细胞膜的结构和功能

读图，分析回答： 5.简述巨噬细胞吞噬绿脓杆菌或流感病毒的基本过程和意义。所有 颗粒性物质都能被某一巨噬细胞吞噬吗？ 6.巨噬细胞靠什么细胞器来消化吞入的病毒？这一过程是否属于胞 吞？ 7.分泌功能由哪一过程完成？人体细胞能分泌哪些物质？简述胰岛 素合成和分泌的过程。
比较
细胞膜的物质运输方式
比较项目 自由扩散 转运方向 经膜运输 被动运输 协助扩散 可低浓度 →高浓度 细胞外→ 细胞内 细胞内→ 细胞外 高浓度→低浓度 主动运输 膜泡运输 胞吞 胞吐
物质的跨膜运输的4种基本机制
无载体协助
图中带※的字母表示溶液的高浓度。 a：自由扩散（无需膜蛋白协助） b：通过通道的被动转运 被动运输 c：载体协助的被动转运 （只能高→低） 【通道不与被运输的物质结合，没有饱和效应】 d：主动转运（必须载体协助；能够由低→高）
渗透作用
证明细胞膜 存在的实验： 渗透（而不 是用电镜观 察）。或质 壁分离，或 去壁，
植物细胞 膜
纤维素酶和果胶酶
原生质体
加蒸馏水静置，离心
植物细胞的细胞
【资料分析】 ⑴科学家通过研究发现：脂溶性物质能够优先通过细胞膜， 并且细胞膜会被脂溶性的溶剂溶解；同时也会被蛋白酶分
解。这些事实说明：组成细胞膜的物质中有脂质和蛋白质
等物质。 ⑵ E. Gorter & F. Grendel 1925 年用有机溶剂提取了人类 红细胞质膜的磷脂成分，将其铺展在水面，测出磷脂展开 的面积二倍于细胞表面积。由此推测：细胞膜由双层磷脂 分子组成。
消耗ATP的2种物质运输
2.胞吞和胞吐
读图，分析回答： 1.A、B分别表示何种膜泡运输方式？ 2.胞吞、胞吐运输的物质穿过膜的层 数是多少？ 3.胞吞运输的物质有哪些？ 4.胞吞、胞吐都与小囊泡有关，都要 以细胞膜的什么特点为基础？能量代 谢都有什么特点？但两者的物质运输 方向分别如何？运输过程中细胞膜的 表面积大小变化如何？
·
限制因素？
O2%
ATP→主动运输
●载体使物质运输具有的特点： ●载体可被类似物竞争性抑制。
▲同种细胞主动运输不同的物质，v不同的 主要原因？ ▲同种物质进出同一细胞的v不同的原因？ ……
①速度快②选择性③饱和效应。 ▲同种物质进入不同细胞的v不同的原因？ ●载体可重复利用（不同于抗体）▲不同物质进入不同细胞的v不同的原因？
（受体和表面抗原都是糖蛋白，都有识别功能。）
相应的受体
思考
器官移植时，受体会对植入的异体器官产生排异现象。下图所示膜蛋 白在排异过程首先发挥作用的是 C B
A
递质
C
D
解析：本题的选项示意 4种膜蛋白的功能, 要求根据题干选出符 合题意的选项。解题需要明确器官移植时的排异首先是因为细 胞具有识别功能、不同个体细胞膜带有不同的标志、细胞表面 特殊的糖蛋白和糖脂是细胞标志,并能识别不同膜蛋白的具体功 能。“细胞识别”是一个比较冷僻但又非常重要的知识点,加之 对信息获取、分析、判断的要求较高,难度较大。
载体协助的被动转运：
需要膜蛋白协助的被动转运： ★载体蛋白→选择性；饱和效应。 ▲通道蛋白→有选择性，
载体蛋白需要与被运物结合。
通道蛋白通过“开”、“关”控制。
协助扩散
但无饱和效应。
自由扩散
载体使物质运输具有： 速度快，选择性， 饱和效应。 思考：上图为什么不是主动 运输？
比较
渗透作用、吸胀作用、自由扩散和被动转运
渗透作用：水分子通过半透膜的扩散过程。
（渗透装置；细胞与外界溶液共同构成的渗透系统）
吸胀作用：通过蛋白质、淀粉、纤维素等亲水性物质吸收水分。
(吸收的水以结合水形式存在，不能自由移动。)
（干燥的种子、生长点细胞等）
自由扩散：物质从高浓度一边到达低浓度一边，不需要蛋白质协 助，也不需要细胞提供的能量。（如：气体、甘油等） 被动转运：物质从高浓度一边到达低浓度一边，不需要细胞提供 的能量，其中自由扩散不需要载体，协助扩散需要载
细胞膜的结构和功能
【小贴士】 ▲人至少含有1014个细胞。 ▲多细胞个体有许多种不同种类的细胞，每个细胞都有一些个性和独立性。 ▲限制细胞大小的因素：下限可能决定于细胞所必需的各种生物分子的最小数 量；上限可能决定于溶质分子在水溶液系统中的扩散速度(S/V)。 ※有的细胞很大，如绿藻，其细胞质流动确保了物质和遗传信息（RNA）能运达
举例
吞噬细菌、 病毒等病 原体以及 其它大分 子和颗粒 性物质
分泌各种 酶、淋巴 因子、抗 体、血清 蛋白、激 素和递质 等
例题
下图分别表示物质运输的相关曲线和过程。 运输
的糖链
5. 固定细胞形态（锚蛋白）←专一识别它的鉴定标志
6. 与其它细胞相互结合←胞间连接。
◆“细胞膜”（＝质膜＝细胞的界膜）课本知识结构
1.细胞膜的制备方法： a、研究细胞膜的化学组成的常用材料：
动物细胞（哺乳动物成熟红细胞等）、神经髓质等。
研究细胞膜的最好材料——哺乳动物成熟的红细 b、动物细胞膜的制备方法 胞。理由是： 加柠檬酸钠后， ①材料易得, 数量多,很少有其他类型细胞的干扰； 离心或沉淀 加蒸馏水静置，离心 ②游离 , 无需从复杂组织中分离； 猪的新鲜血液 红细胞 红细胞的细胞膜 ③细胞无核膜和细胞器,可避免其他膜的污染； c、植物细胞膜的制备方法 ④低渗液中即可制备纯净物。
⑶ 1970 年 Frye 和 Edidin 人 - 鼠细胞融合实验：
人细胞
荧光 标记 膜蛋白 鼠细胞
诱导 融合
37℃ 40min后
结论：膜蛋白可以运动，细胞膜具有一定的流动性。
2.细胞膜结构模式【紧扣模式图】
思考：膜不对称性的表现？意义？ 归纳：细胞膜的元素组成和化合物
元素：CHONP 磷脂（双分子层骨架） 胆固醇（调节流动性） 化合物：脂质 蛋白质 多糖
细胞膜上膜蛋白的主要类型和相应功能
膜蛋白是细胞膜的主要功能成分，★膜蛋白的含量和种类 决定着膜的特征和功能。膜蛋白种类主要有：
▲电子传递体——传递电子（如叶绿体基粒片层薄膜上的） ▲载体、通道——运输（被动、主动） 都具有 ▲酶——催化（细胞膜上肯定不合成生物大分子） ▲受体——识别并结合信息分子（激素、神经递质等） 选择性 ▲表面抗原——血型决定等 信息分子一定存在
膜蛋白 （通道、 载体）
ATP的消耗
不需要
需要通道 或载体
需要载体
需要膜上 的受体蛋 白先识别
消耗ATP
不需要
不消耗ATP O2、CO2、 尿素，甘 油、脂肪 酸、酒精、 苯等脂溶 性物质 水分子的 渗透；葡 萄糖进入 红细胞和 神经细胞； 钾出钠进 小肠上皮 细胞吸收 葡萄糖、 氨基酸和 离子；可 兴奋细胞 吸钾排钠
不参与反应。
▲脂质体可以作为DNA等大分子和药物的运载体。如果在膜上嵌入特异性的 抗体，则可将脂质体内包裹的药物带到特定的病原体处（生物导弹）。 ▲脂质体也可作为生物膜的研究模型。将缬氨霉素（一种脂溶性抗生素，起K＋载体 的作用）插入脂质体的膜中，可使K＋扩散速率提高10万倍，但不能有效提高Na+的扩 散速度。这说明载体蛋白能极大提高运输速度，而且载体具有特异性。 又如：用包含一定溶质的脂质体寻找到了水通道蛋白。
体。（如：葡萄糖进入红细胞、神经细胞属于协助扩散）
（静息电位、动作电位及其大小与离子浓度的关系是怎样的 ？）
★被动转运减少细胞与环境的差别，使细胞内外的物质浓度达到平衡；
主动转运则是制造差别，使细胞内外物质不平衡，维持内部环境的稳定状态。
消耗ATP的2种物质运输
1.主动运输
运输 速度
0 建立联系： O2%→有氧呼吸→ 解释原因：
糖脂（识别等）
大部分功能成分，占比可变
参与形成糖蛋白和糖脂（外侧）
细胞膜（生物膜）
1.膜上的脂质包含3种，即：磷脂、糖脂、胆固醇。 2.根据膜成分，用脂类溶剂和蛋白酶处理膜，可使 膜溶解。 3.蛋白质，完成膜的大部分功能，其含量比例可变。
策略：先整体看膜骨架，再看各种具体成分。 细胞膜的结构特点是什么？ 细胞膜的功能特性是什么？
4. 运输溶质(运输蛋白，含载体和通道)，如维持跨膜离子梯度 →细胞膜具有选择性。
5. 应答外界信号：受体接受信号，进而调节胞内活动。
6. 胞间相互作用：细胞之间识别和传递信号。 7. 能量转换：如线粒体内膜，类囊体膜。
膜蛋白的功能
1. 运输（转运蛋白，含载体和通道等）→导致细胞膜具有选择性。 2. 催化 ←酶活性 3. 接受信息 ←细胞的信号发送 4. 被其它细胞所识别（细胞标志）←即细胞之间识别，主要靠短
3.细胞膜的功能：
⑴维持稳定的细胞内部环境，并保护细胞
⑵物质交换（通过细胞膜的物质运输方式）
⑶信息交流（细胞膜对信息的接受）
膜功能概述
1. 区域化：使特异性活动很少受到外界干扰，同时能独立进行
调节，如液泡中的酸性水解酶。
2. 生化活动的构架，如与光合作用有关的物质基础局限于叶绿 体。
3. 提供选择性屏障。
胆固醇含量等），温度，遗传因素等。
磷脂与细胞膜结构
有无其它结构类型的微团了？
半流动性： 1.细胞融合实验的证明（蛋白质分子的运动） 2.受精过程、细胞分裂、质壁分离、胞吞胞吐都离不开~ 3.影响膜流动性的因素： 遗传因素；温度；脂质的不同成分（如不饱和脂肪酸、胆固醇等）
关于人工膜的结构和应用
▲磷脂是两性物质（亲水的极性头和疏水的 非极性尾）。 ▲将磷脂在水中搅动，会自发形成双层结构， 连续而不破裂，极性头朝外侧，非极性尾在 内部，如上图的微团和双分子层（尝试绘 图）。细胞膜融合和受精时，磷脂分子的运 动使不同细胞的磷脂可以连成整体。 ▲磷脂构成膜的基本骨架，通常磷脂
递质
A
B
C
D
A图显示膜蛋白协助的运输作用，涉及选择透过性、运输方式属于被动 运输、以及维持细胞相对稳定的内部环境等的设问落点。 B图显示膜上酶的催化作用发生的化学变化；而细胞识别(C图)首先是 物理过程。 D图显示作为表面受体的膜蛋白与递质结合，由此引起细胞内的有关变 化，涉及细胞膜对信息的接受。受体虽然大多数属于糖蛋白，但功能 上不是作为某物种细胞表面的标志，而是接受特定的信息。 器官移植时对异体器官的排异，首先是异体器官细胞膜上特殊的糖蛋 白和糖脂作为细胞标志与受体细胞的不同，其被受体识别为“异己” 物质并将进一步被受体免疫反应排斥。
【记住：结构与功能相统一，结构决定功能】
你能说出体现半流动性的生命活动的实例吗？ 你知道细胞在形态和大小上是可变的原因吗？(由于细胞膜 上单个脂质与蛋白质之间不是共价键链接,所以,整个细胞膜 结构有很大的可塑性,因而细胞在形态和大小上是可变的！)
影响膜流动性的因素有：脂质不同成分（不饱和脂肪酸和
有无细胞结构
原核生物
古细菌无肽聚糖，对利福平不敏感
古细菌：生活在极端环境下。
微
生
细胞型生物
有无成形的细胞核
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真核生物
真菌：酵母菌，霉菌，蕈等 物 原生动物
微生物包含了除植物界和 动物界以外的所有生物。
原生生物 单细胞藻类 黏菌 植物 动物
◆细胞膜课本知识结构
1.细胞膜的制备方法
2.细胞膜的结构和化学组成
细胞的水平衡：取决于渗透压(摩尔浓度)差和水通道的通透性。 植物细胞由于细胞壁的保护，膨胀后不至于破裂。
原生质层
扩散 与 渗透
扩散的前提：半透膜两侧既存在浓度差， 又要允许该物质通过。 如图：如果溶质通过半透膜扩散，直至 平衡，两侧浓度相等，且液面平齐。
渗透作用：水分子或其它溶剂分子 通过 半透膜的扩散过程。 如图：膜不允许该溶质通过（如箭头所 示），但水能进行扩散。 平衡时，两侧浓度差的化学势能=液面高 度差的压力势能。 【平衡时，两侧浓度不等；液面高度也 不等】
3.细胞膜的主要功能
（1）维持稳定的细胞内部环境，并保护细胞。
（2）物质交换（通过细胞膜的物质运输方式）。
（3）信息交流（细胞膜对信息的接受）。
★通过细胞膜的运输方式： 自由扩散
被动运输（使达到平衡）
跨膜运输
胞吞 膜泡运输 胞吐
协助扩散等
主动运输（努力创造差别，维持生命活力）
细胞消耗能量（ATP）
细胞内的每个部位。 有的细胞很小，呈球形，但表面高度卷曲，使表面积很大，从而有利于物质交
换（如小肠上皮细胞）；不呈球状的神经元的S/V也很大，其分枝很多，表面积 很大。
细胞的亚显微结构和功能
结构
决 定
功能
★比较和归纳，形成系统的知识结构
生物分类概况（结构上）
非细胞型生物：病毒等。不能独立生活，专性寄生；消费者 真细菌：生活在通常环境下。 生物