第三章细胞膜大分子运输及细胞表面
3细胞膜的结构和功能
一、 细胞膜的结构和功能
受体介导的内吞作用
（三）细胞膜的功能 细胞膜的功能 1、物质运输 （1）穿膜运输 ） （2）膜泡运输 ） 胞吞作用 胞吐作用
一、 细胞膜的结构和功能
吞噬作用 胞饮作用 受体介导的内吞作用
（三）细胞膜的功能 细胞膜的功能
1、物质运输
一、 细胞膜的结构和功能
2、信号转导 细胞接受外界信号刺激，通过一整套特定 细胞接受外界信号刺激， 的机制，将胞外信号转导为胞内信号， 的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最 终调节特定基因的表达，引起细胞应答， 终调节特定基因的表达，引起细胞应答， 信号转导。 这一过程称为细胞的信号转导 这一过程称为细胞的信号转导。 信号分子/配体(ligand) 信号分子/配体(ligand) 水溶性 脂溶性 受体(receptor) 受体(receptor) 膜受体 细胞内受体
脂类
磷脂 胆固醇 糖脂
磷脂
磷脂分子的极性头部为各种磷脂酰碱基， 磷脂分子的极性头部为各种磷脂酰碱基，一般通 过甘油基团与非极性尾部相连。 过甘油基团与非极性尾部相连。 根据碱基不同分为磷脂酰胆碱、 根据碱基不同分为磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺等
脂类
磷脂 胆固醇 糖脂
胆固醇是中性脂类，它 散布于磷脂分子之间， 其极性头部紧靠磷脂分 子的极性头部，甾环固 定在碳氢链上，对膜稳 定性起重要作用。
一、 细胞膜的结构和功能
穿膜 运输
被动运输 协助扩散(facilitat ed diffusion ) (passive transport) 协助扩散 主动运输(active transport) 主动运输 吞噬(phagocytosis) 吞噬 胞吞(endocytosis) 胞饮 胞吞 胞饮(pinocytosis) 受体介导的内吞作用 胞吐(exocytosis) 胞吐
7-2-细胞膜-第三讲
A White Blood Cell Phagocytizing Bacteria, this white blood cell, a neutrophil(中性白细胞） has a single nucleus with several lobes joined by thinner connections
胞吞作用和胞吐作用
一. 胞吞作用endocytosis (内吞作用或入胞作用)
——质膜内陷包围细胞外物质形成膜泡，进而 脱离质膜转运至细胞内的过程。 包括： 吞噬作用 phagocytosis 胞饮作用 pinocytosis
1
受体介导的胞吞 receptor-mediated endocytosis
细胞外
细胞内
胆固醇的作用：参与膜的构建；参与类固醇激素的 合成；参与胆汁酸和VD的合成。
受体介导的LDL胞吞过程
LDL 受体 结合 有被小窝
有被小泡
融合
无被小泡
融合
pH
内体 改变
转运小泡(受体)
受体与LDL 融合 分离
细胞膜 (受体再循环) 细胞质
溶酶体(LDL)
胆固醇
LDL受体介导的LDL胞吞过程
一. 胱氨酸尿症 cystinuria ——载体蛋白异常性疾病 二. 肾性糖尿病 renal glycosuria ——葡萄糖载体蛋白异常性疾病 三. 囊性纤维化 cystic fibrosis ——通道蛋白异常性疾病
四. 家族性高胆固醇血症 familial hypercholesterolemia
The overlapping arrangement of the flexible triskelion arms provides both mechanical strength and flexibility.
细胞作业及答案
第十二章细胞分化一、填空题1、在个体发育过程中，通常是通过来增加细胞的数目，通过来增加细胞的类型。
2、细胞分化的关键在于特异性的合成，实质是在时间和空间上的差异表达。
3、从一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞，往往要经历和的过程。
二、名词解释1、全能性：2、管家基因：3、细胞分化：4、细胞决定：5、奢侈基因：6、干细胞：三、选择题1、细胞分化是由于（）中某些或某种基因选择性地表达的结果。
A、奢侈基因B、管家基因C、结构基因D、转录调控因子基因家族2、受精卵能发育成一个完整的个体，这种能使后代细胞形成完整个体的潜能为A、单能性B、多能性C、全能性D、发育性3、细胞分化的实质是（）A、基因选择性表达B、基因选择性丢失C、基因突变D、基因扩增4、在个体发育中，细胞分化的规律是（）。
A、单能细胞→多能细胞→全能细胞B、全能细胞→多能细胞→单能细胞C、多能细胞→单能细胞D、全能细胞→单能细胞→多能细胞四、是非题2.细胞体的分化发生在生物体的整个生命过程中。
（）3.单细胞生物不存在细胞分化。
（）4. 细胞分化是多细胞生物体发育的基础，也是单细胞生物体生活的周期变化的基础。
（）5. 细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制。
（）五、问答题：1、何谓细胞分化？为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果？第七章核糖体1.核糖体的类型与化学组成。
2.蛋白质合成的功能单位及其意义。
第八章细胞骨架一、名词解释1、细胞骨架：2．踏车现象：二、选择题1.在有丝分裂过程中，与胞质分裂有关的细胞骨架是（）（a）微管（b）微丝（c）中等纤维（d）上述三者都有2.下列哪种细胞骨架成分具组织特异性（）（b）微丝与中等纤维（b）微管与中等纤维（c）中等纤维（d）微丝3.从红豆杉树皮中提取的药物紫杉醇具有和秋水仙碱（一种生物碱）对于分裂细胞都是致命的，两者都作用于抗癌药物，但两者的作用机理不同，紫杉醇作用的结果是（）；秋水仙碱作用的结果是（）。
第三章细胞的结构基础——细胞膜
被动运输
协助扩散 高→低
√ ×
主动运输
低→高 √ √
意示 图
总结
速率曲线
实例 影响因素
H O2、CO2、 2O、甘油、 苯 乙 小 、 醇、脂溶性 分子等
Na l ＋，C －、葡萄糖、 入 氨基酸等进 红细胞
肾脏的重吸收；小肠吸收
无机盐 葡萄糖、氨基酸、
等
问题：如何从宏观和微观角度理解自由扩散？自由扩散与细胞膜的哪种物质关系最大？
典例 4 对某动物细胞进行荧光标记实验，如下图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细
照射 区域 区域 淬灭 消失 停止 胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束 照射 段时 后 区域 逐渐恢 又 明 激光束 一 间 ，该 的荧光
该细胞表面的某一 ，该 荧光 （ ）。③ 复，即 出现了斑点。上述实验不能说 的是（ ）。
第三章 细胞的结构基础
一、细胞膜（质膜）：系统的边界 第一节 细胞膜
第三章细胞膜
膜蛋白的运动 1970年Frye和 Edidin用细胞融合 的方法得到证明。
膜流动性的生理意义
保证其正常功能的必要条件。 跨膜物质运输、细胞信息传递、细
胞识别、细胞免疫、细胞分化以及 激素的作用等都与膜的流动性密切 相关。
例如：小肠上皮细胞 顶部细胞膜 酶和运输蛋白不同
基底、侧面细胞膜 顶部细胞膜：吸收功能 功能不同
——细胞膜只允许特定分子以特定 方式通过。
运输方式
小分子物质穿膜运输 大分子物质膜泡运输
简单扩散 被动运输
易化扩散 主动运输
胞饮 内吞
吞噬 胞吐 受体介导的内吞作用
小分子和离子的穿膜运输
一、被动运输（passive transport）
——物质顺浓度梯度，即由浓度高的一 侧通过膜运输到浓度低的一侧的穿膜扩 散，不需要消耗代谢能量。 1、 简单扩散（simple diffusion） ——不需能量，不需专一的膜蛋白分子， 顺浓度梯度的穿膜扩散，也称单纯扩散 或自由扩散。
载体介导扩散与简单扩散的动力学比较
（二）主动运输 （active transport）
——通过消耗能量，将物质逆浓度 梯度（低→高）运输。如葡萄糖、 金属离子等。 例：Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶） —镶嵌于细胞膜脂双分子层中 的逆浓度梯度运输钠钾离子的一种 运输蛋白质。
概念。 ② 膜脂兼具有序性和流动性。 ③ 蛋白质分布具有不对称性。
液态镶嵌模型的缺点：
① 忽视了蛋白质分子对脂质分子 的控制作用。
② 不能说明具有流动性的细胞膜 在变化中如何维持其相对完整和 稳定性。
晶格镶嵌模型
1975年Wallach提出 晶格镶嵌模型。其 论点是膜的流动性 是 由于脂质可逆地 进行无序（液态） 和有序（晶态）的 相变过程。
《细胞生物学》学习指南
第一章细胞概述细胞生物学的发展经历了从细胞的发现、细胞学说的建立,以及对细胞分裂和细胞器做基本描述的经典时期；直到1953年DNA双螺旋分子结构的确立，伴随着研究手段的进展,细胞生物学才得以确立并得到突飞猛进的发展.近代分子生物学的迅速发展极大地促进了细胞生物学的进步，而分子生物学的研究离不开细胞这个平台。
在这两门生命科学前沿学科的相互促进协调发展中逐渐实现了细胞科学从细胞生物学到细胞分子生物学的转变。
无论是根据细胞的进化,细胞的功能和形态，都可以将细胞人为的分成三大系统:细胞的膜系统，细胞的核系统和细胞的骨架系统。
第二章细胞生物学技术细胞生物学是研究细胞结构与功能的学科，细胞生物学研究方法的建立与完善，促进了细胞生物学的发展.本章重点介绍了细胞生物学领域中最常用的技术方法与基本原理，并简要介绍了该技术的基本延伸。
细胞形态结构的观察依赖于显微镜技术。
复式光学显微镜是光镜下观察细胞结构的基础,适用于观察活体或固定染色的样品.荧光显微镜技术与免疫学技术相结合,实现了生物大分子在细胞内的定位与分布的观察。
相差显微镜和微分干涉显微镜技术，适用于观察活体细胞的结构，结合荧光标记技术可以对细胞活体示踪与观察。
激光共聚焦显微镜利用共焦光路和激光扫描技术,可排除焦平面以外光的干扰，增强图像反差和提高分辨率.但光学显微镜具有局限性，它不能分辨﹤0。
2 μm的物体,而利用电子束对样品成像而制成的电子显微镜,已成为研究机体微细结构的重要手段.根据观察样品的需要，可对观察样品采用特殊的制样方法,如超薄切片技术适于观察细胞内部精细结构，而扫描电镜则用来观察细胞表面形貌特征。
细胞组分的分析可以采用细胞化学、免疫荧光、免疫电镜、原位杂交等方法。
超速离心技术与生化提纯可用于细胞组分的分离与纯化.同位素标记技术与放射自显影技术结合,可应用于研究生物大分子在细胞内的动态变化。
细胞培养技术是细胞工程的基础，细胞融合、杂交瘤制备及组织工程都建立在良好的细胞培养技术基础之上。
医学细胞生物学各章节习题及参考答案
第一章细胞的概论一．单选题1、利用现代技术和手段从分子、亚细胞和整体水平等不同层次上研究细胞生命活动及其基本规律的科学称( B )A.细胞遗传学B．细胞生物学C．细胞病理学D．细胞生理学E．细胞形态学2、细胞学说的创始人是( B )A．R·HookB.Schleiden and SchwannC．R·BrownD．W·FlemmingE．C．Darwin3、最早发现细胞并将其命名为“cell”的学者是(A)A．R·HookB．A．LeeuwenhookC．R·BrownD．W·FlemmingE．C．Darwin4、最早观察到活细胞的学者是(B) A．R·HookB．A．LeeuwenhookC．R·Brown D．W·Flemming E．C·Darwin5、最早自制显微镜并用于观察细胞的学者是(B)A．Schleiden and SchwannB．R·Hook and A·LeeuwenhookC．VirchowD．R·BrownE．C．Darwin6、最早发现细胞的遗传物质 DNA 分子为双螺旋结构的学者是(C)A．Schleiden and SchwannB．R·Hook and A·LeeuwenhookC．Watson and CrickD．R·BrownE．C·Darwin7、人体生命活动的基本结构与功能的单位是(D)A．细胞膜B．细胞核C．细胞器D．细胞E．核糖体8、原核细胞与真核细胞都具有的一种细胞器是(E)A．细胞骨架B．线粒体C．高尔基体D．中心体E．核糖体9、关于原核细胞的特征，下列哪项叙述有误(B)A．无真正的细胞核B．其 DNA 分子常与组蛋白结合C．以无丝分裂方式增殖D．无内膜系统E．体积较小(1～10μm)10、关于真核细胞，下列哪项叙述有误(C)A．有真正的细胞核B．有多条 DNA 分子并与组蛋白构成染色质C．基因表达的转录和翻译过程同时进行D．体积较大(10～100μm)E．膜性细胞器发达11、下列哪种细胞器为非膜相结构(A)A．核糖体B．内质网C．线粒体D．溶酶体E．高尔基体12、下列哪种细胞器为膜相结构( E)A．中心体B．纺锤体C．染色体D．核糖体E．线粒体13、普通光镜能观察到的细胞结构是( B )A．核孔B．核仁C．溶酶体D．核糖体E．内质网二．多选题1、活细胞的基本生命活动有(ABCDE)A．生长发育B．分裂增殖C．遗传变异D衰老 E．死亡2、蛋白质分子在细胞中的主要功能有(ABCDE)A．结构成分B．收缩运动C．物质运输D．代谢调节E．催化功能3、细胞质骨架系统包含下列哪些细胞器(AB)A．微管B.微丝C．纺锤丝D．中间纤维E．线粒体第三章细胞膜与物质运输一．单选题1、液态镶嵌模型最主要的特点是( D )A．膜中的脂质及蛋白质都能横向运动B．膜中只有脂质能横向运动C.膜中只有蛋白质能横向运动D.膜的流动性和其化学组成的高度不对称性E．连续的脂双层构成生物膜的骨架2、组成细胞膜的脂质主要是(A)A．磷脂B．脑磷脂C．脂肪D．糖脂E．胆固醇3、细胞膜的主要化学成分是(B)A．蛋白质和核酸B．蛋白质和脂类C．蛋白质和脂肪D．蛋白质和糖类E．脂类和核酸4、肠上皮细胞由肠腔吸收葡萄糖，是属于(C)A．单纯扩散B．易化扩散C．主动转运D．入胞作用E．吞噬5、受体介导式入胞过程不包括( C )A．某种配体为细胞膜上的相应受体所“辨认”形成配体-受体复合物B．配体-受体复合物向有被小凹集中C.其他种类的配体-受体复合物相继在同一有被小凹集中D.吞食泡的形成E.吞食泡融入胞内体，实现受体与膜的再循环6、在一般生理情况下，每分解一分子 ATP，钠泵转运可使(D)A．2 个 Na＋移出膜外B．2 个K＋移入膜内C．2 个 Na＋移出膜外，同时有 2 个 K＋移入膜内D．3 个 Na＋移出膜外，同时有 2 个 K＋移入膜内E．2 个 Na＋移出膜外，同时有 3 个 K＋移入膜内7、细胞膜内外正常的 Na＋和 K＋浓度差的形成和维持是由于(D)A．膜在安静时对K＋通透性大B．膜在兴奋时对 Na＋通透性增加C．Na＋、K＋易化扩散的结果D．膜上钠钾泵的作用E．膜上 ATP 的作用8、以下关于钠钾泵生理作用的叙述,哪项是错误的?(C)A．钠钾泵能逆着浓度差将进入细胞的 Na＋移出膜外B.钠钾泵可逆着浓度差使细胞外的 K＋转入膜内C.由于从细胞内移出 Na＋,可防止水分子进入细胞内D.钠钾泵的活动造成细胞内高 K＋,使许多代谢反应得以进行E．钠钾泵的活动可造成膜两侧的离子势能储备9、细胞膜上的三类主要脂质是(D)A．脂肪、磷脂和胆固醇B．脂肪、磷脂和糖脂C．脂肪、胆固醇和糖脂D．磷脂、胆固醇和糖脂E．以上都不是10、关于磷脂,不正确的描述是(D)A．膜脂以磷脂为主B．膜上的磷脂主要是磷酸甘油脂C．不同类的磷脂性质不同D．磷脂为两性分子, 每一个分子都由疏水的极性头和亲水的脂肪酸链所组成E．磷脂分子的不同结构与膜的流动性有关11、主动运输与入胞作用的共同点是(E)A．转运大分子物质B．逆浓度梯度运送C．需载体帮助D．有细胞膜形态和结构的改变E．消耗代谢能12、细胞外的液态异物进入细胞后形成的结构称( B)A．吞噬体B．吞饮体C．多囊体D．小囊泡E．大囊泡13、动物细胞的细胞外被是( E )A．覆盖在细胞膜表面的多糖B．细胞壁C．细胞膜上的糖蛋白D．细胞膜上的糖脂E．细胞膜上糖蛋白和糖脂外伸的糖链14、膜脂的运动不包括(E)A．侧向扩散B．旋转运动C．翻转运动D．弯曲和旋转异构运动E．变性运动15、易化扩散的特点不包括( D )A．载体蛋白有较高的结构特异性B．不消耗代谢能C．饱和现象D．消耗代谢能E．竞争性抑制16、能防止细胞膜流动性突然降低的脂类是(C)A．磷脂肌醇B.磷脂酰胆碱C.胆固醇D.磷脂酰丝氢酸E．鞘磷脂17、以简单扩散形式通过细胞膜的物质是(A)A．尿素B．葡萄糖C．氨基酸D．核苷酸E．甘露糖18、O2 或 CO2 通过细胞膜的运输方式是（ A ）。
细胞膜的功能——大分子跨膜运输(共42张PPT)
三、运输小泡的类型
在细胞分泌和内吞过程中,从膜上形成的小泡通常由不 同的蛋白质包被，因此称为被膜小泡(coated vesicles), 有三种类型的被膜小泡。
（一）网格蛋白小泡(clathrin-coated vesicle）
（二）COPⅡ被膜小泡(COPⅡ coated vesicle) （三）COPⅠ被膜小泡(COPⅠcoated vesicle)
网格蛋白(clathrin)是一种进化上高度保守的蛋白质，
由相对分子质量为180kDa的重链和相对分子质量为35～
40kDa的轻链组成二聚体, 三个二聚体形成包被的基本结
构单位--三联体骨架(triskelion),
称为三腿蛋白
(three-legged protein)。许多三腿复合物再组装成六
边形或五边形网格结构,即包被亚基,然后由这些网格蛋
调节型分泌途径
见于某些特化的细胞，如内分泌细胞。在这些细胞中,调节型 分泌小泡成群地聚集在质膜下，只有在外部信号的触发下，质 膜产生胞内信使后才和质膜融合，分泌内容物。
调节型途径中形成的小泡称为分泌泡(secretory vesicles)。
调节型分泌有两个特点:一是具有选择性;二是具有浓缩作用 ,可使被运输的物质浓度提高200倍。
（一）网格蛋白小泡
从反面高尔基体网络出芽形成的选择性的分泌 小泡,包括溶酶体酶运输小泡, 以及细胞质膜中 由受体介导的内吞作用形成的内吞泡都是由网 格蛋白参与形成的网格蛋白小泡。这些小泡的 表面都包裹一层聚合的网格蛋白。网格蛋白小 泡参与反面高尔基体和质膜之间的选择性分泌 和内吞活动。
网格蛋白(clathrin)
小于150nm
连续的过 程
胞吞泡形 成机制
细胞膜及其表面
A血型的人红细胞膜脂寡糖链的末端是N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)，B血型的人 红细胞膜脂寡糖链的末端是半乳糖(Gal)，O型则没有这两种糖基，而AB型的人 则在末端同时具有这两种糖
（二）、 细胞表面的特化结构
质膜常带有许多特化的附属结构。
1.微绒毛
2.皱褶
在细胞表面还有一种扁 形突起，称为皱褶ruffle） 或片足（lamllipodia）。 皱褶在形态上不同于微 绒毛，它宽而扁，宽度 不等，厚度与微绒毛直 径相等，约0.1μm，高达 几微米。在巨噬细胞的 表面上，普遍存在着皱 褶结构，与吞噬颗粒物 质有关。
桥粒模式结构图中间纤维细胞间隙细胞内桥粒斑细胞内桥粒斑细胞内桥粒斑细胞内桥粒斑细胞膜中间纤维跨膜连接糖蛋白钙黏素跨膜连接糖蛋白钙黏素30nm细胞间隙细胞间隙?跨膜连接糖蛋白跨膜连接糖蛋白钙黏素钙黏素?相邻细胞的胞质侧有相邻细胞的胞质侧有桥粒斑?中间丝附着其上构成网状系统附着其上构成网状系统结构半桥粒电镜照片半桥粒结构模式图半桥粒电镜照片半桥粒结构模式图中间纤维胞质斑基底膜基底膜细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜基底膜基底膜3通讯连接?1
抗人膜蛋白抗体+荧光素A
标记人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白（抗原） 孵育（370C,40分钟）
膜流动性的意义
物质转运 能量转换 细胞识别 免疫、药物对细胞的作用 当膜的流动性低于一定的阈值时，许多
酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果 流动性过高，又会造成膜的溶解。
四、 细胞表面及其特化
细胞表面是指包围在细胞质外层一个复 合结构体系，其结构以质膜为主体，包 括细胞外被、胞质溶胶。广义的细胞表 面还包括细胞连接和一些特化结构。
液态镶嵌模型不足之处：
忽略了蛋白质对脂质分子流动性的控制 作用
细胞作业
第十二章细胞分化一、填空题：1、在个体发育过程中，通常是通过来增加细胞的数目，通过来增加细胞的类型。
2、细胞分化的关键在于特异性的合成，实质是在时间和空间上的差异表达。
3、从一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞，往往要经历和的过程。
二、名词解释：1、全能性2、管家基因3、细胞分化4、细胞决定5、奢侈基因6、干细胞三、选择题：1、细胞分化是由于（）中某些或某种基因选择性地表达的结果A、奢侈基因B、管家基因C、结构基因D、转录调控因子基因家族2、受精卵能发育成一个完整的个体，这种能使后代细胞形成完整个体的潜能为A、单能性B、多能性C、全能性D、发育性3、细胞分化的实质是（）A、基因选择性表达B、基因选择性丢失C、基因突变D、基因扩增4、在个体发育中，细胞分化的规律是（）。
A、单能细胞→多能细胞→全能细胞B、全能细胞→多能细胞→单能细胞C、多能细胞→单能细胞D、全能细胞→单能细胞→多能细胞四、是非题：1.细胞一旦分化，便不可逆转。
（）2.细胞体的分化发生在生物体的整个生命过程中。
（）3.单细胞生物不存在细胞分化。
（）4. 细胞分化是多细胞生物体发育的基础，也是单细胞生物体生活的周期变化的基础。
（）5. 细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制。
（）五、问答题：1、何谓细胞分化？为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果？第七章核糖体1. 核糖体的类型与化学组成。
2. 蛋白质合成的功能单位及其意义。
第八章细胞骨架一、名词解释：1、细胞骨架 2．踏车现象二、选择题：1.在有丝分裂过程中，与胞质分裂有关的细胞骨架是：（）（a）微管（b）微丝（c）中等纤维（d）上述三者都有2.下列哪种细胞骨架成分具组织特异性（）（b）微丝与中等纤维（b）微管与中等纤维（c）中等纤维（d）微丝3.从红豆杉树皮中提取的药物紫杉醇具有和秋水仙碱（一种生物碱）对于分裂细胞都是致命的，两者都作用于抗癌药物，但两者的作用机理不同，紫杉醇作用的结果是（）；秋水仙碱作用的结果是（）。
第三章 细胞质膜与跨膜运输
第三章细胞质膜与跨膜运输1. 请比较质膜、内膜和生物膜在概念上的异同。
答：细胞质膜(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。
质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。
另外，在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。
真核生物除了具有细胞表面膜外，细胞质中还有许多由膜分隔成的各种细胞器，这些细胞器的膜结构与质膜相似，但功能有所不同，这些膜称为内膜(internal membrane)，或胞质膜(cytoplasmic membrane)。
内膜包括细胞核膜、内质网膜、高尔基体膜等。
由于细菌没有内膜，所以细菌的细胞质膜代行胞质膜的作用。
生物膜(biomembrane，or biological membrane)是细胞内膜和质膜的总称。
生物膜是细胞的基本结构，它不仅具有界膜的功能，还参与细胞的全部生命活动。
2. 如何理解细胞膜作为界膜对细胞生命活动所起的作用?答：界膜的涵义包括两个方面:细胞界膜和内膜结构的界膜，作为界膜的膜结构对于细胞生命的进化具有重要意义，这种界膜不仅使生命进化到细胞的生命形式，也保证了细胞生命的正常进行，它使遗传物质和其他参与生命活动的生物大分子相对集中在一个安全的微环境中，有利于细胞的物质和能量代谢。
细胞内空间的区室化，不仅扩大了表面积，还使细胞的生命活动更加高效和有序。
3. 简述细胞膜结构的基本功能及对细胞生命活动的影响。
答：细胞膜结构的基本功能包括以下几个方面:界膜和区室化(delineation and compartmentalization) 细胞膜最重要的作用就是勾划了细胞的边界，并且在细胞质中划分了许多以膜包被的区室。
调节运输(regulation of transport) 膜为两侧的分子交换提供了一个屏障，一方面可以让某些物质"自由通透"，另一方面又作为某些物质出入细胞的障碍。
第三章细胞膜的结构及细胞基本功能
二、主动转运：指细胞通过本身的某种耗能过程，
将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧向高浓 度一侧的过程。（ K+、Na+、Ca2+ H+、I-、Cl-等 离子和小肠和肾小管中葡萄糖、氨基酸 1 特点：（1）逆浓度差或电位差； （2）耗能（能量来自细胞的代谢活动）。 2 意义：是人体最重要的一种物质转运形式
作用特点:
速度快，反应位点局限，并非最多。
二、G蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）参与G蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子 1、 G蛋白耦联受体： 细胞上与第一信使（激素）结合 的特殊蛋白质。 2、G-蛋白（鸟苷酸结合蛋白） 1）是受体与效应器间具有信息传导功能的蛋白 2）分激活型G-蛋白（Gs）、抑制型G-蛋白（Gi）
B：通道中介易化扩散(channel mediated)。
A，载体运输(载体中介易化扩散)： 转运物质：葡萄糖、氨基酸； 转运动力：浓度差； 特点：A.高度的结构特异性； B.饱和现象； C.竞争
性抑制；D.转运速度快； E.因蛋白质的结构和功能常
受膜内外各种因素的影响,因此与蛋白质分子有关的物
质的通透性是可变化的。
C膜内外、消化道对物质的吸收、肾小管的重吸收等结构。
●物质进出细胞膜的形式：
被动转运：单纯扩散、易化扩散、 主动转运： 原发主动转运、继发主动转运、 出胞 与入胞 一、被动转运
1、单纯扩散：细胞内液和细胞外液的各种溶质分子，只要是 脂溶性的，就可能按扩散原理作跨膜运动或转运，称之为单纯 扩散。（O2、CO2、乙醇和脂肪酸） ●特点：不耗能
3、糖类：含少量的寡糖和多糖链，与膜中的脂质 或蛋白质结合形成糖脂和糖蛋白 •功能：以其单糖排列顺序上的特异性，可以作为 它们所结合的蛋白质的特异性的“标志”。（抗 原决定簇、膜受体的“可识别性”部分）
细胞生物学 2.细胞膜和细胞表面
位于质膜内叶的的脂筏则含有较多的脂酰化和异戊二 烯化蛋白 特别是信号转导蛋白，如Src、G蛋白的Gα亚基、内 皮型一氧化氮合酶（eNOS）等
二、生物膜的特性
（一）不对称性 •膜脂的不对称性
•膜蛋白的不对称性
•质膜上复合糖的不对称性 （二）流动性 • 膜脂分子的运动 • 膜蛋白分子的运动 （三）影响膜脂流动性和膜蛋白运动性的各种因素
3. 胆固醇（cholesterol）
♦ 中性脂，原核细胞膜上无胆固醇 ♦ 动物细胞中胆固醇构成质膜的主要成分，其摩尔数与 磷脂相同。 ♦ 特点是：两亲性分子：极性头为羟基，非极性疏水的 尾部为甾环和烃链。 ♦ 胆固醇分子散布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠磷 脂分子的极性头部，其余部分游离。其甾环与磷脂分 子临近头部的脂肪酸链相互作用。 ♦ 调节膜的流动性，增加膜的稳定性，降低水溶性物质 的通透性等。
各种物质与离子的输送具有方向性
各种信号的接受与传递也按一定方向进行。
（二）流动性
1. 膜脂分子的运动
（1）侧向扩散 （2）旋转运动
（3）钟摆运动
（4）伸缩振荡 （5）烃链的旋转异构化运动 （6）翻转运动
2．膜蛋白分子的运动
（1）膜蛋白分子的侧向扩散 许多膜蛋白在膜脂中自由漂浮和在膜表面扩散
第一节 细胞膜的化学组成与分子结构
♦ 质膜的主要成分：包括脂类、蛋白质、 糖类等 ♦ 膜脂与膜蛋白两类分子以非共价键结合， 构成膜的主体
♦ 糖类多为复合糖，它与膜脂共价结合形 成糖脂，若与膜蛋白共价结合则形成糖 蛋白 ♦ 质膜上还含有水、无机盐和金属离子。
第一节 细胞膜的化学组成与分子结构
膜脂的种类和结构 膜蛋白的种类、结构及功能
♦ 从生物大分子的热力学特性来考虑,以疏水性和亲 水性相互作用,就形成了流动镶嵌的生物膜结构。 –膜中的脂和内在蛋白分子的非极性部分与水相 隔而在疏水区紧密排成镶嵌结构
高中生物第三章细胞膜和细胞核
细胞膜的分子结构
磷脂：由甘油，脂肪 酸和磷酸所组成。
疏水端-“尾”部 亲水端-“头” 部 蛋白质
分子
功能越复 杂的细胞膜， 蛋白质种类和 数量越多。覆盖镶嵌 贯穿糖 Nhomakorabea白 （糖被）
磷脂分子
磷脂双 分子层 基本骨架
结构特点和功能特性
结构特点：具有一定的流动性。
功能特性：是一种 选择透过性膜。
水分子可以自由通过。
3、质壁分离与复原的方法：活的成熟的植物细胞具有大 液泡，由于细胞壁是全透性的，而细胞膜具有选择透过性， 会在高浓度溶液中发生质壁分离、在低浓度溶液中发生质 壁分离复原。而死的植物细胞不会发生这种现象。
考点演练
1、核孔的作用是（ C ） A 把核内物质与细胞质分开 B 遗传信息的载体 C 沟通细胞核与细胞质之间的物质交换和信息交流 D 与核糖体的形成有关 2、细胞能够完成各项生命活动的基本条件（ D ） A 具有边界—细胞膜 B 线粒体供能 C 细胞核内有遗传物质 D 保持细胞结构的完整性
叶绿体
真菌、动物、植物
4、细胞是一个统一的整体
结构 功能
细胞核与细胞质通过核孔相通。 核膜、内质网膜与细胞膜等相互连接成细胞 内完整的生物膜系统。 细胞各部分相互联系、分工合作、协调一致地 完成各项生命活动。
调控 细胞核是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心。 与外界的联系 不断地与外界进行物质交换和能量转换，
A．加温增强了细胞壁的流动性 B．加温增强了细胞膜的流动性 C．加温使细胞膜和叶绿体膜失去选择透过性 D．加温使细胞膜和液泡膜失去选择透过性
3、下列生理活动没涉及细胞间信息交流的是（ A） A．细胞癌变后糖蛋白减少 B．垂体细胞产生促甲状腺激素作用于甲状腺 C．精子和卵细胞识别后才会融合 D．效应T细胞与靶细胞结合，使靶细胞裂解死亡
浙科版高中生物必修一第三章第三节第2课时：跨膜运输方式
（《世纪金榜》P.40）
扩散、易化扩散和主动转运的比较
物质出入 细胞的方式 运输方向 是否需要 载体蛋白 扩散 易化扩散 高浓度→ 低浓度 主动转运 低浓度→ 高浓度
高浓度→ 低浓度 不需要
需要
需要
小肠吸收葡 萄糖、氨基 酸、无机盐 等
举例
举例O2、CO2、 红细胞吸 H2O、甘油等 收葡萄糖 出入细胞
成面”是解决此类题目的一般方法和步骤。
(1)识标是基础。找出纵、横坐标之间的联系，是解
答此类题目的基础。坐标上的曲线，实际上是“横
坐标”对“纵坐标”的影响，只有搞清楚图像表示
的意义，才能正确地理解题意，分析并解答问题。
(2)明点是关键。曲线的起点、转折点、终点、曲线
与纵横坐标，以及其他曲线的交叉点等，它们隐含
“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关
的叙述错误的是（
D
）
A.a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B.a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C.b表示细胞分泌的同时会导致膜成分的更新
D.b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基
本方式
【解析】选D。胞吞和胞吐是物质被一部分质膜 包起来，然后这一部分质膜与整个质膜脱离，裹 着该物质运到细胞的内侧或外侧的过程，该过程
C
)
解析:脂溶性小分子物质是通过扩散方式(a 曲线) 运输的,不需要载体蛋白;方式 b 是易化扩散或 主动转运,二者都与载体蛋白有关,所以方式 b 的最大转运速率与载体蛋白数量有关,C 正确,抑 制呼吸对主动转运有影响。
【方法技巧】曲线坐标题的解题规律
凡坐标都离不开点和线，因此“识标、明点、描线、
D
）
A.甲>乙>丙>丁 C.丙>丁>甲>乙
第三章-第一节-细胞膜的结构和功能(第一课时)
《细胞膜的结构和功能》教学设计（一）一、教材分析本节是人教版《普通高中生物学》必修一，第三章，第一节内容。
本节包含内容较多，分别是细胞膜的功能、细胞膜成分探索历程、细胞膜结构探索历程、流动镶嵌模型的基本内容。
这节内容既是对前面两章知识的承接，也为后面第三章物质的输入和输出甚至是选修一打下基础。
这四方面内容前后连贯，体现出从功能到结构的结构功能相适应观，也呈现出探索过程中的“提出假设”这一科学研究方法。
因此，本节将分为两个课时展开教学。
第一课时内容将讲解细胞膜的功能和细胞膜成分探索历程。
二、学情分析本节课的授课对象是高中一年级学生，他们具有一定的观察和认知能力，分析思维的连续性和逻辑性已初步建立但不完善，学习积极性较高，课堂上应该充分调动学生的积极性，引导学生不断思考，体现学生的主体性和教师的主导性。
学生前两章已经学习了生物的物质基础和细胞种类等知识，这为进一步学习细胞基本结构奠定了基础。
教师在讲解内容时可借助多媒体技术，帮助学生识记和理解。
三、生物学学科核心素养1.生命观念本节内容从细胞膜功能出发到细胞膜成分探究，再到细胞膜结构的探索，最后到流动镶嵌模型的认识。
充分展现出生命观念中功能与结构相适应的观点。
2.科学探究本节中有两个科学探究历程的教学内容，并且在高中第一次提出“提出假设”这一科学方法。
这是对学生科学探究认识的培养。
四、教学目标1.通过中国地图国界、校园围墙、人皮肤的观察，从系统与环境关系的角度，阐述细胞膜作为系统的边界所具有的功能。
2.通过分析细胞膜成分探索历程，能基于事实和证据进行推理、论证，提出或者否定假说，感悟科学在质疑与创新中不断发展。
五、教学重难点1.教学重点（1）细胞膜的功能。
（2）细胞膜成分的探索历程。
2.教学难点对细胞膜成分探索历程的认识。
六、教学准备多媒体课件七、教学过程（一）本章导入引用翟中和院士的话“我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧”，说明细胞中物质必须形成特定的结构才能发挥功能；细胞的不同结构空间需要协调配合才能有序、高效地完成生命活动。
第三章 细胞膜
第三章细胞膜总述：细胞膜又称质膜，是包围在细胞质外面的一层生物膜细胞膜功能：1. 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；2. 选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；3. 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；4. 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；5. 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；6. 参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
细胞表面功能：①细胞的支持保护，②细胞各种生命活动密切相关，细胞识别/运动迁移/转运/信息转导/细胞分裂/细胞分化/癌变第一节脂类：30%~80%；蛋白质：20%~70%；糖类：2%~10%；无机盐+金属离子：少量膜脂：生物膜的基本结构膜糖类①约占膜总重量的2%～10%，②由各种己糖聚合成低聚糖或寡糖糖链与膜蛋白或膜脂结合，③丰富多样的结合方式和排列顺序是细胞之间相互识别的分子基础。
细胞膜的特性：（一）膜分子的运动一、膜脂的流动性①侧向扩散：同分子层内的脂类分子交换位置。
②旋转运动：膜脂分子绕着膜平面垂直纵轴快速旋转运动③弯曲运动：膜脂分子的烃链可作弯曲运动。
④翻转运动：在脂双层之间转移(需由专一的酶帮助)极少发生这种运动影响膜流动的因素：①固醇：含量增加会降低膜的流动性。
②肪酸链的饱和度：双键越多(不饱和)，膜流动性增加。
③肪酸链链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。
④磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加(鞘磷脂粘度高于卵磷脂)。
⑤他因素：温度、酸碱度、离子强度等。
膜蛋白在膜内的运动：①侧向扩散②旋转扩散;可用光脱色恢复技术和细胞融合技术检测侧向扩散;膜流动的生理意义：①是保证其正常功能的必要条件。
例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动性密切相关。
②膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之流动性过高，又会造成膜的溶解。
二、膜的不对称性第二节第三节细胞膜的物质运输活动分为两大类：小分子和离子的穿膜运输；大分子和颗粒的膜泡运输细胞膜对于物质进出细胞由选择性调节作用，保证渗透压平衡，维持膜内外离子浓度差和膜电位，维持内环境稳定性。
细胞膜与细胞表面
细胞膜与细胞表⾯第四章细胞膜与细胞表⾯第⼀节细胞膜与细胞表⾯特化结构细胞膜(cell membrane)⼜称质膜(plasma membrane)：是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋⽩质组成的⽣物膜。
细胞膜不仅是细胞结构上的边界，使细胞有⼀个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进⾏物质、能量的交换及信息传递过程中也起着决定性的作⽤。
⽣物膜(biomembrane)：真核细胞内部存在着由膜围绕构建的各种细胞器。
细胞内的膜系统与细胞膜统称为⽣物膜。
它们具有共同的结构特征。
⼀、细胞膜的结构模型⼈们⽤光学显微镜发现了细胞，但到20世纪50年代初，在电镜下显⽰出了质膜的超微结构。
但⼈们并未感到惊奇，因为此前细胞⽣理学家在研究细胞内渗透压时已证明了质膜的存在。
1925年E. Gorter和F. Grendel研究红细胞发现膜脂单层分⼦为红细胞表⾯积的⼆倍，提⽰了质膜是由双层脂分⼦构成的。
随后，⼈们发现质膜的表⾯张⼒⽐油—⽔界⾯的表⾯张⼒低得多，若脂滴表⾯吸附有蛋⽩成分则表⾯张⼒降低，因此Davson和Danielli提出“蛋⽩质—脂质—蛋⽩质”的三明治式的质膜结构模型。
这⼀模型影响达20年之久。
1959年，J. D. Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型(unit membrane model)，并推断所有的⽣物膜都由蛋⽩质—脂质—蛋⽩质的单位膜构成。
随后的⼀些实验，如免疫荧光标记技术等证明，质膜中的蛋⽩质是可流动的；冷冻蚀刻技术显⽰了双层膜脂中存在膜蛋⽩颗粒。
1972年，S. J. Singer和G. Nicolson在此基础上⼜提出了⽣物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 。
这⼀模型随即得到各种实验结果的⽀持。
流动镶嵌模型主要强调：①膜的流动性，膜蛋⽩和膜脂均可侧向运动；②膜蛋⽩分布的不对称性，有的镶在膜表⾯，有的嵌⼊或横跨脂双分⼦层。
近年来有⼈提出脂筏模型(lipid rafts model)，即在⽣物膜上富含胆固醇, 形成有序的脂相，如同“脂筏”⼀样, 并载有各种蛋⽩。
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胞吞作用 (endocytosis)
吞噬作用 胞饮作用 受体介导的
胞吞作用
受体介导的胞吞作用
(recepter-mediated endocytosis)
与细胞表面的特异性受 体结合，触发质膜凹陷 形成有被小窝，有被小 泡，将细胞外蛋白和其 它化合物摄入细胞内的 过程
网格蛋白：笼形蛋白，
一条重链和一条轻链构成二聚体， 三个二聚体形成三腿蛋白复合物。 许多三腿蛋白复合物聚合成五边 或六边形网格样结构覆盖有衣小 泡或有衣小窝的胞质面形成包被。
第三章 细胞膜与细胞表面
王国辉 Tel: 15065658665 wanggh@ 细胞生物学教研室（21203）
生
脂类:磷脂、胆固醇、糖脂
物 膜
化学组成 蛋白质：外在和内在蛋白
的
糖类
膜蛋白的运动
化
学
流动性
侧向
组 成
生物膜的 特性
膜脂的运动 不对称性
旋转 左右 翻转
和
分
夹层学说、单位膜模型
在载体蛋白的帮助下，细胞膜利用能量驱动物 质的逆浓度梯度方向的运输方式
离子泵（ion pump） 伴随运输（co-transport）
离子泵 具有载体和酶的双重作 用，具有专一性，
伴随运输
单向运转
同向运转 逆向运转 伴随运输
伴随运输是与离子梯度相偶联的主动运 输过程，具体地讲，这种过程是由膜上 的Na+-K+泵和特异性的载体蛋白共同协 作完成的。
小 肠 上 皮 细 胞 转 运 葡 萄 糖 入 血
2 个钠离子，运输一分子葡萄糖
小分子物质的运输形式：
⒈单纯扩散----被动运输
穿膜运输
⒉膜蛋白介导的运输：
①载体蛋白
离子泵：ATP供能
Na+-K+-ATP酶 Ca2+-ATP酶
H+- ATP酶
主动运输
伴随运输(离子梯度驱动的 葡萄糖-Na+
主动 运输)：
P58 衔接蛋白
激素、 转运蛋白、 低密度脂蛋白 等大分子 通过受体 介导的胞吞作用进 入细胞。
载脂蛋白 B100
磷 脂
游离胆固
醇
胆固醇
脂
低密度脂蛋白
LDL (low density lipoprotein)
低密度脂蛋白 LDL（low density lipoprotein） 密度较低(1.019～1.063 g/cm3)的血浆脂蛋白，约 含25%蛋白质与49%胆固醇及胆固醇酯 。LDL水 平过高能致动脉粥样硬化，使个体处于易患冠心病 的危险
Na+- Ca2+ Na+- H+
被动运输(载体扩散):葡萄糖载体蛋白
②通道蛋白：全部被动。闸门通道：配体闸门
通道，电压闸门通道
大分子和颗粒物质的膜泡运输
膜内外物质的运输
膜内外物质的运输
小分子运输 大分子运输
被动运输 穿膜运输
主动 运 输
胞吐作用 膜泡运输
胞吞作用
大分子和颗粒物质的跨膜运输
膜泡运输（membrane-vesicle transport）： 大分子和颗粒物质通过细胞膜或在细胞内的转运 是由膜包围形成小泡进行运输。
不消耗ATP 细胞膜两侧有一定的浓度差
载体蛋白介导的被动运输 ——载体扩散
v载体蛋白在胞外结合葡萄糖分子→构象变化→结合位点 转至胞内侧→释放葡萄糖分子→构象恢复。
载体扩散的特点
（1）载体蛋白具有高度的特异性。 （2）通过载体易位机制转运,不耗能。
（3）载体蛋白的饱和性。
主动运输（active transport）
一、胞吞作用（内吞作用）
(endocytosis)
➢概念：当被摄入物质附着于细胞表面，膜 表面发生内陷，由细胞膜把环境中的大分 子和颗粒物质包围成小泡，脱离细胞膜进 入细胞内的转运过程。
胞吞作用 (endocytosis)
吞噬作用 胞饮作用 受体介导的
胞吞作用
吞噬作用
(phagocytosis)
主干部分为Fc段。
➢ ②吞噬细胞表面有Fc受体(阳离子易化扩散酶)。
➢ ③ Fc段 Fc受体
➢
FC受体被活化导致Na+、K+流入引发
质膜内陷、伪足产生 、细胞运动等。
巨噬细胞正在吞噬衰老的红细胞
胞吞作用 (endocytosis)
吞噬作用 胞饮作用 受体介导的
胞吞作用
胞饮作用
(pinocytosis)
吞入较大的固体颗粒 和大分子复合物
形成吞噬体或吞噬泡 >250nm
在原生动物中，吞噬作 用是获取营养物质的重要 方式；在哺乳动物中，特 化细胞，主要是消灭异物， 在机体防卫系统中起重要 作用。
“专职”的吞噬细胞
➢ 如吞噬细胞表面Fc受体与病原体表面抗体衣Fc段 结合触发的吞噬活动。
➢ ①病原体与特异抗体结合后表面产生抗体衣，其
➢ (1)膜泡形成：物质包裹在膜泡内。 ➢ (2)膜融合：膜泡与特定部位的膜(靶膜)相接
触并融合。
➢ (3)膜循环： 胞吞：质膜面积减小； 胞吐：质膜面积增大。
两者相辅相成，使质膜面积恒定
细胞内膜的循环交流
膜泡运输： 胞吞作用和胞吐作用
胞吞作用 (endocytosis)
胞吐作用 (exocytosis)
子 结构模型 流动镶嵌模型
结
脂伐模型
构
小分子物质的跨膜运输
帮助扩散 被动运输
主动运输
小分子物质的运输形式：
⒈单纯扩散----被动运输
⒉膜蛋白介导的运输：
①载体蛋白
离子泵：ATP供能
Na+-K+-ATP酶 Ca2+-ATP酶
H+- ATP酶
主动运输
伴随运输(离子梯度驱动的 葡萄糖-Na+
主动 运输)：
液体或小分子物质 形成胞饮体<150nm 见于上皮、成纤维、
毛细血管内皮、巨 噬等多种细胞
吞噬作用
(phagocytosis)
吞入较大的固体颗粒 和大分子复合物
形成吞噬体或吞噬泡 >250nm
在原生动物中，吞噬作 用是获取营养物质的重要 方式；在哺乳动物中，特 化细胞，主要是消灭异物， 在机体防卫系统中起重要 作用。
膜泡运输特点： ①伴随着膜的运动，主要是膜本身结构的融合、 重组和移位。
②与主动运输一样，也需要能量的供应。
膜泡运输： 胞吞作用和胞吐作用
胞吞作用 (endocytosis)
胞吐作用 (exocytosis)
膜泡运输
胞
胞
吞
饮
吐
噬
作
作
作
用
用
用
吞噬体phagosome
吞饮体pinosome
胞吞和胞吐的过程
Na+- Ca2+ Na+- H+
被动运输(载体扩散):葡萄糖载体蛋白
②通道蛋白：全部被动。闸门通道：配体闸门
通道，电压闸门通道
单纯扩散
(
不需要膜蛋白 的帮助
不消耗ATP 细胞膜两侧有
一定的浓度差
不疏
带水
电 的 极 性 小 分 子
)
脂 溶 性 的 小 分 子的帮助