高一生物 第二节 生物膜的流动镶嵌模型
一、学习目标：1、学生通过阅读课本，理解记忆生物膜的流动镶嵌模型的基本内容
2、学生通过不同类型练习题的比较，判断生物膜体现流动性的实例
3、学生通过阅读课本总结出不同科学家关于生物膜结构探索历程所做实验的结论
二、学习重点：生物膜流动镶嵌模型的基本内容
三、学习难点：探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点
自学内容一：生物膜结构的探索历程：
（学法指导：请同学们阅读课本P65-P67内容）填写下面表格：
时间和人物 历史事件 历史结论
19世纪末欧文顿 凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞 膜是由 组成的
20世纪初 对红细胞膜化学分析 膜中含 和
1925年，两位荷兰科学家 红细胞膜的脂质铺展成单层分子的面积是原膜表面积的两倍 结构
1959年，罗伯特森 电镜下膜呈“暗—亮—暗”三层结构 — —
1970年 人、鼠细胞融合实验。 膜具 性
1972，桑格和尼克森 新的观察和实验证据的基础上，提出分子结构模型。 模型
注意：磷脂分子具有亲水性的头部，疏水性的尾部
自主检测一：
（目标1）1．变形虫可以吞噬整个细菌，这一事实说明了（ ）。
A. 细胞膜具有选择透过性 B. 细胞膜具有一定的流动性
C. 细胞膜具有全透性 D. 细胞膜具有保护作用
（目标2）2、一位科学家发现，当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变小而面积增大，这是由于细胞膜的什么特性所决定的 ( )
A.具有一定的流动性 B.是选择透过性膜 C.具有专一性 D.具有运输物质的功能
（目标3）3、科学家将细胞膜中的磷脂成分提取出来，并将它在“空气—水”界面上铺成单分子层，发现这个单分子层的表面积相当于原细胞膜表面积的两倍。这说明磷脂分子在细胞膜上的分布状况是：
A. 单层排列 B. 均匀稀疏排列 C. 双层排列 D. 均匀紧密排列
（目标3）4、提出生物膜流动镶嵌模型的科学家是（ ）
A、欧文顿 B、罗伯特森 C、桑格和尼克森 D、施旺和施莱登
自学内容二——流动镶嵌模型的基本内容
（学法指导：阅读课本P68内容）回答下列问题
1、在生物膜中构成其基本支架的是 ，且这个支架不是静止的，而是 。
2、蛋白质分子在细胞膜上的分布是怎样的？
3、什么是糖被？又成为什么？它有什么作用？
注意：生物膜的生理（功能）特性是选择透过性；结构特点是一定的流动性
自主检测二：（目标2）1．细胞膜与其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. 球蛋白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
(目标2)2．吞噬细胞具有识别功能是因为（ ）。
A. 细胞膜具有一定的流动性 B. 细胞膜表面具有糖蛋白
C. 细胞内产生蛋白质 D. 细胞膜内有磷脂双分子层
(目标1)3、细胞膜具有流动性，是指（ ）。
A. 整个细胞膜具有流动性 B. 细胞膜上的磷脂是静止的，蛋白质具有流动性
C. 细胞膜中磷脂和大多数蛋白质都具有流动性D. 细胞膜上的蛋白质是静止的，磷脂具有流动性
(目标3)4．维生素D能较水溶性维生素优先通过细胞膜，这是因为( )
A．细胞膜以磷脂双分子层作基本支架 B.磷脂双分子层内不同程度地镶嵌着蛋白质
C．细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 D．细胞膜是选择透过性膜
(目标1)5、食醋中的醋酸成分是活细胞不需要的小分子物质，蔗糖不是活细胞需要的大分子物质。用食醋和蔗糖可将新鲜的大蒜头很快地腌成糖醋蒜，其原因是( )
A．醋酸和蔗糖分子均能存在活细胞间隙中B．醋酸和蔗糖分子均能被吸附在活细胞的表面
C. 醋酸能固定和杀死活细胞，细胞膜失去选择性D．因腌的时间过久，两种物质均慢慢地进入活细胞
(目标1)6．最能代表生物膜基本化学成分的一组化学元素是 ( )
A．C、H、O、N B．C、H、O、N、P C．C、H、O、S、P D．C、H、O、Mg、Fe
(目标1)7．组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子的排布有下述特点，其中描述细胞膜基本支架的是
A．膜两侧的分子结构和性质不尽相同 B.磷脂排布成双分子层
C.蛋白质分子附着和镶嵌于磷脂双分子层中 D.蛋白质和磷脂分子具有一定的流动性
(目标2)8、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体某些白细胞能吞噬细菌。这些生理过程的完成都依赖于细胞的（ ）
A、选择透过性B、一定的流动性C、被动运输D、主动运输第四章 第1节 物质跨膜运输的实例
【使用说明】
1、依据学习目标，认真研读教材P60-63，回答自主预习有关题目。
2、将预习时有疑问的或不能解决的用红笔标记，在课堂上认真学习，课后及时进行反思纠错。
【学习目标】
1．课本问题探讨实例进行小组讨论，总结发生渗透作用的条件
2．通过植物和动物的细胞吸水和失水的实验了解细胞的渗透作用
3．通过课本质壁分离实验，尝试提出问题，做出假设；
识别学案中质壁分离的图示中不同结构的名称
5、通过课本物质跨膜运输的其他实例理解生物膜的选择透过性
【本节聚焦1】：细胞的吸水和失水
【自主预习】
渗透系统的组成分析及应用：
渗透系统的组成（如图）及特点：（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。
2、渗透作用的发生：（1）若S1溶液浓度大于S2，则单位时间内由S2→S1的水分子数 S1→S2，外观上表现为S1液面 ；若S1溶液浓度小于S2，则情况相反，外观上表现为S1液面 。（2）在达到渗透平衡后，若存在如图所示的液面差Δh，则S1溶液浓度 S2
3、渗透作用的应用：（1）比较不同溶液浓度大小
漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M N②若漏斗内液面不变，则M N③若漏斗内液面下降，则M N
（2）验证渗透作用发生的条件 A、具有 。B、具有 。
总结：渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散， 渗透作用的发生必须具备的两个条件 ①具有半透膜②膜两侧具有浓度差
（二）动物细胞的吸水与失水
原理： 具有控制物质进出细胞的作用，相当于一层半透膜；故
当外界溶液浓度 细胞质的浓度，细胞吸水 ，浓度差异大时，会因吸水而涨破
当外界溶液浓度 细胞质的浓度，细胞失水 ，浓度差异大时，会因失水而死亡
当外界溶液浓度 细胞质的浓度，细胞处于 状态
【自主检测1】将人成熟红细胞放在质量分数为9%的食盐溶液中制成装片后，用显微镜观察，可以发现红细胞的状态变化是A．不能确定 B．正常状态 C．细胞膜破裂 D．细胞皱缩
（三）植物细胞的吸水与失水
1、植物细胞若吸水会涨破吗？为什么？
2、植物细胞内的液体环境主要指
3、原生质层： 、 和这两层膜之间的细胞质。
2、质壁分离发生的条件是什么？
思考：下列哪些细胞可以发生质壁分离现象？
干种子、根尖生长点、根尖分生区、根尖伸长区、根毛区、根冠细胞、红细胞、茎的形成层、紫色洋葱表皮细胞
3、质壁分离产生的原因：（内因？外因？）
4、探究：原生质层相当于一层半透膜
1）探究实验的一般步骤提出问题→ → → → → 。
2）原理：植物细胞的原生质层相当于一层 。当 小于 的浓度时，细胞失水，中央液泡体积会________，细胞皱缩；当 小于 的浓度时，细胞吸水，中央液泡体积会________，细胞膨胀。
3）质壁分离：当植物细胞失水时，由于原生质层比细胞壁的伸缩性 ，因而会出现 和___________分离的现象，称为质壁分离。
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，称为质壁分离复原。
中央液泡大小 细胞大小 颜色变化 现象名称
蔗糖溶液
清水
5）实验现象：取紫色洋葱表皮细胞（为什么？），将其先放入特定浓度蔗糖液中，再放入清水中
思考：若是将紫色洋葱表皮细胞放入一定浓度的KNO3溶液中，会怎样？_______________
【自主检测2】以下是发生质壁分离现象的细胞，请回答：
1、 2、 3、
4、 5、
1与2 之间充满的是何种物质？ 标号 共同构成原生质层，植物细胞的液体环境主要指什么？ 为什么？
质壁分离的“质”和“壁”分别指什么？
思考：盐碱地植物为什么不易存活？或者一次施肥过多容易出现“烧苗”现象？为什么腌渍的食品不易变质？糖醋蒜，果脯制作原理是什么？
【思维拓展】扩散与渗透
扩散：物质从高浓度到低浓度的运动叫做扩散（扩散与过膜与否无关）如：O2从浓度高的地方向浓度低的地方运动
渗透：水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散又称为渗透。如：细胞的吸水和失水，原生质层相当于半透膜
【本节聚焦2】：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
1．物质跨膜运输的其他实例
细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程。而物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的，而且是细胞对于物质的输入和输出有选择性。
例1：将番茄和水稻分别放在含Mg2+、Ca2+和Si4+的培养液中，过一段时间测得培养液中的离子浓度如图所示。请根据图回答：
(1)不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有 性。
(2)水稻培养液里的Mg2+和Ca2+浓度增高的原因
。
(3)水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于 生命活动的需要。
(4)植物细胞在同一时间吸收离子和吸收水的量不同，说明了吸收离子和吸收水是相对独立的过程。
（5）由题可知，水稻吸收_____多，吸收__________较少；而番茄吸收_________较多，吸收______较少。即不同生物对不同矿物质的吸收具有很大的差异性。
【自主检测3】（目标5）例：人体甲状腺细胞、红细胞选择吸收的较多元素分别是
A．I-、Fe2+ B．Fe2+、Fe2+ C．I-、I- D．不能判断
2．细胞膜和其它生物膜都是选择透过性膜
细胞膜和其他生物膜都是 膜，这种膜可以让 自由通过，一些 和 也可以通过，而其他的 、 和 则不能通过。
【自主检测4】下列关于半透膜和细胞膜的描述中，错误的是 （ ）
A. 半透膜是允许一部分物质通过，不允许另一部分物质通过的膜
B. 细胞膜是一层选择透过性膜，CO2、O2等可自由通过，其它被选择的小分子、离子也能通过
C. 细胞膜不属于半透膜 D. 半透膜包括物理性的过滤膜和生物性的选择透过性膜
3．与生活联系
轮作：在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式
农业生产上的轮作是针对不同作物根系对矿质元素的选择性吸收而采取的生产措施。如果长期在同一块天里种植同种作物，地力就会下降（俗称伤地），即某些元素含量下降，这样就会影响作物的产量。还可防治病、虫、草害等。
【自主检测5】下列有关说法，错误的是 （ ）
A．细胞膜和液泡膜都是选择透过性膜 B．水分子进出细胞，取决与细胞内外液体的浓度差
C．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能
D．进行轮作有利于保护耕地，遵循可持续发展政策
当堂检测
（目标1）1. 如图，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13000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
（目标3）2.关于科学探究活动的叙述不正确的是 ( )
A．科学探究活动的正确顺序是提出问题→作出假设→设计实验→进行实验
B.所谓假设就是根据已有的知识和生活经验对提出的问题作出尝试性的回答
C．所谓提出问题就是对实验设计提出问题，对实验设计中有可能出现的问题作出判断
D.设计实验是紧紧围绕假设进行的，是对假设的检验。
（目标4）3.放在O.3 g／mL的蔗糖溶液中，不会发生质壁分离的一组细胞是
①洋葱根尖生长点细胞 ②洋葱表皮细胞 ③人的口腔上皮细胞 ④蛙卵细胞 ⑤干种子细胞 ⑥洋葱根尖的根毛细胞
A．①②③④ B．②④⑤⑥ C．①④⑤⑥ D．①③④⑤
（目标4）4.植物细胞发生质壁分离复原时，水分子依次通过的结构是
A．细胞壁、细胞膜、细胞质、液泡膜 B．细胞膜、细胞质、液泡膜
C．液泡膜、细胞质、细胞膜、细胞壁 D.细胞膜、液泡膜、细胞质
（目标2）5.利用高浓度的盐水杀菌的原理是（ ）
A. 盐水中的氯离子有杀菌的作用 B. 高浓度盐水中水分不足，不利于细菌生长
C. 细菌由于脱水而死亡 D. 钠离子有杀菌作用
（目标4）6.一个成熟的植物细胞，它的原生质层主要包括（ ）
A. 细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质 B. 细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质
C. 细胞膜和液泡膜之间的细胞质 D. 细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质
（目标4）7.植物细胞发生质壁分离的原因是（ ）
① 外界溶液浓度大于细胞液浓度 ② 细胞液浓度大于外界溶液浓度
③ 细胞壁的伸缩性大于原生质层的伸缩性 ④ 原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
A. ②④ B. ①④ C. ②③ D. ③④
10.将洋葱表皮细胞放在30%的蔗糖溶液中，细胞发生了质壁分离，则此细胞的原生质层与细胞壁之间的物质应是（ ）
A. 水 B. 低于30%蔗糖溶液 C. 等于30%的蔗糖溶液 D. 高于30%的蔗糖溶液
11下图中甲、乙两图是渗透装置示意图，丙图是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题：（甲图是发生渗透作用的初始状态，乙图是发生了较长时间的渗透作用之后达到平衡的状态，甲图中，①为水，②为30% 的蔗糖溶液）
（1）典型的渗透装置必须具备两个条件：
①_____________________（指明甲图中相应部位）； ②__________________。
（2）比较甲图中①和②处溶液浓度的大小：_____________________。
（3）丙图中⑦为____________，甲图中的③相当于丙图中的___________。
（4）若把根毛细胞放在 30% 的蔗糖溶液中，它会出现_____________________。再放入清水中，它又出现_____________________。
（5）若把根毛细胞放在 90% 的蔗糖溶液中，它会出现什么变化？_____________________。过一段时间再放入清水中，此时根毛细胞与上题中放入清水中的变化一样吗？_____________。为什么？_____________________。
（6）盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是____________________________。
【补充资料】
1.质壁分离和质壁分离复原实验的应用
（1）用于测定细胞液的浓度。如设计实验测定某植物细胞中细胞液的浓度，可配制一系列质量浓度梯度的溶液，把待测植物细胞放入上述梯度溶液中制成装片，在显微镜下观察，就可确定该细胞液浓度大小。如，将洋葱鳞片叶表皮细胞放在0.45mol/L的蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离，放在35mol/L蔗糖液中，细胞有胀大趋势离，放在0.4mol/L的蔗糖溶液中，细胞似乎不发生什么变化，由此可推断，洋葱鳞片叶表皮细胞细胞液浓度约为0.4mol/L
（2）用于判断细胞死活。质壁分离和复原是成熟的活植物细胞因细胞液的浓度低于或高于外界溶液浓度而发生渗透失水或吸水的过程中表现出的特有的生理现象。因为活细胞的原生质层具有选择透过性，死细胞的原生质层变成了全透的。
（3）可用于观察植物细胞的细胞膜。正常生活的植物细胞中，由于细胞膜紧贴细胞壁，在显微镜下不易观察到。
（4）可用于验证成熟植物细胞是一个渗透系统或成熟植物细胞发生渗透作用。
（5）设计实验使植物细胞发生质壁分离，但能自动复原，也就是质壁分离和复原在同一种溶液中发生。完成这个命题，最好选用一定浓度的KNO3溶液。因为一定浓度的KNO3溶液既能使植物发生质壁分离，又对细胞无毒害作用，同时K+和NO3-都是植物要选择吸收的离子。发生质壁分离后的植物细胞，随着K+和NO3-的吸收，细胞液浓度会变大，细胞又通过渗透作用吸水，从而会自动复原。
（6）动物细胞能发生渗透作用，但因无细胞壁，故不会发生质壁分离现象。然而渗透原理在动物细胞中也有广泛应用。如要得到细胞膜，要将哺乳动物成熟的红细胞置于纯水中。第3节 物质跨膜运输的方式
课程标准：说明物质进出细胞的方式
学习目标：
1．学生通过观察课件中运输方式的模型，识记物质跨膜运输的几种方式并举例。
2．学生通过理解被动运输和主动运输的图形，能够熟练说出被二者的区别。
3．学生通过教师给出的几个实例，正确理解细胞选择透过性及其对细胞生活的意义。
4.学生通过阅读课本及图示，解释胞吞胞吐的过程及适用的物质
重难点：物质跨膜运输的方式——主动运输与被动运输。
自主学习
一、被动运输：1．概念：物质进出细胞时，进行的_____________的扩散。
2．类型
(1)自由扩散
①概念：物质通过简单的_____________进出细胞。
②实例：水、CO2、O2、甘油、乙醇、苯、胆固醇、性激素、尿素、维生素D等。
(2)协助扩散
①概念：进出细胞的物质借助___________的扩散。②实例：葡萄糖进入_____________。
二、主动运输1．运输方向：可以从________一侧运输到________一侧。
2．基本条件
(1)细胞膜上相应____________的协助。
(2)消耗细胞内化学反应所释放的_________。
3．生理意义：保证活细胞按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的___________，排出__________和________________的物质。
自由扩散、协助扩散和主动运输的比较
物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输
运输方向
是否需要载体
是否消耗能量
举例
表示曲线(一定浓度范围内，横坐标表示浓度，纵坐标表示运输速率)
三、大分子物质的运输
1．胞吞：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。
2．胞吐：细胞需要_______的大分子，先在细胞内形成________，然后移动到_________处，并与之融合将大分子排出。
知识拓展：1.温度可影响生物膜的流动性，因而会影响物质跨膜运输的速率
2.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
3.载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体达到饱和时，细胞吸收该载体运载的物质的速率不再随物质的浓度的增大而增大
自主检测：
（目标1）1、人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于（ ）
A、组织液中甘油的浓度B、细胞膜上的载体数量C、细胞中ATP的数量 D、细胞膜上的某载体的数量
（目标1、2）2、下列跨膜运输的生理活动，属于主动运输的是( )
A.酒精进入胃粘膜细胞B.二氧化碳由静脉血进入肺泡
C.原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞D.水分子进入细胞
（目标1、2）3、小肠上皮细胞含有大量的线粒体，与这一结构特征相适应的细胞膜功能是
A、自由扩散 B、协助扩散C、主动运输 D、渗透作用
（目标1、2、3）4、关于细胞膜的组成、结构、功能之间的关系，逻辑顺序正确的一组是
（1）膜主要由磷脂和蛋白质分子组成 （2）膜具有流动性 （3）膜具有选择透过性（4）膜内蛋白质和磷脂分子大都是运动的（5）主动运输得以正常进行。
A．(1)(4)(2)(5)(3) B．(1)(2)(4)(3)(5) C．(1)(4)(2)(3)(5) D．(1)(2)(4)(5)(3)
5、实验表明，K+不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如在人工膜中加入少量缬氨酶素（含（目标1、2）12个氨基酸的脂溶性抗菌素）时，K+则通过人工膜从高浓度向低浓度扩散。则它通过人工膜的方式是（ ）
A、自由扩散 B、协助扩散 C、主动运输 D、渗透作用
（目标4）6、新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸收到血液中的方式是
A．主动运输、主动运输B．胞吞、主动运输C．主动运输、胞吞D．被动运输、主动运输
（目标1、2、3）7.右图为物质出入细胞膜的示意图，请据图回答：
（1）A代表___________分子；B代表___________；D代表___________。
（2）细胞膜从功能上来说，它是一层___________膜。
（3）动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明B具有___________。
（4）在a~e的五种过程中，代表被动运输的是___________。
（5）可能代表氧气转运过程的是图中编号___________；葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号___________。
