高考生物一轮复习课时训练生物膜的流动镶嵌模型与物质跨膜运输方式 7页

生物膜的流动镶嵌模型与物质跨膜运输方式 [基础知识再梳理】 一、渗透作用的概念及渗透系统的组成 1.渗透作用：指水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，是自由扩散的一种，其他物质通过 半透膜的扩散不能称为渗透作用，只能称为自由扩散 自由扩散：多指溶质分子（如苯、甘油）或气体分子（如 O2、CO2 ）的移动，也可以是溶剂分子 （如水、酒精）的移动，需要通过半透膜 扩散作用：溶质、气体分子、溶剂分子的移动，可以通过半透膜，也可以不通过半透膜 扩散作用 > 自由扩散 > 渗透作用 (需通半透膜) (特指溶剂) 2.半透膜:是指某些物质可以透过,而另一些物质不能透过的多孔性薄膜,物质能否透过半透膜取决于 分子大小与膜孔大小的关系,无生命的物理性膜 选择透过性:是指细胞膜等生物膜,膜上有载体,不同膜上载体的种类和数量不同,物质能否通过选择 透过性膜一般取决于膜上载体的种类,有生命的生物膜 3.渗透系统 组成:一个完整的渗透系统,由两个溶液体系(A 和 B)以及在两者中间的半透膜组成 发生渗透作用的条件:①具有半透膜②半透膜两侧溶液具有浓度差(摩尔浓度) 根尖分生区开始时液泡数目多，逐渐发育后数目减少，液泡体积增大，叶肉细胞液泡数目会逐渐减 少。 4、细胞的吸水和失水 ①植物细胞：细胞液>外液，细胞吸水；细胞液<外液，细胞失水。 结论：溶液浓度高的地方从溶液浓度低的地方吸收水分 ②动物细胞——细胞膜 细胞外液浓度>细胞质，细胞失水皱缩 细胞外液浓度<细胞质，细胞吸水膨胀 二、探究植物细胞的吸水和失水 1、实验材料：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞 条件：有大液泡、有颜色、成熟的植物细胞[根尖分生区细胞不能用于该实验] 2、本实验用 30%（0.3g/ml）的蔗糖溶液（既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞） ※植物根尖分生区细胞、干种子，通过吸胀作用吸水 3、本实验有设置对照实验，实验前后自身对照 4、加一定量的 KNO3、尿素、NaCl、乙二醇溶液，可观察到质壁分离和质壁分离复原。 原因：①自由扩散发生质壁分离②主动运输吸收Ｋ＋、ＮＯ３－③自由扩散吸水 5、质壁分离原因分析 6、植物细胞吸水和失水探究实验应用 ①判断植物细胞的死活 ②证明原生质层具有选择透过性 ③观察植物细胞的细胞膜 ④测定细胞液的浓度的大小 ⑤证明原生质层的伸缩性>细胞壁的伸缩 ⑥细胞膜具有流动性 三、生物膜的流动镶嵌模型 1、对生物膜结构的探索历程 时间 实例 结论 19 世纪末 脂溶性物质更容易通过细胞 欧文顿认为膜是由脂质组成的 20 世纪初 将膜分离提纯，并进行化学分析 膜的主要成分是脂质和蛋白质 1952 年 红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细 胞表面积的 2 倍 细胞膜中脂质分子必然排列连 续两层 1959 年 电镜下细胞膜呈清晰地“暗一亮一暗”三层 结构 罗伯特深认为生物膜由“蛋白 质一脂质—蛋白质” 1970 年 人鼠细胞杂交实验（荧光标记法） 细胞膜具有流动性 1972 年 —— 桑格和尼克森提出了生物膜的 流动镶嵌模型 2、流动镶嵌模型的主要内容 ①磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架 ②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，有的横跨整个磷脂 双分子层 ③磷脂分子和大多数蛋白质分子是运动的 3、糖类+蛋白质=糖蛋白 糖类+脂质=糖脂 4、结构特点：具有一定的流动性 5 功能特点：具有选择透过性 *核膜、细胞器膜的表面没有糖类 四、物质进出细胞的方式 1、方式 *小肠上皮细胞吸收（需要能量）葡萄糖、钾离子等，氨基酸，核苷酸属于主动运输 *植物根细胞从土壤中吸水或吸收矿质元素属于主动运输 *有机物从根部运输到叶片——通过筛管运输 *水和矿物质元素由根部运输到叶片——蒸腾作用（通过导管） 2.物质跨膜运输 (1)自由扩散:物质从高浓度运输到低浓度,不需要能量,不需要载体 (2)协助扩散:物质从高浓度运输到低浓度,不需要能量,需要载体 (3)主动运输:物质从低浓度运输到高浓度,需要能量,需要载体 3、一定浓度范围内物质吸收速率曲线 4、影响主动运输的因素分析（能量、载体） ①内因：载体的种类和数量 根本原因：遗传物质（DNA 不同→载体不同） ②外因：影响呼吸作用的因素 ：O2、温度、pH 5、影响被动运输的因素 自由扩散：浓度差 协助扩散：浓度差、载体数量 【经典练习题】 一、选择题 1.下图表示真核生物膜的结构与功能，下列与此相关的叙述中，不正确的一项是(　　) A.功能越复杂的生物膜，蛋白质种类和数量越多 B.膜的结构特点是具有一定的流动性 C.完成图中①的场所是叶绿体类囊体薄膜 D.完成图中②、③、⑤的结构均具有单层膜结构 解析：①是叶绿体的类囊体薄膜。②是线粒体膜，属于双层膜。 答案：D 2.(2010·盐城质检)下列过程与生物膜的流动性无关的是 (　　) A.浆细胞分泌抗体 B.核糖体上合成的解旋酶进入细胞核 C.植物细胞的质壁分离复原 D.动物细胞的有丝分裂 解析：核糖体没有膜结构，其上合成的解旋酶通过核孔进入细胞核，与生物膜的流动 性无关。 答案：B 3.如图所示细胞膜的亚显微结构，其中 a 和 b 为物质的两种运输方式，下列对细胞膜结 构和功能的叙述错误的是 (　　) A.若图示为肝细胞膜，则尿素的运输方向是Ⅱ→Ⅰ B.细胞的癌变是因①的改变而导致的 C.适当提高温度将加快②和③的流动速度 D.图中 b 过程属于被动运输，a 过程经过的结构是载体蛋白 解析：通过糖被识别出细胞内外，肝细胞可以产生尿素，并排到细胞外；糖蛋白的减少是癌 变的结果而不是原因。 答案：B 4.下列生命活动与生物膜功能无直接关系的是 (　　) A.胰岛 B 细胞分泌胰岛素 B.氨基酸脱水缩合 C.神经递质在神经元之间传递信息 D.受精作用的完成 解析：氨基酸的脱水缩合发生在核糖体，核糖体无膜结构，所以 B 项与生物膜无直接关系。 答案：B 5.(2010·南京质检)下图为某些物质的跨膜运输示意图，有关叙述正确的是 (　　) A.所有图均表示主动运输 B.图甲、乙和丁中均表示自由扩散 C.图甲和图丙表示主动运输，图甲和图丁表示被动运输 D.图丙一定表示主动运输，而图甲、乙和丁可表示被动运输 解析：图丙中的物质运输方向为由低浓度一侧到高浓度一侧，是主动运输。图丁表示物质通 过载体蛋白质的协助从高浓度一侧转运到低浓度一侧，因此表示的是协助扩散的运 输方式。自由扩散和协助扩散均属于被动运输。 答案：D 6.实验室中鉴别细胞死活，常用“染色排除法”。例如：用台盼蓝染色，死细胞会被染 成蓝色，而活细胞不着色，从而判断细胞死活。该实验所利用的细胞膜特性或功能是 (　　) A.进行细胞间的信息交流　 　B.保护细胞内部结构 C.流动性 D.选择透过性 解析：用台盼蓝染色，台盼蓝为细胞不需要的物质，活细胞不吸收，死细胞膜失去了 活性，丧失选择透过性功能，台盼蓝进入细胞，细胞才会被染成蓝色，所以该实验所 利用的是细胞膜选择透过性。 答案：D 7.(2010·潍坊质检)下列关于物质跨膜运输的说法，正确的是 (　　) A.甘油进入小肠绒毛上皮细胞需要消耗 ATP B.葡萄糖进入红细胞需要载体，不消耗 ATP C.大分子物质只有通过主动运输才能进入细胞 D.蜜饯腌制过程中蔗糖进入细胞是主动运输的结果 解析：甘油进出生物膜的方式为自由扩散；葡萄糖进入红细胞是协助扩散，需要载体， 不需要能量；大分子物质通过胞吞或胞吐的形式进出细胞。 答案：B 8.下列有关物质通过细胞膜的说法正确的是 (　　) A.分泌蛋白的分泌需要能量但不需要细胞膜上的载体蛋白 B.小分子物质和离子都是通过自由扩散进入细胞 C.葡萄糖等较大的分子只能通过主动运输进入细胞 D.当植物细胞液浓度高于细胞外液浓度时会发生质壁分离 解析：分泌蛋白的分泌是胞吐过程，需要能量但不需要载体蛋白。小分子物质和离子 进入细胞的方式有自由扩散、协助扩散和主动运输。葡萄糖进入人的红细胞是协助扩 散。当细胞外液浓度高于细胞液浓度时，植物细胞会发生质壁分离。 答案：A 9.(2010·佛山质检)人体红细胞中 K ＋的浓度比血浆高 30 倍，而 Na＋的浓度却只有血浆的 1/6。 关于红细胞运输 Na＋的方向及所需条件，正确的是 (　　) ①从高浓度到低浓度　②从低浓度到高浓度　③载体蛋白　④ATP 供能 A.① B.①③ C.②③ D.②③④ 解析：Na＋的运输方式是主动运输，所以应该是从低浓度到高浓度，需要载体蛋白参与和 ATP 供能。 答案：D 10.下列四项生理过程中，细胞膜发生的变化相同的是 (　　) ①胰岛素的分泌 ②抗体识别抗原 ③神经递质的释放 ④钙离子的吸收 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 解析：胰岛素的分泌和神经递质的释放属于胞吐，抗体识别抗原属于信息交流，吸收钙离子 属于跨膜运输。 答案：A 11.在培养某植物的溶液中加入某种负离子，结果发现某植物根细胞在吸收该种负离子的同时， 对 Cl－的主动吸收减少，而对 K＋的主动吸收并没有影响，原因是 (　　) A.该种负离子妨碍了能量的生成 B.该种负离子抑制了主动运输 C.该种负离子抑制了呼吸作用 D.该种负离子的载体和 Cl－的相同 解析：主动吸收过程需要载体协助，需要消耗能量。加入某种负离子后，对 K＋的主动吸收 并没有影响，表明此负离子并不影响主动吸收过程中所需要的能量的生成，也就是不影响呼 吸作用，故很可能的原因是运输该负离子的载体和运输 Cl－的相同，从而影响了该植物对 Cl －的主动吸收。 答案：D 12.用含有各种必需元素的溶液培养大麦。实验分两组，一组在光下，一组在黑暗中， 48 小时后测定几种离子的浓度。下表各离子的数据为实验结束时，溶液中离子的浓 度占实验开始时浓度的百分比。分析上述实验数据，不能得出的结论是 (　　) 实验条件 水分消耗(mL) Ca2＋(%) K＋(%) Mg2＋(%) 光 1 090 135 27 179 黑暗中 435 105 35 113 A.光下蒸腾作用比黑暗中强 B.黑暗中植物吸收 Mg2＋更多 C.吸收水分和吸收矿质离子是两个相对独立的过程 D.植物对矿质离子的吸收具有选择性 解析：由题干条件可知，在光下吸收的水大约为暗处吸水的 2.5 倍，并且植物吸收的 水分绝大多数用于蒸腾作用，故光下比黑暗中蒸腾作用强。但水分吸收与矿质离子的 吸收并不是同步的，所以导致了离子被吸收后溶液浓度改变，在光下 Ca2＋、Mg2＋浓 度增加，而 K＋浓度减小，可见植物对矿质元素的吸收具有选择性，并且水分吸收和 矿质离子吸收是两个相对独立的过程。由题中数据不能得到光下和暗处吸收 Mg2＋的 多少。 答案：B 二、非选择题 13.下图是人体甲状腺细胞摄取原料合成甲状腺球蛋白的基本过程，试回答([　]中填序 号，　　　　上填写名称)： (1)若含 18O 的氨基酸在甲状腺细胞内合成甲状腺球蛋白过程中产生了 H2O，则 H2O 的生成部位是[　]　　　　；水中的 18O 最可能来自于氨基酸的　　　　(基团)。 (2)用含 18O 标记的氨基酸培养上图细胞，则出现 18O 的部位依次为　　　　(用图中序号回 答)。 (3)含 18O 标记的氨基酸培养液相当于人体中的　　　　　　　　。其中碘和水进入细胞的运 输方式依次为　　　　　　　　　　　；细胞合成的甲状腺球蛋白运出细胞的方式 为　　　　。 解析：蛋白质的合成在核糖体上进行，脱下的水是由氨基(—NH2)的一个氢与羧基(－COOH) 的一个羟基(－OH)组成的，即其中的氧来自羧基。图中所示为分泌蛋白的合成、运输、分泌 过程，故 18O 标记的运行路线为细胞膜→核糖体→(粗面)内质网 ― ― →囊泡 高尔基体→囊泡→ 细胞膜→细胞外。细胞所需 I2 和水的吸收方式为主动运输和自由扩散，而分泌蛋白的排出， 则为胞吐。 答案：(1)①　核糖体　—COOH(或羧基)　(2)④①③②⑥　(3)组织液　主动运输、自由扩 散　胞吐(外排) 14.(2010·肇庆检测)对农作物Ⅰ和Ⅱ在同一土壤中进行 N、P、K 三要素肥效实验，结果如下表 (“＋”表示施肥；“－”表示未施)： 作物种类 肥料成分 氮肥 磷肥 钾肥 实验产量与 原产量比(%) ＋ ＋ ＋ 100 － － － 68 － ＋ ＋ 100 ＋ － ＋ 70 农作物Ⅰ ＋ ＋ － 89 ＋ ＋ ＋ 100 － － － 35 － ＋ ＋ 48 农作物Ⅱ ＋ － ＋ 68 ＋ ＋ － 91 (1)三肥效实验的结果显示，农作物Ⅰ与农作物Ⅱ的主要区别在于　 　 。 (2)氮素化肥主要以　　　　　　方式被作物根吸收，　　　　　　　　　　　　措 施有利于根系吸收矿质营养。 (3)施肥后要及时灌溉。若作物田流失的水从如图 A 位置注入一条河流，导致下游水 体中藻类数量发生的变化如下图曲线所示。则在 A 下游，藻类数量增加的原因是　。 (4)若对农作物Ⅱ作无土栽培，培养一段时间后，检测到培养液中留存的 NO－3 /Ca2＋比 值减小，其与细胞结构有关的原因可能是　。 解析：(1)比较表格不难发现，农作物Ⅰ和Ⅱ的主要区别在于 N 元素的是否供给造成 产量的差异。土壤氮素主要是以硝酸盐形式吸收，属于主动运输，因此中耕松土增加 土壤透气性可促进其吸收。水体富营养化是导致藻类滋生的原因。植物对不同离子的 吸收量，取决于膜上相应载体的数量。 答案：(1)农作物Ⅰ不施加氮肥不影响其产量，农作物Ⅱ需要外界提供氮肥　(2)主动 运输　中耕松土　(3)水中 N 元素的增多　(4)运载 NO －3 的载体多，运载 Ca2＋的载体 少 15.为探究植物细胞膜的透性，某同学以红甜菜根(液泡中含有花青素)进行下列实验： a.将不同切片放在不同温度的蒸馏水中处理 1 分钟后取出。 b.再分别放在清水中浸泡 1 小时而获得不同的切片浸出液。 c.测量这些溶液的花青素吸光度，得结果如下图。 请回答以下问题： (1)上述实验操作步骤的叙述存在着一个明显的不足，没有遵循实验设计的　　　　原则。请 你对上述实验中的不准确的操作重新进行叙述：　 　 。 (2)由上图中的曲线你可以得出的结论是　 　 。 (3)已知物质 A 能促进细胞膜上载体的活性。有人认为：经过不同温度的处理是影响了细胞膜 上运载花青素的载体的活性。请你借助上述材料设计实验证明该观点是否正确。 材料用具：略。 实验步骤： ①　 　　 ； ②　　 　　 ； ③　 　 　　 。 结果与结论： ①　　 ； ②　　 。 解析：(1)从实验的过程看，实验的目的是探究温度对细胞膜通透性的影响，自变量是温度， 可设置具有一定梯度的系列温度相互对照。因变量是细胞膜的通透性，可通过测量这些溶液 中的花青素的吸光度作为检测指标。分析修订实验方案时，首先应看有没有对照，对照设置 是否合理，是否遵循实验设计的一般原则。还应注意无关因素的影响。(2)从坐标图看，10～ 50℃时，溶液中的花青素吸光度低且相同。50℃之后，膜的通透性增大，花青素透 出细胞，溶液中的花青素吸光度增大。(3)该实验的目的是探究不同温度的处理对细胞 膜上运载花青素的载体的活性的影响，根据所给物质 A 的作用和前面的实验方案， 分析可得结论。 答案：(1)等量　将等量的相同大小的切片放在不同温度的蒸馏水中处理 1 分钟后取 出；再分别放在等量的清水中浸泡 1 小时而获得不同的切片浸出液 (2)受 50℃以上的温度处理后膜的透性大大增加 (3)实验步骤：①取两组等量的相同大小的切片，编号，一组加入 A 物质处理一段时 间，另一组不作处理，作为对照 ②将两组切片分别放在等量的清水中浸泡 1 小时而获得不同的切片浸出液　③测量 两组溶液的花青素吸光度并进行比较　结果与结论：①如果两组溶液的吸光度相同 或相近，说明上述观点不正确　②如果实验组的吸光度大于对照组，说明上述观点 正确