课程解读

一、学习目标：

1. 简述生物膜的结构。

2. 探讨在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步所起的作用。

3. 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。

4. 说明物质进出细胞的方式。

二、重点、难点：

重点

生物膜流动镶嵌模型；物质进出细胞的方式

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；主动运输。

三、考点分析：

知识内容	要求	说明
生物膜结构的探索历程 生物膜流动镶嵌模型的基本内容 被动运输 主动运输	I II II II	Ⅰ：对所列知识点要知道其含义，能够在试题所给予的相对简单的情境中识别和使用它们。 Ⅱ：理解所列知识和其他相关知识之间的联系和区别，并能在较复杂的情境中综合运用其进行分析、判断、推理和评价。

说明：细胞膜的结构和功能是生物的核心知识之一，也是高考常考的知识点，对生物膜系统的考查尤为重要。题目常以选择题和简答题的形式出现。

知识梳理

一、对生物膜结构的探索历程

1、科学家在实验中发现：生物膜会被能溶解脂质的溶剂溶解，也会被能分解蛋白的酶分解，于是提出假说：组成生物膜的物质中有脂质和蛋白质

认识磷脂：由亲水性头部和疏水性尾部构成。

理论上，作为两侧都是液体（细胞处于液体环境，细胞内含有细胞液）的膜，其上的磷脂应该如上图所示分布。

实验证据：1925年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。

2、1959年罗伯特森在电镜下看到了细胞膜有清晰的暗—亮—暗三层结构，进而认为所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。蛋白质分子为单层片状，而两侧的蛋白质分子则不相同。生物膜为静态的统一结构。

3、实验过程

二、生物膜流动镶嵌模型的基本内容

这一模型是S.J.Singer和G.Nicolson于1972年通过对已有的模型进行修正后提出的

它的主要特点是：

（1）膜结构不对称性和不均匀——膜蛋白分为外在蛋白和内在蛋白，并且蛋白质在磷脂双分子层中的分布不对称、不均匀。

（2）膜结构的流动性——实验结论认为膜的结构成分不是静态的，而是动态的。轻油般的流体磷脂双分子层构成了膜的基本支架，具有流动性。蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子表面，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。大多数蛋白质分子也是可以运动的。

三、物质跨膜运输的方式

细胞选择吸收的小分子物质：自由扩散、主动运输、协助扩散

1. 自由扩散和协助扩散都不需要消耗能量。因为二者都是顺着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着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。

运输方式	自由扩散	协助扩散	主动运输
跨膜方向	高→低	高→低	一般为：低→高
载体协助	不需要	需要	需要
消耗能量	不用	不用	用
物质举例	氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子（苯是脂溶性的）；水、甘油、乙醇等较小的分子	氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子	K^＋、Mg^2^＋、Na^＋、Cl^－等带电荷的离子

细胞摄取和排出大分子物质的方式：胞吞胞吐

典型例题

考点一：生物膜流动镶嵌模型

例1：下列结构中，不含磷脂的是（ ）

A. 线粒体 B. 高尔基体 C. 核糖体 D. 内质网

思路分析：磷脂是构成细胞各种膜结构的重要成分，线粒体、高尔基体和内质网均具有膜结构且都含有磷脂，核糖体不具有膜结构也不含有磷脂。

答案：C

解题后的思考：磷脂广泛分布在细胞的膜结构中，构成膜的基本支架。此题同时考查了膜的成分和细胞器的结构特点。

例2：下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___________。

思路分析：细胞膜是由磷脂双分子层（B）构成基本支架，蛋白质（载体）（A）以不同的深度镶嵌在磷脂双分子层中。细胞膜的结构特性是具有一定的流动性。

答案：（1）蛋白质 磷脂双分子层 多糖 （2）选择透过性 （3）一定的流动性

解题后的思考：这个模式图通常被用来考查细胞控制物质出入的功能。其中c的内容是在新课标的教材中添加的知识——物质自由扩散，并通过蛋白质形成的通道，例子就是——水分的扩散，有它自己独特的通道蛋白（并不是载体）。

例3：下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是

A. 生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定

B. 构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇

C. 脂溶性小分子物质以主动运输的方式通过细胞膜

D. 核糖体、内质网、高尔基体的膜部都参与蛋白质的合成与运输

思路分析：生物膜的特定功能与具有特异性的膜蛋白有关，A选项正确；组成细胞膜的脂质有磷脂和少量的固醇，不含有脂肪，B选项错误；脂溶性小分子物质通过自由扩散出入细胞膜，C选项错误；只有分泌蛋白的合成和运输才与核糖体，内质网和高尔基体有关，因此D选项错误。

答案：A

解题后的思考：膜结构在细胞内广泛分布，可以通过多种背景对其知识点进行考查。比如此题就考查了蛋白质的多样性、膜组成、物质运输功能、分泌蛋白形成等内容。

小结：细胞膜作为核心知识之一，其流动镶嵌的结构模型（结构特点是具有流动性），物质组成（磷脂、蛋白质、糖类等），细胞膜各组成物质的具体作用（蛋白质的运载、糖蛋白的识别和信息传递、磷脂的支架作用）都可作为考查的重点。

考点二：物质跨膜运输的方式

例1：红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同特点是（ ）

A. 都可以从低浓度转运到高浓度一边

B. 都需要供给ATP

C. 都需要载体协助

D. 既需要载体协助又需要消耗能量

思路分析：物质出入细胞有三种方式：自由扩散、协助扩散和主动运输。自由扩散最主要的特点是由高浓度向低浓度转运；主动运输则是从低浓度向高浓度转运，并且需要载体协助、还需要消耗能量；协助扩散需要载体协助，但其是顺着浓度梯度进行的，因此不需要消耗能量。此题中红细胞吸收无机盐是主动运输，既需要消耗能量又需要载体，而红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，只需要载体协助不需要消耗能量。

答案：C

解题后的思考：常见物质的运输方式需要熟记。比如：小分子脂溶性的物质、气体等多为自由扩散，离子多为主动运输，生命大分子物质的单体物质，如氨基酸、葡萄糖等也多为主动运输。对于协助扩散的判断要根据协助扩散的定义，看是否需要载体协助，是否需要消耗能量。

例2：甲、乙两种物质分别依赖自由扩散（简单扩散）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层薄膜代替细胞膜，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

思路分析：本题依然是考查物质的跨膜运输方式及其特点。自由扩散（简单扩散）和协助扩散统称为被动运输。协助扩散是物质借助载体蛋白进出细胞的扩散方式。题干中“人工合成的无蛋白磷脂双分子层薄膜代替细胞膜”提供的信息点是膜上无载体蛋白，故协助扩散受到抑制。

答案：D

解题后的思考：熟练掌握各种运输方式的特点，将其运用在汲及膜的各种模拟实验的习题中。

例3：由图中曲线a、b表示物质跨（穿）膜运输的两种方式，下列表述正确的

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. 抑制细胞呼吸作用放出能量的过程对方式a和b的转运速率均有影响

思路分析：分析坐标曲线可以看出，方式a为自由扩散，方式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）转运，因此A错误；方式a与载体无关，只与浓度有关，因此B错误；方式b的最大转运速率与载体的种类和数量有关，因此C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（协助扩散）无关，因此D错误。

答案：C

解题后的思考：本题考查物质跨膜运输的方式与坐标曲线的综合分析。掌握根据坐标曲线的趋势获取信息的能力。

小结：物质运输因载体、能量、浓度的需求不同，分为不同方式，考查方式不但可以与产生载体、能量的代谢活动相关联，还可以考查对浓度变化曲线特点的正确解读。高考中对这部分知识能力的考查非常全面。

提分技巧

1、细胞识别：在细胞识别中，糖蛋白起了决定性作用，完成细胞间的信息传递功能。而细胞内的各种细胞器膜，因不具备此功能，也就没有糖蛋白。

2、细胞膜上的载体：此类蛋白的种类数目的差异，决定了出入细胞的物质的种类和数量，体现了细胞膜在物质交换过程中的选择透过性。

3、核膜：物质穿过核膜的方式有两种——透过核膜，通过核孔。后者不具备膜结构，因此经“核孔”出入的分子不通过膜结构。

4、大分子物质的出入：胞吞胞吐属于“膜包围”形式，物质没有穿过膜本身。

5、生物膜的结构特点——一定的流动性

生物膜的功能特性——选择透过性

预习导学

一、预习新知

酶的作用、本质和特性；ATP的结构及其作用

二、预习点拨

探究与反思

探究任务一：酶的本质和作用条件

【反思】（1）生物的体内反应与体外反应有什么区别

（2）高温、过酸、过碱如何影响酶的作用

探究任务二：ATP

【反思】（1）联系之前所学的内容，你能不能说出ATP与哪种化合物的结构有关联

（2）ATP的含量与需求量成正比吗，为什么？

同步练习

（答题时间：30分钟）

一、选择题

1、白细胞可以吞噬整个病菌，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. 细胞膜具有支持作用

2、下列有关细胞膜特点的说法中，错误的是（ ）

A. 具有一定的流动性和选择透过性 B. 蛋白质均匀分布于磷脂双分子层上

C. 脂类小分子易于自由扩散通过 D. 磷脂双分子层内外侧表面都有亲水性

3、细胞膜上与细胞识别、免疫反应密切相关的是（ ）

A. 磷脂 B. 糖蛋白 C. 固醇 D. 脂肪

*4、线粒体DNA上的基因所表达的酶与线粒体功能有关。若线粒体DNA受损伤，则下列细胞的功能受影响最大的是（ ）

A. 红细胞吸收葡萄糖 B. 小肠上皮细胞吸收水分

C. 神经细胞吸收K^＋ D. 肺泡细胞吸收氧气

*5、下图是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。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

6、下列物质需要载体蛋白协助才能进入细胞的是（ ）

A. H₂O B. 甘油 C. K^＋ D. CO₂

7、下列物质以不同运输方式通过细胞膜的是（ ）

A. 甘油、二氧化碳 B. 钾离子、水

C. 氨基酸、钾离子 D. 葡萄糖、糖原

*8、人体组织细胞从组织细胞间隙液中吸收Ca^2＋的量主要取决于（ ）

A. 细胞膜上Ca^2＋载体的数量 B. 细胞呼吸作用的强度

C. 细胞膜上载体的种类 C. 组织细胞间隙液中甘油的浓度

9. 将洋葱鳞片叶表皮浸入1mol/L浓度的KNO₃溶液中，能诱发其表皮细胞质壁分离。一段时间后，表皮细胞的质壁分离会自动复原。其原因是（ ）

A. 细胞膜主动运输K^＋和NO₃^－进入细胞，细胞液浓度加大

B. 细胞膜主动运输水分子进入细胞，细胞液浓度减小

C. 植物细胞具有质壁分离自动复原的能力

D. 一段时间后这些表皮细胞已死亡

*10、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

11、已知某种物质通过细胞膜的方式如下图所示，则下列哪种物质有与其相同的运输方式

A. H₂O B. K C. 甘油 D. 氨基酸

12、下列关于细胞膜的组成、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）

*13、实验表明，K^＋不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入少量缬氨霉素（含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。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

**14、一个CO₂分子从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来，进入一相邻细胞的叶绿体基质内，其穿过的生物膜层数是（ ）

A. 5 B. 6 C. 7 D. 8

15、若要使细胞的细胞膜仅具有自由扩散的运输方式，则处理该细胞的物质最可能是（ ）

A. 淀粉酶 B. 蛋白酶 C. 脂肪酶 D. 胰岛素

16、下图是神经细胞的细胞膜结构模式图，其中正确的是（ ）

试题答案

1. B 2. B 3. B

4. C 解析：线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，功能是产生ATP，为各项生命活动提供能量。当线粒体DNA受到损伤，根据题意可知会影响到线粒体的功能，也就是ATP的合成量减少。在物质进出细胞膜的运输方式中，红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，水和氧气均通过自由扩散方式进出细胞，只有C选项为主动运输，需要ATP提供能量。

5. C 从图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度进行，二是消耗ATP，故应为主动运输。主动运输是物质逆浓度梯度，在载体的协助和能量的作用下运进或运出细胞膜的过程。此题在考查学生跨膜运输的基础知识的同时也考查了图像观察能力。

6. C 7. B

8. A Ca^2＋ 为主动运输方式吸收，与载体数量和能量有关。其中决定吸收量的主要是载体。

9. A

10. B 免疫球蛋白属于大分子物质，以胞吞形式吸收

半乳糖属于单糖，主动运输。

11. D 12. C

13. B 这是一道容易混淆的题目。一般来说，K离子属于主动运输，但物质透膜的方式应根据具体过程的不同而作出相应的判断，本题中指出需要载体（缬氨酸）协助，顺浓度梯度（不需要消耗能量），因此是协助扩散

14. B 一个CO₂分子从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来到达两个细胞间的间隙，穿过了2层线粒体膜和1层细胞膜。

该CO₂分子从细胞间隙进入相邻细胞的叶绿体，穿过了1层细胞膜和2层叶绿体膜，共6层膜。

15. B 16. A