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第一节 物质跨膜运输的实例

(一)问题探讨

1.由于单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量，使得管内液面升高。

2.用纱布替代玻璃纸时，因纱布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不会升高。

3.半透膜两侧溶液的浓度相等时，单位时间内透过玻璃纸进入长颈漏斗的水分子数量等于渗出的水分子数量，液面也不会升高。

(二)本节聚焦

1.细胞在外界浓度高于细胞内液体浓度时会失水，反之则细胞吸水。

2.植物细胞的质壁分离与复原说明了细胞的失水与吸水现象。

3.因为细胞膜可以让水分子自由通过，一些离子和小分子也可以通过。而细胞不需要的小分子、离子和大分子则不能通过。

(三)与生活的联系

会感到口腔黏膜比较干。因为吃过盐的食物，口腔细胞失水过多。

(四)与社会的联系

不能过于宣传高浓度饮料的解渴作用，因为过高浓度的饮料反而会导致细胞失水。

(五)思考与讨论

1.红细胞内的血红蛋白等有机物一般不能透过细胞膜。

2.红细胞的细胞膜相当于“问题探讨”中的半透膜。

3.当外界溶液的浓度低于红细胞内部的浓度时，红细胞一般会因持续吸水而涨破。

4.红细胞吸水或失水的多少主要取决于红细胞内外浓度的差值。一般情况下，差值较大时吸水或失水较多。

(六)资料分析

1.在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。

2.不同作物对无机盐的吸收是有差异的。

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，这取决于细胞生命活动的需要。

4.细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。

(七)练习

基础题

1.√(此题考查对生物膜系统的理解，生物膜系统中各种膜的成分和结构很相似，也都是选择透过性膜)

2.√(此题考查对渗透作用的应用，水分子是通过渗透作用进出细胞的，渗透作用中水分子的运输方向取决于膜两侧的浓度差)

3.×(此题考查对选择透过性膜的理解，并不是所有的小分子都能通过细胞膜;另一些大分子物质可以有选择性地通过细胞膜，另一些大分子物质还可以以胞吞和胞吐的方式通过细胞膜)

拓展题

提示：农业生产上的轮作正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。如果长期在同一块田里种植同种作物，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。

第二节 生物膜的流动镶嵌模型

(一)问题探讨

1.提示：三种材料比较，弹力布更能体现细胞膜的柔变性和一定的通透性，相对好一些。当然，这几种材料的特点与真实的细胞膜之间还有不小的差距。

2.提示：有条件的话，使用微孔塑胶或利用激光给气球打上微孔都可以作为模型的细胞膜。使用透析袋也可以。如果制作临时使用的模型，利用猪或其他动物的膀胱做细胞膜是更加理想的材料。

(二)本节聚焦

1.膜是由蛋白质和脂质组成的(还有少量多糖)。膜的基本骨架：磷脂双分子层(亲水头部朝外，疏水尾部朝内);蛋白质分子镶嵌在磷脂双分子层中(有些外侧蛋白质与多糖结合形成糖被)。膜的结构特点：具有流动性(磷脂和大部分的蛋白质分子都是可以运动的)。

2.科学研究是要在实验和观察的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，提出假说，再通过实验进一步验证假说。科学研究依赖于技术的进步，技术进步了，可以得到更多新的实验数据。科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作。科学发现的过程不是一帆风顺的，往往是在继承的基础上不断验证、修正和完善发展的。科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证;科学学说不是一成不变的，需要不断完善。

(三)思考与讨论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得出的。

2.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.提示：因为磷脂分子的“头部”亲水，所以在水—空气界面上磷脂分子是“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红细胞表面积的2倍，才得出膜中的脂质必然排列为连续的两层这一结论。

(四)思考与讨论2

1.提示：在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在;冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称;荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。

2.提示：在建立生物膜模型的过程中，结构与功能相适应的观点始终引导人们不断实践、认识，再实践、再认识;使人类一步步接近生物膜结构的真相。例如，不同生物膜的功能是有差异的。在生命系统中，一般来说，功能的不同常伴随着结构的差异，而早期的生物膜模型假定所有的生物膜都是相同的，这显然与不同部位的生物膜功能不完全相同是矛盾的。还有，不同膜的厚度也不完全一样。由此促进学者们重新研究脂质和蛋白质相互作用的问题。一些学者使用了更加先进的技术，运用红外光谱等技术证明，膜蛋白主要为球形结构。冰冻蚀刻电镜技术又证明，脂双层中分布有蛋白质颗粒，这样又发展了生物膜模型。生物膜中存在不同种类的蛋白质，以及蛋白质在生物膜中的不同分布情况，恰能较好地解释不同结构的生物膜具有不同的生理功能。

(五)练习

基础题

1.提示：细胞膜太薄了，光学显微镜下看不见，而19世纪时还没有电子显微镜，学者们只好从细胞膜的生理功能入手进行探究。

2.脂质和蛋白质。(此题主要考查细胞膜的化学成分。根据相似相溶原理，脂溶性的物质容易通过细胞膜，而细胞膜又会被脂质溶剂溶解，说明膜中有脂质。而脂质会被蛋白酶分解则说明膜中有蛋白质)

3.提示：这两种结构模型都认为，组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质，这是它们的相同点。不同点是：(1)流动镶嵌模型提出蛋白质在膜中的分布是不均匀的，有些横跨整个脂双层，有些部分或全部嵌入脂双层，有些则镶嵌在脂双层的内外两侧表面;而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧。(2)流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的;而三层结构模型认为生物膜是静态结构。

4.D。(此题考查的是细胞膜的结构特点，即流动性。细胞膜的流动性体现在磷脂分子和大多数蛋白质分子的运动上)

拓展题

1.提示：生物膜结构的研究历史反映了科学研究的艰辛历程，也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普遍接受，取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。

2.提示：生物膜的流动镶嵌模型不可能完美无缺。人类对自然界的认识永无止境，随着实验技术的不断创新和改进，对膜的研究将更加细致入微，对膜结构的进一步认识将能更完善地解释细胞膜的各种功能，不断完善和发展流动镶嵌模型。

第三节 物质跨膜运输的方式

(一)问题探讨

1.从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子(苯还是脂溶性的)很容易通过合成的脂双层;水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过;氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。

2.提示：葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。

3.提示：通过观察此图还可联想并提出，细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输等问题。

(二)本节聚焦

1.有自由扩散、协助扩散、主动运输、胞吞、胞吐五种跨膜运输方式。

2.自由扩散和协助扩散的共同之处是都是顺着物质的浓度梯度进行的，都不需要细胞消耗能量。不同之处是前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。因为有蛋白质的协助，协助扩散的速度远远比自由扩散快。

3.最大的区别是是否消耗能量。主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中，保证了活细胞能按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，主动排出代谢废物和对细胞有害的物质。

(三)思考与讨论

1.自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺物质的浓度梯度进行的。

2.自由扩散与协助扩散的共同之处是都不需要细胞消耗能量。不同之处是：前者不需要蛋白质的协助，后者必须有蛋白质的协助才能实现。

3.因为自由扩散和协助扩散都是顺物质的浓度梯度进行的，不需要细胞消耗能量，所以统称为被动运输。

(四)旁栏思考题

提示：这是细胞的胞吞作用。这对于人体有防御功能，并有利于细胞新陈代谢的正常进行。

(五)技能训练

1.K+和Mg2+是通过主动运输进入细胞的。

2.Na+和Cl-是通过主动运输排出细胞的。

3.提示：因为以上四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况。

(六)练习

基础题

1.D(此题主要考查三种跨膜运输方式的比较，A选项错在离子不能通过自由扩散进入细胞，B选项运输大分子物质的过程载体蛋白质是无能为力的，C选项协助扩散是需要载体蛋白的)

2.A(此题主要考查三种跨膜运输方式的应用，A选项果脯在腌制过程中由于失水过快过多而导致细胞死亡，细胞膜失去选择性，糖分大量进入细胞内)

拓展题

提示：低温环境肯定会影响物质的跨膜运输。温度会影响分子运动的速率，影响化学反应的速率，因此，组成细胞膜的分子的流动性也会相应降低，呼吸作用释放能量的过程也会因有关酶的活性降低而受到抑制。这些都会影响物质跨膜运输的速率。

本章自我检测

一、概念检测

判断题

1.×(协助扩散和主动运输都需要载体蛋白，但在运输不同物质时所需的载体蛋白是不相同的。对物质或离子的选择性吸收，是细胞膜上的载体蛋白种类和数量决定的。运输某种离子的载体蛋白多，吸收该种离子就可能多，反之就可能少。细胞膜上的载体蛋白情况是由遗传特性决定的)

2.×(一些小分子和脂溶性的物质可以通过自由扩散的方式进出细胞膜，而一些离子和其他分子则通过协助扩散或主动运输的方式有选择地吸收。大分子物质也可以通过细胞膜，方式是胞吞或胞吐)

3.×(葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散，但葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式是主动运输)

4.×(所有细胞膜的基本结构是相同的，都由磷脂双分子层和镶嵌在其中的蛋白质等组成，但不同细胞的生物膜中蛋白质的种类和数量是不相同的)

5.×(成熟的植物细胞在细胞内外溶液存在浓度差时，会发生质壁分离或复原。干种子和没有形成大的中央液泡的植物细胞采用吸胀吸水，不会发生质壁分离或复原。动物细胞没有细胞壁，也不会发生质壁分离或复原)

选择题

1.D(菜叶细胞外溶液浓度小于细胞内溶液的浓度,发生渗透吸水,水分通过自由扩散进入细胞)

2.C(钾离子进入小肠上皮细胞是通过主动运输的方式,需要载体蛋白)

画概念图

二、知识迁移

提示：小肠绒毛上皮细胞能够从消化了的食物中吸收葡萄糖，却很难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖。这一事实说明细胞膜对物质进入细胞具有选择透过性。这与细胞的生活关系密切，细胞膜的这一特性使细胞尽可能地只吸收自身需要的物质，细胞不需要或对细胞有害的物质常被阻挡在细胞外。

三、技能应用

提示：温度高低会提高或降低水分子通过半透膜的扩散速率。在一定温度范围内，提高温度会加快水分子通过半透膜的速率;而降低温度则减缓水分子通过半透膜的速率。

实验方案设计如下：

按本章第1节渗透现象示意图组装好三组装置。在第一组的烧杯外用酒精灯或水浴锅加热升温;第二组烧杯外加冰块降温;第三组留作对照。三组装置同时开始实验，并记录液面变化及时间。

四、思维拓展

提示：在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时，如果此时细胞的生命活动需要这些营养物质，细胞还能吸收这些营养物质，是通过主动运输。

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