配制一系列不同浓度的外界溶液。
4．制作相同数目的成熟植物细胞临时装片。
5．每个装片都要进行质壁分离实验。
6．借助显微镜观察。
能力展示
为了测定洋葱表皮细胞中细胞液的等渗浓度，有人把剪成小方块的洋葱表皮（等量）依次放入下面各组溶液中，并记
录结果如下表：
培养皿 1 2 3 4 5 6 7
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
发生初始质壁分离的细胞占观察细胞数目的百分比 无 无 15% 40% 80% 99% 100%
（1）该洋葱表皮细胞的细胞液的等渗浓度为___________________________________。
（2）如果再给你4组实验材料，请设计可以更精确地测定出细胞液的等渗浓度的方法。
解析：根据题干信息可知洋葱表皮细胞的等渗浓度在0.5～0.6 mol·L－1之间。从题干的思路可以延伸出一个更精确的测定方法，即可采用缩小各组蔗糖溶液的浓度梯度的措施来加以测定。
答案：（1）0.5～0.6 mol·L－1之间
（2）可分别配制浓度为0.52 mol·L－1、0.54 mol·L－1、0.56 mol·L－1、0.58 mol·L－1的4组蔗糖溶液进行类似的实验。第2节 生物膜的流动镶嵌模型
问题导学
一、对生物膜结构的探索历程
活动与探究1
1．最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析，还是通过对膜成分的提取和鉴定？
2．在推理分析得出结论后，还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗？
3．磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。请运用相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气—水界面上铺展成单分子层，而科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的。
迁移与应用1
若将细胞膜的磷脂分子提取后放入盛水的容器中，磷脂分子的稳定分布方式为下图中哪一项所示？（ ）
磷脂的分子结构特点
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的分子，结构如图1所示，“头”部是亲水的，“尾”部是疏水的。
图1
将磷脂放在水中，亲水的头部与水接触，疏水的尾部不与水接触，结构如图2所示；高速振荡后在水中会形成如图3、4的结构，称为脂质体。细胞膜的基本结构就跟图4相似，排列为连续的两层，这是由磷脂分子的化学性质决定的。
二、细胞膜的结构和功能
活动与探究2
阅读教材P68的内容，分析图46，回答：
1．对生物膜的流动镶嵌模型的基本内容的理解。
（1）请完成细胞膜的亚显微结构示意图。
（2）生物膜的基本支架和膜功能的主要体现者分别是什么？糖被具有哪些主要功能？
（3）构成生物膜的蛋白质分子在膜上是如何分布的？
（4）构成生物膜的磷脂分子和蛋白质分子可以运动吗？
2．对结构特点——流动性的理解。
（1）流动性的原因（结构基础）是什么？
（2）流动性具有什么生理意义？
3．对功能特性——选择透过性的理解。
选择透过性的结构基础是什么？具有怎样的生理意义？
迁移与应用2
下图为细胞膜的液态流动镶嵌模型示意图，有关叙述不正确的是（ ）。
A．具有①的一侧为细胞膜的内侧
B．细胞膜表面①与细胞间的信息交流有关
C．组成细胞膜的基本支架是②
D．细胞膜的选择透过性与③的种类和数量有关
1．判断细胞膜内外侧的方法
2．糖蛋白与膜蛋白的区别
糖蛋白是膜蛋白的一种，膜蛋白还包括载体蛋白及酶等。
3．能说明细胞膜具有流动性的例子
（1）细胞融合；（2）变形虫捕食和运动时伪足的形成；（3）白细胞吞噬细菌；（4）胞吞和胞吐；（5）精细胞形成精子的变形；（6）质壁分离和复原实验，动物细胞的吸水膨胀、失水皱缩；（7）温度改变膜的厚度；（8）细胞分裂时细胞膜的缢裂过程。
三、细胞膜的结构与功能相适应
活动与探究3
1．填空分析细胞膜的组成成分与功能的关系
（1）细胞膜的主要成分是________________，另外还有少量的________。
（2）细胞膜所含蛋白质和脂质的比例同膜的功能有密切关系，膜的功能主要由________来承担，所以功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的________越高、________越多。
（3）糖类与蛋白质结合成________，分布在细胞膜的________，与细胞的____________密切相关。
2．填空分析细胞膜的结构组成与功能的关系
（1）磷脂分子
①状态：双分子层排列构成膜的____________，亲水的“头部”排在________，疏水的“尾部”排在________。
②作用：脂质、脂溶性物质更易通过膜。
（2）蛋白质
①位置：________在表面；嵌入；贯穿。
②种类
③载体具有________，在一定程度上决定了膜的选择透过性。
（3）糖类
①与某些蛋白质构成糖被。
②糖被有________________________等作用。
迁移与应用3
细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关叙述不正确的是（ ）。
A．细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用
B．细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性
C．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
D．载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质
生物膜的组成、结构、功能关系图解
答案：活动与探究1：
1．答案：最初认识到细胞膜是由脂质组成的，是通过对现象的推理分析得出的。
2．答案：有必要。仅靠推理得出的结论不一定准确，还应通过科学实验进行检验和修正。
3．答案：因为磷脂分子的“头”部亲水，“尾”部疏水，所以在空气—水界面上磷脂分子是“头”部向下与水面接触，尾部则朝向空气一面。科学家因测得单分子层的面积恰为细胞表面积的两倍，才得出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论的。
迁移与应用1：B 解析：磷脂分子的头部亲水而尾部疏水，在水面上磷脂分子应表现为：头部朝下，尾部朝上伸展。
活动与探究2：
1．（1）答案：①糖蛋白 ②磷脂双分子层 ③蛋白质分子
（2）答案：生物膜的基本支架是磷脂双分子层，膜功能的主要体现者是膜蛋白。糖被与细胞的识别、保护、润滑、免疫等有密切关系。
（3）答案：蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分子层。
（4）答案：可以。
2．（1）答案：结构基础：磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的。
（2）答案：生理意义：完成物质运输、细胞识别、细胞融合等功能。
3．答案：结构基础：膜上具有载体蛋白。
生理意义：控制物质进出。
迁移与应用2：A 解析：①为糖蛋白，具有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧。
活动与探究3：
1．（1）脂质和蛋白质 糖类 （2）蛋白质 含量 种类 （3）糖蛋白 外表面 信息交流
2．（1）①基本支架 外侧 内侧 （2）①镶 ②糖被
③专一性 （3）②识别、保护、润滑、免疫
迁移与应用3：D 解析：载体蛋白一般是贯穿于磷脂双分子层的蛋白质。
当堂检测
1．下图能正确表示细胞膜结构的是（ ）。
2．科学家在实验中发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，
并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解，也会被蛋白酶分解，这些事实说明了组成细胞膜的物质中有（ ）。
A．糖类和脂质 B．糖类和蛋白质
C．蛋白质和脂质 D．蛋白质和核酸
3．细胞膜的选择透过性主要取决于膜中的哪种成分？（ ）
A．磷脂分子 B．核酸 C．脂肪 D．蛋白质
4．对白血病病人进行治疗的有效方法是将正常人的骨髓造血干细胞移植入病人体内，使病人能够产生正常的血细胞。移植之前需要捐献者和病人的血液进行组织配型，主要检测他们的HLA（人体白细胞抗原）是否相配。HLA是指（ ）。
A．RNA B．DNA C．磷脂 D．糖蛋白
5．在人类对生物膜结构的探索历程中，罗伯特森提出的三层结构模型与流动镶嵌模型的相同点是（ ）。
A．都认为磷脂双分子层是构成膜的基本支架
B．都认为蛋白质分子均匀排列在脂质分子的两侧
C．都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质
D．都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
答案：1．C 2.C 3.D
4．D 解析：细胞膜表面的糖蛋白具有识别作用，可以识别是同种的细胞或异种的细胞。
5．C 解析：流动镶嵌模型认为：组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质；磷脂双分子层是构成生物膜的基本支架；蛋白质分子不均匀分布；构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子可以运动。其中只有组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质这一点与三层结构模型一致。
提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记。第2节 生物膜的流动镶嵌模型
1．简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容。
2．举例说明生物膜具有流动性特点。
3．尝试利用废旧物品制作生物膜模型。
一、对生物膜结构的探索历程
时间 科学家或实验 结论
19世纪末 欧文顿 膜是由______组成的
20世纪初 膜的分离实验 膜的主要成分是____和______
1925年 脂质的提取实验 细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的______
1959年 罗伯特森 生物膜都由____________________________三层结构构成
1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有________
1972年 桑格和尼克森 生物膜的__________模型
二、流动镶嵌模型的基本内容
1．膜的基本支架
______双分子层构成了膜的基本支架，这个支架不是静止的。磷脂的亲水头部朝外，疏水尾部朝内，具有______性。
2．蛋白质分子在膜中的位置
蛋白质分子有的______在磷脂双分子层表面，有的部分或全部______磷脂双分子层中，有的______整个磷脂双分子层。
3．膜的结构特点
膜具有________，因为磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以______的。
4．特殊结构——糖被
（1）本质：糖被是在细胞膜外表面的一层由______与________结合形成的________。
（2）作用：与__________有关，在消化道和呼吸道上皮细胞表面还有______和润滑作用。
思考：白细胞为什么能从毛细血管里出来，吞噬病菌？
答案:一、脂质 脂质 蛋白质 两层 蛋白质—脂质—蛋白质 流动性 流动镶嵌
二、1.磷脂 流动
2．镶 嵌入 贯穿于
3．流动性 运动
4．（1）糖类 蛋白质 糖蛋白 （2）细胞识别 保护
思考
提示：由于白细胞能进行变形运动，细胞膜具有流动性。
1．生物膜的流动镶嵌模型
（1）细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂和胆固醇。
（2）糖脂和糖蛋白都分布于细胞膜的外表面。
（3）脂质和蛋白质分子并不是均匀分布的，而是呈不对称性分布。
2．生物膜的结构特点——具有一定的流动性
（1）结构基础：构成膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。
（2）实验验证——人鼠细胞融合实验。
（3）实例证明：质壁分离与复原、变形虫运动、胞吞和胞吐、白细胞吞噬细菌等。
（4）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加快。
3．细胞膜的流动性和选择透过性的区别和联系
（1）区别：具有一定的流动性是细胞膜的结构特点，即磷脂分子是可以运动的，大多数蛋白质分子也是可以运动的。选择透过性是细胞膜的功能特性，即水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。
（2）联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，才能表现出选择透过性，如细胞膜中的部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。
题型一 细胞膜的功能
【例1】 对于细胞膜完成各种生理功能极为重要的结构特点是（ ）。
A．磷脂分子排列成双层
B．两侧膜物质分子排列不对称
C．球形蛋白质分子覆盖或镶嵌于磷脂双分子层中
D．膜物质分子的运动使其具有流动性
解析：细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，磷脂分子两侧有球形蛋白质分子覆盖在其表面，或镶嵌、贯穿于其中。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都是可以运动的，这种特点使细胞膜具有一定的流动性，这对于细胞完成各种生理功能非常重要。
答案：D
反思领悟：细胞膜的结构特点是具有流动性，功能特性是选择透过性，流动性是细胞膜行使功能的基础。
题型二 细胞膜的流动镶嵌模型
【例2】 下图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关其叙述不正确的是（ ）。
A．具有①的一侧为细胞膜的外侧
B. ①与细胞表面的识别有关
C. ②是构成细胞膜的基本支架
D．细胞膜的选择透过性与①的种类和数量有关
解析：图中①是糖蛋白，②是磷脂双分子层，③是蛋白质分子。糖蛋白主要与细胞的信息交流和识别有关，磷脂双分子层构成生物膜的基本支架，蛋白质是生物膜中的功能分子，细胞膜的选择透过性主要与膜上的蛋白质有关。
答案：D
反思领悟：生物膜的基本支架是磷脂双分子层；糖蛋白分布于细胞膜的外侧，与细胞的信息交流和识别有关。
题型三 细胞膜的基本结构
【例3】 如下图所示，若将细胞膜的磷脂分子提取后，放入盛水容器中，磷脂分子的稳定分布方式为（ ）。
解析：磷脂分子以疏水尾部相对，亲水头部朝向两侧，构成了磷脂双分子层。故将磷脂分子提取后放入盛水容器中，亲水头部应插入水中，疏水尾部应在水面外。
答案： B
反思领悟：细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，亲水基团排列在膜的内外表面，内部是疏水基团。
1 下列有关膜结构的蛋白质—脂质—蛋白质模型的论述，错误的是（ ）。
A．构成膜结构的磷脂分子和蛋白质具有流动性
B．蛋白质覆盖在磷脂分子内外表面
C．蛋白质在膜中的分布是均匀的
D．不同膜的厚度没有明显差异
2 下列有关细胞膜的流动镶嵌模型的叙述，正确的是（ ）。
A．蛋白质覆盖在磷脂分子表面
B．细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性
C．细胞膜两侧的分子性质和结构相同
D．磷脂分子的疏水端朝向两侧，亲水端朝向内侧
3 下图是细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示构成细胞膜的物质，有关说法错误的是（ ）。
A．②与③是静止不动的 B．③构成细胞膜的基本支架
C．葡萄糖通过细胞膜需要②的协助 D．细胞识别与糖蛋白①有关
4 下面与细胞膜的功能特性有关的现象是（ ）。
A．白细胞吞噬病菌 B．变形虫伸出伪足完成运动
C．人细胞与小鼠细胞融合 D．甲状腺细胞内积累碘
答案:1．A 膜结构的蛋白质—脂质—蛋白质模型认为：①蛋白质均匀分布在脂双层的两侧，不同膜的厚度没有明显差异。②构成膜结构的脂质分子和蛋白质是静止的。这显然和膜功能的多样性相矛盾。构成膜结构的磷脂分子和蛋白质具有流动性属于流动镶嵌模型的内容。
2．B 在细胞膜的流动镶嵌模型中，磷脂分子和蛋白质是构成膜结构的主要成分，磷脂双分子层构成膜的基本支架，其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性尾部朝向内侧。蛋白质或分布在膜表面，或部分或全部镶嵌在磷脂双分子层中，其中外侧的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白与细胞识别、细胞间信息交流等有密切联系，因此细胞膜两侧的分子性质和结构并不相同。构成膜结构的磷脂分子和蛋白质并不是静止的，而是在膜中可做多种形式的运动。
3．A
4．D 细胞膜的功能特性是选择透过性，结构特点是具有一定的流动性，A、B、C三项体现了细胞膜的结构特点。D项体现了细胞膜的选择透过性。
探究方法
实验结果与结论的分析与归纳：实验结果是指观察或测量到的实验现象，应为实验实际出现的情况。实验结论是根据对实验因变量与自变量关系的分析得出的具有普遍意义的理论性结论。结论的得出必须依据实验结果。
归纳实验结论的一般思路：
①通过实验目的或步骤（根据单一因素不同）找出实验变量，将实验分为多个对照组。
②由因找果，分析实验变量与结果间的逻辑关系，先得出正确结论（分结论）。
③再根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论（总结论）”。
④在验证性实验中，如果实验目的已知，可直接作为正确结论，但全面性要因对照组而定。
能力展示
水分子通过半透膜从低浓度向高浓度的扩散叫渗透作
用。已知渗透作用发生的条件为必须有半透膜，膜两侧溶液必须有浓度差，但不知pH能否影响渗透作用。某课题研究小组对此课题进行研究。假如你是研究小组的一员，请分析回答下列问题。
（1）材料用具：大烧杯，带刻度管的长颈漏斗，玻璃铅笔，新鲜的猪膀胱膜，蒸馏水，蔗糖溶液，HCl溶液，NaOH溶液，滴管等实验材料和用具。请你画出一组装置的示意图。
（2）方法步骤：
①取相同的大烧杯三只，用玻璃铅笔标号为A、B、C。
另取相同的带刻度管的长颈漏斗三只，用新鲜的猪膀胱膜如（1）中所画图示封口。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④观察____________________________________________________________________。
（3）写出其中四种可能的实验结果和相应结论。
解析：实验设计的精华是实验变量的操纵、无关变量的控制、反应变量的检测。本题应设计不同的pH条件，如加HCl、加NaOH、加蒸馏水等进行对照，以探究pH对渗透作用的影响。
答案：（1）见下图：
（2）②在A、B、C三只大烧杯中各加入适量且等量的清水。在A烧杯中加入2滴HCl溶液，在B烧杯中加2滴NaOH溶液，在C烧杯中加入2滴蒸馏水
③在三只用新鲜猪膀胱膜封口的长颈漏斗里各加等量的蔗糖溶液，并置于A、B、C三只烧杯中。静置一段时间
④A、B、C三只烧杯中的长颈漏斗液面高度（其他步骤设计合理也可）
（3）①A、B、C三只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，说明pH高或低不影响水分子的渗透作用。
②A、B两只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致，且均明显低于C，说明pH低或高使水分子的渗透作用减弱。
③A、B两只烧杯中的长颈漏斗液面高度一致且均明显高于C，说明pH低或高使水分子的渗透作用增强。
④A烧杯中的长颈漏斗液面高度明显低于C，而B烧杯中的长颈漏斗液面高度与C一致，说明pH低使水分子的渗透作用减弱，pH高不影响水分子的渗透作用。（实验结果可能会出现多种不同的预测，写出其中四种即可。）
