必修一第四章第23节生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式.课件.ppt
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- 必修 第四 23 生物膜 流动 镶嵌 模型 物质 运输 方式 课件
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1、一、对生物膜结构的探索历程一、对生物膜结构的探索历程 19世纪末:欧文顿发现脂溶性物质易通过细胞膜世纪末:欧文顿发现脂溶性物质易通过细胞膜膜是由膜是由 组成的组成的 20世纪初:化学分析表明膜的主要成分是世纪初:化学分析表明膜的主要成分是 1925年:从红细胞中提取的脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的年:从红细胞中提取的脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍倍 膜中的脂质分子排列为膜中的脂质分子排列为 1959年:电镜下细胞膜呈现清晰的暗年:电镜下细胞膜呈现清晰的暗亮亮暗三层结构暗三层结构生物膜是由生物膜是由 三层结构构成三层结构构成 1970年:人鼠细胞杂交实验年:人鼠细胞杂交实验细胞膜
2、具有细胞膜具有 1972年:桑格和尼克森提出了生物膜的年:桑格和尼克森提出了生物膜的脂质和蛋白质脂质和蛋白质连续的连续的2层层蛋白质脂质蛋白质蛋白质脂质蛋白质一定流动性一定流动性流动镶嵌模型流动镶嵌模型脂质脂质二、流动镶嵌模型的基本内容二、流动镶嵌模型的基本内容1.结构模型结构模型2.组成成分及其分布组成成分及其分布(1)构成膜的基本支架。构成膜的基本支架。(2)蛋白质分子有的蛋白质分子有的 ,有的部分或全部,有的部分或全部 嵌入磷脂双分子层中,有的嵌入磷脂双分子层中,有的 。(3)细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成 ,也可,也可 以和脂质结合形成以和脂质
3、结合形成 。磷脂双分子层磷脂双分子层镶在磷脂双分子层表面镶在磷脂双分子层表面横跨整个磷脂双分子层横跨整个磷脂双分子层糖蛋白糖蛋白糖脂糖脂3.结构特点结构特点 具有具有 ,其原因是组成膜的,其原因是组成膜的 和和 大多数蛋白质分子,大都是可以运动的。大多数蛋白质分子,大都是可以运动的。一定流动性一定流动性磷脂分子磷脂分子三、物质出入细胞的方式三、物质出入细胞的方式1.被动运输被动运输(1):不需要载体和能量,如:不需要载体和能量,如 、CO2、甘油、甘油、苯等。、苯等。(2)协助扩散:需要协助扩散:需要 ,但不需要,但不需要 ,如红细胞,如红细胞 吸收葡萄糖。吸收葡萄糖。自由扩散自由扩散水水O2
4、乙醇乙醇载体载体能量能量2.主动运输主动运输 可从可从 一侧运输到一侧运输到 一侧,需要一侧,需要 的的 协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的 ,如如Na、K等离子的运输。等离子的运输。低浓度低浓度高浓度高浓度载体蛋白载体蛋白能量能量3.胞吞与胞吐胞吞与胞吐(1)胞吞:细胞摄取大分子时,首先是大分子附着在胞吞:细胞摄取大分子时,首先是大分子附着在 表表 面,从而使细胞膜内陷形成面,从而使细胞膜内陷形成 包围着大分子,从膜上包围着大分子,从膜上 分离下来进入细胞内部。分离下来进入细胞内部。(2)胞吐:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成胞吐:细胞需
5、要外排的大分子,先在细胞内形成 ,然后移到然后移到 处,与之融合,将大分子移出细胞。处,与之融合,将大分子移出细胞。细胞膜细胞膜小囊小囊囊泡囊泡细胞膜细胞膜1.组成特点组成特点(1)相似性:生物膜的化学组成相似,都主要由脂质和蛋相似性:生物膜的化学组成相似,都主要由脂质和蛋 白质组成。白质组成。(2)差异性:不同生物膜中各组成成分的含量不同,有的差异性:不同生物膜中各组成成分的含量不同,有的 生物膜中不含糖类。生物膜中不含糖类。2.组成、结构与功能的关系组成、结构与功能的关系3.结构特点:流动性结构特点:流动性(1)原因:膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。原因:膜结构中的蛋白质分子和
6、脂质分子是可以运动的。(2)表现:变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载表现:变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载 体对相应物质的转运等。体对相应物质的转运等。(3)影响因素:主要受温度影响,适当温度范围内,随外界影响因素: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。导致膜的破坏。(4)实例实例 质壁分离和复原实验;质壁分离和复原实验;变形虫捕食和运动时伪足的形成;变形虫捕食和运动时伪足的形成;白细胞吞噬细菌;白细胞吞噬细菌;胞吞与胞吐;胞吞与胞吐;受精时细胞的融合过程。受精时
7、细胞的融合过程。(5)实验验证实验验证细胞融合实验细胞融合实验4.功能特点:选择透过性功能特点: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 的吸收和对的吸收和对Na的排出,肾小管的重吸收和分泌,小肠的排出,肾小管的重吸收和分泌,小肠 的吸收等。的吸收等。(2)原因:遗传性原因:遗传性 载体种类、数量载体种类、数量 选择性。选择性。(3)实验验证实验验证植物对无机盐的吸收植物对无机盐的吸收 含不同无机盐离子的溶液含不同无机盐离子的溶液+不同植物不同植物 测定培养液中各离子的初始浓度测定培养液中各离子的初始浓度 测定实验结束时培养
8、液中各离子的浓度测定实验结束时培养液中各离子的浓度 比较同一植物吸收不同离子及比较同一植物吸收不同离子及 不同植物吸收同一离子的情况不同植物吸收同一离子的情况 不同植物对同一离子吸收状况不同不同植物对同一离子吸收状况不同 同一植物对不同离子吸收状况不同同一植物对不同离子吸收状况不同 细胞膜对离子吸收具选择透过性细胞膜对离子吸收具选择透过性培养一段时间培养一段时间5.流动性与选择透过性的关系流动性与选择透过性的关系(1)区别:流动性是生物膜的结构特点,选择透过性是生物区别:流动性是生物膜的结构特点,选择透过性是生物 膜的功能特性。膜的功能特性。(2)联系:流动性是选择透过性的基础,膜只有具有流动
9、性,联系:流动性是选择透过性的基础,膜只有具有流动性,才能实现选择透过性。才能实现选择透过性。膜的流动性和选择透过性都是活细胞的特性,死细胞将膜的流动性和选择透过性都是活细胞的特性,死细胞将失去流动性和膜的选择透过性。失去流动性和膜的选择透过性。例例1(2009浙江高考浙江高考)对某动物细胞进行荧光标记实验,对某动物细胞进行荧光标记实验,如下示意图所示,其基本过程:如下示意图所示,其基本过程:用某种荧光染料标记该用某种荧光染料标记该动物细胞,细胞表面出现荧光斑点。动物细胞,细胞表面出现荧光斑点。用激光束照射该细用激光束照射该细胞表面的某一区域,该区域荧光淬灭胞表面的某一区域,该区域荧光淬灭(消
10、失消失)。停止激光停止激光束照射一段时间后,该区域的荧光逐渐恢复,即又出现了束照射一段时间后,该区域的荧光逐渐恢复,即又出现了斑点。斑点。上述实验不能说明的是上述实验不能说明的是 ()A.细胞膜具有流动性细胞膜具有流动性B.荧光染料能与细胞膜组成成分结合荧光染料能与细胞膜组成成分结合C.根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率D.根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动 速率速率.课堂笔记课堂笔记选选 用荧光染料标记细胞,是因为该染料用荧光染料标记细胞,是因为该染料能与细胞膜组成成分结合。激
11、光照射后荧光的恢复是由能与细胞膜组成成分结合。激光照射后荧光的恢复是由于膜上其他部位的移动,即细胞膜的流动性,荧光恢复于膜上其他部位的移动,即细胞膜的流动性,荧光恢复的快慢反映了膜中蛋白质和脂质流动的快慢。该实验与的快慢反映了膜中蛋白质和脂质流动的快慢。该实验与物质跨膜运输无直接关系。物质跨膜运输无直接关系。C1.下列过程与生物膜的流动性无关的是下列过程与生物膜的流动性无关的是 ()A.浆细胞分泌抗体浆细胞分泌抗体 B.核糖体上合成的解旋酶进入细胞核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植物细胞的质壁分离复原 D.动物细胞的有丝分裂动物细胞的有丝分裂解析:解析:解旋酶由核孔
12、进入细胞核,该过程与膜的流动性无解旋酶由核孔进入细胞核,该过程与膜的流动性无关。植物细胞的质壁分离与复原过程与原生质层的伸缩性关。植物细胞的质壁分离与复原过程与原生质层的伸缩性有关,体现了膜的流动性。动物细胞有丝分裂中膜横缢过有关,体现了膜的流动性。动物细胞有丝分裂中膜横缢过程与流动性有关。程与流动性有关。答案:答案:B1.跨膜运输跨膜运输自由扩散、协助扩散和主动运输自由扩散、协助扩散和主动运输物质跨膜运输物质跨膜运输的方式的方式被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散物质运输方向物质运输方向高浓度高浓度低浓度低浓度高浓度高浓度低浓度低浓度低浓度低浓度高浓度高浓度是否需
13、要载体是否需要载体不需要不需要需要需要需要需要是否消耗能量是否消耗能量不消耗不消耗不消耗不消耗消耗消耗物质跨物质跨膜运输膜运输的方式的方式被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散图例图例物质跨膜运物质跨膜运输的方式输的方式被动运输被动运输主动运输主动运输自由扩散自由扩散协助扩散协助扩散模型模型举例举例O2、CO2、H2O、甘油、甘油、乙醇、苯等乙醇、苯等红细胞吸红细胞吸收葡萄糖收葡萄糖小肠吸收葡萄小肠吸收葡萄糖、氨基酸、糖、氨基酸、无机盐等无机盐等2.非跨膜运输非跨膜运输胞吞与胞吐胞吞与胞吐胞吞胞吞(内吞内吞)胞吐胞吐(外排外排)条件条件细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的
14、方式细胞摄取或排出大分子和颗粒物质的方式原理原理生物膜的流动性生物膜的流动性特点特点物质通过小泡转移,需要消耗能量,不需要载体物质通过小泡转移,需要消耗能量,不需要载体方向方向细胞外细胞外内内细胞内细胞内外外实例实例变形虫吞食食物颗粒,变形虫吞食食物颗粒,白细胞吞噬病菌等白细胞吞噬病菌等胰岛胰岛B细胞分泌胰岛素细胞分泌胰岛素3.影响物质运输速率的因素影响物质运输速率的因素(1)物质浓度物质浓度(2)O2浓度浓度(3)温度温度 温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性,进温度可影响生物膜的流动性和有关酶的活性,进 而影响物质运输速率。低温会使物质跨膜运输速而影响物质运输速率。低温会使物质跨膜运输速
15、 率下降。率下降。同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红同一种物质进出不同细胞时,运输方式可能不同,如红细胞吸收葡萄糖为协助扩散,小肠细胞吸收葡萄糖则是主动细胞吸收葡萄糖为协助扩散,小肠细胞吸收葡萄糖则是主动运输。运输。例例2新生儿小肠上皮细胞通过消耗新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP,可以直接吸收母,可以直接吸收母乳中免疫球蛋白、半乳糖和葡萄糖等。母乳中的营养蛋白可乳中免疫球蛋白、半乳糖和葡萄糖等。母乳中的营养蛋白可以被消化吸收。下列有关说法不正确的是以被消化吸收。下列有关说法不正确的是 ()A.小肠上皮细胞吸收半乳糖和葡萄糖的方式是主动运输小肠上皮细胞吸收半乳糖和葡萄糖的方式是主动
16、运输B.小肠上皮细胞吸收免疫球蛋白需要载体蛋白协助小肠上皮细胞吸收免疫球蛋白需要载体蛋白协助C.免疫球蛋白的吸收与膜的流动性有关免疫球蛋白的吸收与膜的流动性有关D.免疫球蛋白在新生儿消化道中不被分解的原因是母乳中含免疫球蛋白在新生儿消化道中不被分解的原因是母乳中含 有抑制免疫球蛋白分解的某些物质有抑制免疫球蛋白分解的某些物质.课堂笔记课堂笔记选半乳糖和葡萄糖是小分子物质,由题干可选半乳糖和葡萄糖是小分子物质,由题干可知,小肠上皮细胞吸收半乳糖和葡萄糖需消耗知,小肠上皮细胞吸收半乳糖和葡萄糖需消耗ATP,由此,由此可知两种物质的吸收方式是主动运输。免疫球蛋白是大分可知两种物质的吸收方式是主动运输
17、。免疫球蛋白是大分子物质,其吸收方式是胞吞,与细胞膜的流动性有关。由子物质,其吸收方式是胞吞,与细胞膜的流动性有关。由于母乳中含有抑制免疫球蛋白被分解的物质,因此免疫球于母乳中含有抑制免疫球蛋白被分解的物质,因此免疫球蛋白在新生儿消化道中不被分解。蛋白在新生儿消化道中不被分解。B判断物质运输方式的方法判断物质运输方式的方法据分子大小判断据分子大小判断根据运输方向判断:逆浓度梯度的跨膜根据运输方向判断:逆浓度梯度的跨膜 运输方式是主动运输。运输方式是主动运输。2.实验表明,实验表明,K不能通过磷脂双分子层的人工膜,但如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的缬氨霉素果在人工膜中
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