高中生物必修三第4章

一.流动镶嵌模型的基本内容【重点】
【提醒】流动镶嵌模 【提醒】细胞膜上 【提醒】 ② 型与静态三层结构模 ③ 蛋白质种类的多样 1. 丙酮从鸡红细胞 型的异同： 性： 提取脂质铺展成单 (1) 相同点：细胞膜 ①受体，识别传递 分子层面积是细胞 ① 的成分主要是蛋白质 信息； 膜表面积几倍？ 和脂质； ②载体，识别运输 2. 如何判断细胞膜 (2) 不同点： 物质； 的内外表面？ 地位：膜的基本支架， ①前者认为膜具有一 ①磷脂双分子层 ③酶，催化反应； 3. 受体与糖蛋白有 特点：具有一定的流动性。 定的流动性；而后者 ④抗原，引起免疫 何区别？ 认为膜是静态的。 镶在磷脂双分子层的表面， 反应 4. 糖蛋白与糖被有 ②前者提出蛋白质在 位置 部分或全部嵌入磷脂双分子层中， 区别吗？ 膜中分布是镶嵌的、 贯穿整个磷脂双分子层， 不对称的；而后者认 ②蛋白质 特点：大多数蛋白质分子是可运动的。为蛋白质对称分布在 脂双层的两侧。
一.水分子跨膜——跨植物原生质层（植物细胞的吸水和失水）
细胞液(液泡中液体， 有一定浓度）； 细胞膜 原生质层 两膜间细胞质 ( 半透膜， 伸缩性大) 液泡膜 细胞壁(全透性,伸缩性小) 植物细胞 外界溶液(有一定浓度)
核
过程
外界条件
实验现象
吸水
失水 吸水
滴加清水
滴加清水
紫色中央大液泡；原生质层紧贴细胞壁的位置
第2节生物膜的流动镶嵌模型
【考纲】物质出入细胞的方式（Ⅱ）
一.生物膜结构的探索
提出问题：为什么膜能够控制物质进出？与膜的结构有关吗？ 实验观察：细胞膜对不同物质的通透性不同，溶于脂质的物质更容易通过。 提出假设：细胞膜是由脂质组成（欧文顿） 磷脂分子 头部(亲水)(含N、P) 提取细胞膜：从哺乳动物红细胞分离。 尾部(疏水)(脂肪酸) 验证假设 化学分析：主要成分是脂质和蛋白质。 蛋白质 引出问题：脂质和蛋白质如何构建细胞膜？ 研究1.脂质在细胞膜中如何排列？ 丙酮从人红细胞提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单 分子层面积是细胞表面积的两倍→细胞膜中脂质分子排列为连续的两层 研究2：蛋白质在细胞膜中如何分布？ 建立模型：罗伯特森电镜观察：生物膜为“蛋白质 ( 暗)—脂质 ( 亮)—蛋白 质(暗)” 静态三层结构模型。 质疑：若是静态，细胞膜复杂功能难以实现，细胞生长、变形虫变 形现象不好解释。 实验：荧光标记的人鼠细胞膜融合→(结论)细胞膜具有流动性。 新技术手段运用发现：膜蛋白不是全部铺在脂质表面，有的镶嵌在 脂质双分子层中。 完善模型：桑格和尼克森提出生物膜的流动镶嵌模型。
3.温度：温度影响生物膜的流动性和有关酶的活性，来影响物 质运输的速率。低温会使物质跨膜运输速率下降。
【思考】
1.物理扩散、自由扩散与渗透作用有何异同点？ 2.自由扩散与协助扩散有何异同点？ 3.为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？ 4.与主动运输有关的细胞器有哪些？作用是什么？ 5.人体白细胞吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红细胞，这 对人体有什么意义？
三、影响跨膜运输的外因素
1.物质浓度（在一定浓度范围内）
3节
物质跨膜运输的方式
【考纲】物质出入细胞的方式（Ⅱ）
一. (小分子和离子)跨膜运输
物质 跨膜 （方向） 运输 载体 能量 方式 作用 因素
水；气体(O2、 含量 高 CO2)；小分子 脂质(性激素、 甘油、脂肪酸)； 乙醇、苯 葡萄糖进入红 细胞；静息电 位和动作电位 K+、Na+借助离 子通道蛋白出、 进神经细胞
液泡变大，紫色变浅；质壁分离复原
滴加蔗糖液 液泡变小，紫色加深；原生质层与细胞壁分离
【思考】1.植物细胞吸水会涨破？2.细菌会发生质壁分离？
【提醒】
1.质壁分离的“质”指原生质层，不是细胞质。 2.质壁分离的原因。 (1)内因：①原生质层，相当于半透膜； ②原生质层比细胞壁的伸缩性大； (2)外因：外界溶液的浓度大于细胞液的浓度。 3.质壁分离过程中，由于细胞失水，细胞液渗透压升高，细胞 对水的吸引力增强。 4.质壁分离的应用：(1)判断植物细胞死活； (2)测定细胞液浓度范围:待测细胞+一系列梯度浓度的蔗糖溶 液→分别镜检； (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→镜检，分离时间； (4) 比较未知浓度的溶液浓度大小：同一植物细胞 + 未知浓度 的溶液→镜检，分离时间； (5)验证原生质层相当于半透膜。 (6)观察细胞膜的临界面和大液泡的变化。
一.水分子跨膜——跨动物细胞膜（动物细胞的吸水和失水）
细胞质（相当于蔗糖） 细胞膜（相当于半透膜）
外界溶液（相当于清水）
动物细胞
过程 吸水 失水 平衡
条件 现象 细胞质浓度﹥外界溶液的浓度 细胞吸水膨胀 细胞质浓度﹤外界溶液的浓度 细胞失水皱缩 细胞质浓度﹦外界溶液的浓度 细胞形态正常
【思考】外界溶液浓度=动物细胞质浓度，水分子进出 细胞达到 。
【提醒】 1.膜两侧水分子进出双向运动的差别导致液面改变。 2.膜两侧溶液浓度差是渗透作用的动力，既决定渗透方向，又决 定渗透的速度。 3.膜两侧溶液达渗透平衡时，是指两侧水分子运动达到平衡，即 进出水分子数相等，但两侧溶液浓度和液面高度并不一定相同。 4.质壁分离实验为自身对照。一定浓度的 KNO3溶液、尿素、甘 油、二乙醇等溶液中，细胞主动或被动吸收溶质使细胞液的浓度 增加，从而使细胞发生质壁分离后能自动复原。 5.植物细胞吸水主要有两种方式： (1) 未形成液泡的细胞 ( 如干种子和根尖分生区细胞 ) ，主要靠吸 涨作用吸水(原理是依靠蛋白质、淀粉、纤维素等亲水物质)； (2)液泡形成后，细胞主要靠渗透作用吸水。 6.一块田里连年种同一种作物，由于作物对离子的选择吸收，导 致某些元素含量下降，产量下降，因此要进行轮作。 7.渗透作用是扩散作用的一种特殊形式。
含量 不需载 低
体蛋白 解释水分子顺 自由 自由通 不需 其含量梯度跨 扩散 膜运输。 过脂双 层分子
物质 的浓 度差
载体 蛋白
浓度 解释顺浓度梯 差、 协助 度跨膜，需要 不需 载体 扩散 载体但不需能 种类 量的运输方式。 数量 按细胞生命活 动需要，主动 主动 选择吸收营养 需要 运输 物质，排出代 谢废物和有害 物质。
无机盐离子； 氨基酸、核苷 酸、葡萄糖(进 入红细胞除外) 进出细胞；
载体 蛋白
含量 低
ATP
载体 种类、 数量 和能 量
二. (大分子)膜泡运输
多肽、蛋白质 等大分子； 细菌、细胞碎 片、衰老红细 胞被白细胞吞 噬；ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
膜结构流动性
大分子附 在细胞膜 上，内陷 成形成囊 泡，进入 细胞。
需 要
胞吞
摄入特定大 分子； 具有防御功 能，利于细 胞新陈代谢 的正常进行
【特点】 ①运输方向:不都是顺相对含量的梯度跨膜运输。 ②运输物质:细胞对物质的输入和输出有选择性。 【结论】细胞膜和其他生物膜是选择透过性膜 【提醒】生物膜是选择透过性膜。表现在：水分子自由通过， 一些离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分 子则不能通过。这一特性与细胞的生命活动密切相关，由生物 膜结构直接决定，是活细胞的重要特征。
③糖蛋白：糖类与蛋白质结合； 位置： (作用)保护、润滑和识别等 细胞膜外表面 ④糖脂：糖类与脂质结合形成。
三.细胞膜的结构和功能特点【考点】
1.膜的结构特点——具有一定的流动性 (1)原因：膜结构中磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的。 (2)影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内，随外界温度升高, 膜的流动性增强,但温度高出一定范围,则导致膜的破坏。 (3)实验验证——人鼠细胞融合实验。 (4)体现细胞膜具有流动性的实例: 精卵融合；变形虫变形；白细胞吞噬细菌(胞吞)、分泌蛋白的分 泌(胞吐)；细胞分裂；植物细胞的质壁分离与复原等。 2.膜的功能特点——具有选择透过性 (1)表现：植物根对矿质元素的选择性吸收，神经细胞对K+的吸 收和对Na+的排除，肾小管的重吸收和分泌，小肠的吸收等； (2)原因：遗传性→载体蛋白(有专一性)的种类、数量→选择性。
一.水分子跨膜——跨半透膜（渗透现象） 【提醒】半透膜和选择透过性膜异同： 1. 相同点：某些物质可通过，另一些物质不 能通过； 2. 不同点：选择透过性膜具有生物活性，是 半透膜，而半透膜不一定是选择透过性膜。
△h S1 S2
蔗糖液 浓 清 半透膜
度 水 差
【思考】 1.漏斗液面上升一定高度就不再上升，此时内外溶 液浓度是否相等？ 2.若漏斗中蔗糖分子能通过半透膜，结果会怎样？ 3. 若烧杯中不是清水，而是相同质量浓度的葡萄糖液？结果 会怎样？ 4.动物细胞吸收Na+是渗透作用吗？
能量和 温度(影 响膜的 流动性)
需要
大分子在 胞内形成 囊泡，后 与膜融合 排出 需 要 胞吐
蛋白质分泌 到细胞外
生物膜流动镶 嵌模型
排出特定 大分子。
能量和 温度(影 响膜的 流动性)
决定
功能特点：选择透过性 膜
【提醒】
1. 物质进出细胞的方式：小分子和离子跨膜运输（自由扩散、 协助扩散和主动运输）和大分子膜泡运输（胞吞和胞吐）。 2. 磷脂双分子层，确保水、气体、脂溶性物质以自由扩散的方 式通过细胞膜。 3.载体蛋白有专一性，一定程度上决定膜的选择透过性。 4. 胞吞和胞吐实质上没有跨膜，即物质没有从膜的一侧穿过膜 到膜的另一侧，它们的结构基础是细胞膜的流动性，需要能量 供应，胞吞需要糖蛋白的识别。 5. 被动运输的速率与该物质的分子的大小、脂溶性程度等有关， 如分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。 6. 主动运输一定消耗能量，但不一定是从低浓度向高浓度运输， 而从低浓度向高浓度的运输（必须消耗能量）一定是主动运输。 7. 物质浓度影响的自由扩散速率无最大值，而协助扩散和主动 运输的速率有最大值。
一.水分子跨膜