专题08 生物膜流动镶嵌模型与物质跨膜运输方式-高三毕业班生物常考点归纳与变式演练

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\l "_Tc74842662" 常考点01 生物膜的流动镶嵌模型的结构及特点 PAGEREF _Tc74842662 \h 1
\l "_Tc74842663" 常考点02 物质进出细胞的方式及相关模型、曲线分析6
常考点归纳
常考点01 生物膜的流动镶嵌模型的结构及特点
【典例1】
如图为细胞膜的结构模型示意图，下列有关叙述错误的是（ ）
A．该模型是流动镶嵌模型
B．②是磷脂分子
C．细胞膜的主要成分是①和③
D．③是蛋白质
【分析】分析题图：图示为细胞膜的流动镶嵌模型，①为糖蛋白，具有识别功能，分布在细胞膜的外表面；②为磷脂双分子层，构成细胞膜的基本骨架；③为蛋白质。
【解答】解：A、该模型是细胞膜的流动镶嵌模型，A正确；
B、②是磷脂双分子层，构成膜的基本骨架，B正确；
C，细胞膜的主要成分是②磷脂分子和③蛋白质分子，C错误；
D、③为蛋白质，是生命活动的承担者，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多，D正确。
故选：C。
【点评】本题结合细胞膜的流动镶嵌模型图解，考查细胞膜的流动镶嵌模型，要求考生识记细胞膜流动镶嵌模型的主要内容，能准确判断图中各结构的名称，再结合所学的知识准确判断各选项。
【典例2】
如图为Simns在流动镶嵌模型基础上提出的脂筏模型，脂筏是一种相对稳定、分子排列较紧密、流动性较低的结构，其面积可能占膜表面积的一半以上。下列有关叙述错误的是（ ）
A．在该脂筏模式图中，B侧代表细胞膜的外表面
B．脂筏模型表明脂质在膜上的分布是不均匀的
C．C代表膜蛋白，其跨膜区段的氨基酸具有较强的亲水性
D．据图可知脂筏在细胞间信息交流过程中发挥重要作用
【分析】细胞膜的流动镶嵌模型：
（1）磷脂双分子层构成膜的基本支架，这个支架是可以流动的。
（2）蛋白质分子有的镶嵌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。大多数蛋白质也是可以流动的。
（3）在细胞膜的外表，少数糖类与蛋白质结合形成糖蛋白。除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类与脂质结合形成糖脂。
【解答】解：A、在该脂筏模式图中，B侧含有糖蛋白，代表细胞膜的外表面，A正确；
B、脂筏模型表明脂质在膜上的分布是不均匀的，B正确；
C、跨膜区段的氨基酸位于磷脂分子尾部附近，因此具有疏水性，C错误；
D、据图可知脂筏在细胞间信息交流过程中发挥重要作用，D正确。
故选：C。
【点评】本题结合图解，考查细胞膜的流动镶嵌模型，要求考生识记细胞膜流动镶嵌模型的主要内容，再结合图中和题中关于脂筏的信息准确答题。
【技巧点拨】
1.组成成分及其在膜中的分布
表现：(1)镶嵌性：膜的基本结构是由脂质双分子层镶嵌蛋白质构成的。
(2)不对称性：膜两侧的分子性质和结构不相同，如糖蛋白只分布于细胞膜的外表面，在细胞膜的内表面没有分布。
2．结构特点：流动性
膜结构中的蛋白质和脂质分子在膜中可做多种形式的移动。膜整体结构也具有流动性。流动性具有重要的生理意义：物质运输、细胞识别、细胞融合、细胞表面受体功能调节等均与之相关。
3．功能特性：选择透过性
(1)表现：水分子、被选择的离子和小分子可以通过，大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。
例如：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＋的排出，肾小管的重吸收和分泌，小肠的吸收等。
(2)原因：遗传性eq \(――→,\s\up15(决定))载体种类、数量eq \(――→,\s\up15(决定))选择性。
4．流动性和选择透过性的关系
(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。
(2)联系：流动性是选择透过性的基础，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。
总结：生物膜的组成、结构、功能关系图解
【变式演练1】
如图是细胞膜的结构模型，有关说法错误的是（ ）
A．细胞膜上的①具有识别的作用，在癌细胞中该物质含量降低，导致癌细胞容易扩散
B．②和③的流动性是细胞膜的结构特点
C．③的种类和数量决定了细胞膜功能的复杂程度
D．细胞膜上载体蛋白的特异性运输体现了信息交流的功能
【分析】分析题图：图示为细胞膜的结构模型，其中①是糖蛋白，②是磷脂双分子层，③是蛋白质。
【解答】解：A、细胞膜上的①糖蛋白具有识别的作用，在癌细胞中该物质含量降低，导致癌细胞容易扩散，A正确；
B、②磷脂和③蛋白质的流动性是细胞膜的结构特点，B正确；
C、③蛋白质的种类和数量决定了细胞膜功能的复杂程度，功能越复杂的细胞膜，其上蛋白质的种类和数量越多，C正确；
D、细胞膜上受体蛋白的特异性运输体现了信息交流的功能，D错误。
故选：D。
【点评】本题结合图解，考查细胞膜的流动镶嵌模型，要求考生识记细胞膜流动镶嵌模型的内容，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题。
【变式演练2】
如图表示肝细胞膜的亚显微结构，其中①、②表示两种细胞膜上的结构，a、b表示两种物质，下列相关叙述不正确的是（ ）
A．该细胞接收信息可能需要①的参与
B．a物质可以代表K+
C．b物质可以代表O2
D．细胞膜的功能特性主要与②有关
【分析】据图分析：①糖蛋白，②蛋白质，③磷脂双分子层；其中①只分布在细胞膜外表面，所以Ⅰ代表细胞外，Ⅱ代表细胞内；a物质的运输方向是低浓度到高浓度，需要载体和能量，属于主动运输；b物质运输方向是高浓度到低浓度，不需要载体和能量，属于自由扩散。
【解答】解：A、①表示糖蛋白，能进行细胞识别，进而接受信息，A正确；
B、a表示主动运输，可以代表K+，B正确；
C、b表示自由扩散出细胞，而氧气是自由扩散进入肝细胞，C错误；
D、细胞膜的功能特性是选择透过性，主要与②蛋白质有关，D正确。
故选：C。
【点评】本题以细胞膜的亚显微结构图为载体，考查细胞膜的成分和物质的跨膜运输等相关内容，属识记和理解内容，难度不大，应理解加记忆并举，学生作答一般不会出现太多错误。
【变式演练3】
在流动镶嵌模型提出后，研究人员又提出了脂筏模型：脂筏是细胞膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域，其中的胆固醇就像胶水一样，对鞘磷脂亲和力很高，并特异吸收或排除某些蛋白质，形成一些特异蛋白聚集的区域，结构模型如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A．细胞膜的基本支架是磷脂双分子层
B．脂筏的存在会影响膜的流动性
C．破坏胆固醇可能会导致脂筏结构解体
D．细胞膜的选择透过性与脂筏结构无关
【分析】流动镶嵌模型：
（1）磷脂双分子层构成膜的基本支架，这个支架是可以流动的；
（2）蛋白质分子有的镶嵌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．大多数蛋白质也是可以流动的；
（3）在细胞膜的外表，少数糖类与蛋白质结合形成糖蛋白．除糖蛋白外，细胞膜表面还有糖类与脂质结合形成糖脂。
【解答】解：A、生物膜的流动镶嵌模型认为：磷脂双分子层构成膜的基本骨架，A正确；
B、脂筏中的胆固醇就像胶水一样，对鞘磷脂亲和力很高，并特异吸收或排除某些蛋白质，形成一些特异蛋白聚集的区域，会影响膜的流动性，B正确；
C、破坏胆固醇就像破坏了胶水，可能会导致脂筏结构解体，C正确；
D、脂筏结构中的鞘磷脂、转运蛋白等都与细胞膜的选择透过性密切相关，D错误。
故选：D。
【点评】本题结合图解，考查细胞膜的流动镶嵌模型，要求考生识记细胞膜流动镶嵌模型的主要内容，再结合图中和题中关于脂筏的信息准确答题。
常考点02 物质进出细胞的方式及相关模型、曲线分析
【典例3】
科学家将番茄和水稻幼苗分别放在完全营养液中培养，在二者的吸水速率几乎相同的情况下，实验前后的培养液中离子浓度之比如图，下列分析错误的是（ ）
A．两种植物对同一离子的吸收方式都是主动运输
B．实验结束时，培养水稻的培养液中Ca2+的数量减少
C．两种植物吸收离子的选择性只取决于细胞膜上载体种类
D．番茄幼苗吸收培养液中的Mg2+比水稻幼苗吸收的多
【分析】分析柱形图：不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同，因此植物对矿质元素的吸收是选择性吸收；细胞吸收离子和吸收水是两个相对独立的过程。
【解答】解：A、两种植物对同一离子的吸收方式都是主动运输，需要能量和相应的载体，A正确；
B、实验结束时，培养水稻的培养液中Ca2+的数量减少，但Ca2+的浓度增加，B正确；
C、两种植物选择性吸收离子是由细胞膜上载体的种类和数量决定的，C错误；
D、番茄组Mg2+纵坐标比值大于1，说明实验后培养液中Mg2+浓度减少，而水稻组实验后培养液中Mg2+浓度增加，两者吸水速率相同，则番茄吸收培养液中的Mg2+多于水稻幼苗，D正确。
故选：C。
【点评】本题主要考查的是物质跨膜运输的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。
【典例4】
如图表示某动物细胞膜上部分离子和分子的跨膜运输方式，据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．同一离子进出细胞的方式都相同
B．该细胞吸收葡萄糖的方式为协助扩散
C．缺氧会导致图示所有的跨膜运输速率都下降
D．图中载体作用有特异性，其根本原因是基因的选择性表达
【分析】分析题图，K+和葡萄糖逆浓度梯度进细胞，Na+逆浓度梯度出细胞，三者都是主动运输方式；Na+进细胞是顺浓度梯度，并且依赖载体蛋白，属于协助扩散。
【解答】解：A、Na+进细胞是协助扩散，出细胞是主动运输，A错误；
B、葡萄糖是逆浓度梯度进细胞，所以该细胞吸收葡萄糖的方式为主动运输，B错误；
C、缺氧会影响细胞呼吸，进而影响能量供应，主动运输的速率下降，即钾离子进入细胞和钠离子出细胞的速率下降；细胞外钠离子浓度下降，则影响钠离子运进细胞的速率，也影响葡萄糖进入细胞的速率，C正确；
D、图中载体作用有特异性，其根本原因是控制载体蛋白合成的基因不同，D错误。
故选：C。
【点评】本题考查物质运输相关知识，意在考查考生分析图形，获取物质跨膜运输方式信息的能力，难度不大。
【技巧点拨】
【特别提醒】 (1)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运输。
(2)在跨膜运输方式中，只有主动运输需要能量，且能逆浓度梯度运输。
【变式演练4】
如图表示动物某组织细胞的膜转运部分物质的示意图，与图中信息不相符的是（ ）
A．甲侧为细胞外，乙侧为细胞内
B．图中葡萄糖的运输方式与细胞吸收甘油的方式不同
C．图中葡萄糖运输的直接驱动力是ATP
D．Na+的运输既可顺浓度梯度也可逆浓度梯度
【分析】据图分析，葡萄糖进入细胞，需要载体，需要钠离子势能，属于主动运输；Na+可顺浓度梯度运输，需要载体，不需要能量，属于协助扩散；Na+另外一种运输方式是需要载体，需要能量，属于主动运输。
【解答】解：A、细胞膜内外的离子分布：钠离子在细胞外液的浓度高于细胞内，钾离子在细胞内液的浓度高于细胞外。所以，甲侧为细胞外，乙侧为细胞内，A正确；
B、图中的葡萄糖进入细胞，需要载体，需要钠离子势能，属于主动运输。而细胞吸收甘油的方式是自由扩散，故两者不同，B正确；
C、由分析可知：图中葡萄糖运输的直接驱动力不是ATP，而是钠离子势能，C错误；
D、从图中可以看出，钠离子可逆浓度运输，属于主动运输；钠离子也可以顺浓度运输，属于协助扩散，D正确。
故选：C。
【点评】本题考查物质跨膜运输相关知识，意在考查学生分析图解的能力，解题时抓住物质跨膜运输方式的异同点。
【变式演练5】
如图表示大分子物质进出细胞的方式，有关叙述错误的是（ ）
A．细胞对大分子的胞吞没有选择性
B．胞吐过程中出现了膜的融合
C．胞吞和胞吐都需要消耗能量
D．胞吞和胞吐过程涉及细胞膜成分的更新
【分析】分析题图可知，a是细胞的胞吞过程，b是细胞的胞吐过程，不论是细胞的胞吞还是胞吐都伴随着细胞膜的变化和具膜小泡的形成，因此胞吐与胞吞的结构基础是膜的流动性。
【解答】解：A、细胞对大分子的胞吞有选择性，A错误；
B、胞吐过程中有囊泡膜与细胞膜的融合，出现了膜的融合，B正确；
C、胞吞和胞吐是耗能过程，需要细胞提供能量，C正确；
D、胞吞和胞吐有囊泡膜与细胞膜的融合，使细胞膜成分得以更新，D正确。
故选：A。
【点评】本题考查了胞吞、胞吐的过程和意义等方面的知识，意在考查考生的识记能力和理解能力，属于简单题．
【变式演练6】
如图为Na+和葡萄糖进出小肠上皮细胞的示意图，图中的主动运输过程既可消耗来自ATP直接提供的能量，也可利用Na+电化学梯度的势能。请据图回答问题：
（1）Na+从肠腔进入小肠上皮细胞和葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液的跨膜运输方式 （填“相同”或“不同”）；在上述过程中，当Na+和葡萄糖充足时，二者的运输速率与相应载体蛋白的数量呈 （填“正相关”或“负相关”）。
（2）葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的跨膜运输方式是 ，你判断的依据是：①被选择吸收的物质 ；②需要的能量来自于 。
（3）温度影响Na+从小肠上皮细胞到组织液的运输，一方面是因为温度影响细胞膜的 （结构特点）；另一方面温度影响合成ATP的重要途径﹣﹣ 中酶的活性。
（4）一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的种类和 ，或转运蛋白 ，对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有 的结构基础。
【分析】分析图解：葡萄糖进入小肠上皮细胞时，是由低浓度向高浓度一侧运输，为主动运输；而运出细胞时，是从高浓度向低浓度一侧运输，且需要载体蛋白协助，为协助扩散。钠离子进入小肠上皮细胞时，是由高浓度向低浓度一侧运输，且需要载体蛋白协助，为协助扩散；而运出细胞时，由低浓度向高浓度一侧运输，为主动运输。
【解答】解：（1）根据分析，Na+从肠腔进入小肠上皮细胞和葡萄糖从小肠上皮细胞到组织液的跨膜运输方式都是协助扩散，是相同的；二者的运输速率与相应载体蛋白的数量呈正相关。
（2）由于被选择吸收的物质葡萄糖从低浓度一边（肠腔）到高浓度一边（小肠上皮细胞），需要的能量来自于Na+电化学梯度的势能，所以葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的跨膜运输方式是主动运输。
（3）温度影响膜的流动性；同时在主动运输中需要消耗的能量主要由ATP提供，而温度影响了产生ATP的重要途径：细胞呼吸中酶的活性。
（4）一种转运蛋白往往只适合转运特定的物质，因此，细胞膜上转运蛋白的种类和数量，或转运蛋白的空间结构对许多物质的跨膜运输起着决定性的作用，这也是细胞膜具有选择透过性的结构基础。
故答案为：
（1）相同 正相关
（2）主动运输 从低浓度一边到高浓度一边 Na+电化学梯度的势能
（3）流动性 细胞呼吸
（4）数量 空间结构的变化 选择透过性
【点评】本题结合图解，考查物质跨膜运输的方式及其异同，要求考生识记小分子物质跨膜运输的方式及特点，能根据图中信息准确判断葡萄糖和钠离子进出细胞的方式，结合主动运输的特点进行分析解答。
物质出入细胞的方式
被动运输
主动运输
胞吞、胞吐
自由扩散
协助扩散
特点
不需要载体、不消耗能量
需要载体、不消耗能量
需要载体、消耗能量
不需要载体、消耗能量
模型
举例
O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯
红细胞吸收葡萄糖
小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等
胞吐：胰岛素、消化酶、抗体等分泌到细胞外；