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1、 第1节 细胞膜的结构与功能科学工作者曾用绿色和红色荧光染料分别标记鼠和人的细胞膜上的蛋白质。当将两个细胞融合成一个细胞后，起初，一般膜发绿色荧光，另一般摸发红色荧光，在37下保温40分钟后，良种颜色的因光点均匀分布，这个实验会得出什么结论？学了本节内容你自然会知道啦！研习教材重难点& 教材文本研习 研习点1细胞膜的分子结构（理解） 1）细胞膜的成分主要由脂类、蛋白质和糖类组成。 2）细胞膜的分子结构以磷脂双分子层为基本骨架，支持着许多蛋白质分子。 细胞膜上的蛋白质分子分为两类：一另是排布在磷脂双分子层的外侧，即镶在膜的表层；另一类蛋白质分子是嵌插在磷脂双分子层中或贯穿在整个磷脂双分子层中。在
2、细胞膜的外表有糖被，即细胞膜的糖与某些蛋白质结合形成糖蛋白，在生命活动中有重要功能，具有保护、润滑、细胞识别、细胞通讯等功能。 3）细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止不动的，而是能够作相对的运动。这种特点对于细胞完成各种生理功能是非常重要的。 【领悟整合】1、根据对细胞膜和细胞中其他各种膜的微量化学分析结果（下表）来看，膜主要含有脂类和蛋白质两大类物质，蛋白质约占膜干重的20%70%，脂类红占30%80%。各种膜所含的蛋白质与脂类的比例同膜的功能有关，机能活动较旺盛的膜，其蛋白质含量较高，因为膜的功能主要是由蛋白质来承担的。此外，细胞膜上还含有约10%
3、的碳水化合物，但是碳水化合物都是和膜蛋白质或脂合成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面。 各种膜的基本组成成 分髓鞘(包在神经纤维外)红细胞细胞膜肝细胞细胞膜心 肌线粒体叶绿体片 层大肠杆菌细 胞 膜蛋白质226060765075总脂类784040245025磷 脂33242622625糖 脂22微量0微量200胆固醇17913100其他脂类67112402、糖被具有保护和润滑作用，如消化道、呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护作用和润滑。人的血型与糖蛋白有关，在人红细胞膜的凝集原就是糖蛋白，主要有两种：A凝集原和B凝集原，具有A凝集原的为A型血，具有B凝集原的为B型，同时有A、B两种凝集原的为AB
4、型，没有凝集原的为O型。如果B型血的红细胞进入A型的血液中，A凝集原就会被A型血的血清中的凝集素识别而发生免疫反应，红细胞凝集成团，使血液循环出现障碍。3、构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止不动的，而是能够作相对的运动，细胞膜的结构始终处于动态的变化之中。其中的脂类分子可以自由移动，蛋白质分子也可能在磷脂双分子层中作横向移动。细胞膜的结构特点对于完成各种生理功能是非常重要的。细胞膜流动性的大小与温度存在着一定的联系，一般情况下，温度高流动性大，有利于生命活动的进行，但温度过高，膜的流动性过大，甚至破坏膜的结构，就不利于生命流动的正常进行；温度低，膜的流动性下降，粘度增加，附着在其上的酶等
5、将会失去活性，膜运输的功能也将成为不可能。所以细胞膜的这种结构模式称为“流动镶嵌模型”。 【联想发散】1、磷酸分子中脂肪酸链的不饱和性与细胞膜流动性的关系。在磷脂分子中脂肪酸链上有双键存在时，在这个双键处有一个折弯，并在双键可发生旋转，使磷脂双分子层中的各脂肪酸难以组合在一起，因而对于脂双层的流动性是非常重要的。磷脂分子中短链的脂肪酸链有增进流动性的作用。在人体内，脂肪酸链中的不饱和双键是不能合成的，它只能来自于植物脂肪，如菜油、亚麻油等。所以在人的食物结构中，植物油是不能少的，也是人体所必需的。2、胆固醇。胆固醇只存在于动物细胞中，细菌、蓝藻等原核生物和植物细胞中一般没有胆固醇。在动物细胞中
6、，胆固醇占有较大的比例，特别是动物细胞中，几乎和磷脂分子一样多。胆固醇也是极性分子，具有防止磷脂中的脂肪酸链互相接触或结晶，因而可使的流动性不致在温度降低时而下降，保证膜流动性的稳定性。3、细胞膜的两侧是不对称的。在膜内侧的蛋白质与外侧的蛋白质有很大的不同，膜上糖蛋白一般只分布在膜的外侧。【迁移 体验】典例1：（2003上海卷）葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，需透过的磷脂分子层数是（）A4层B6层C8层D10层研析：小肠粘膜上皮是由一层上皮细胞组成的，毛细血管也是由一层上皮细胞围成的，葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管，实际穿过两层细胞，即四层细胞膜，共8层磷脂分子。本题用到初中知识，学生必需
7、了解小肠上皮、毛细血管的结构，否则无从下手。由此可见，高考涉及的知识面是很广的，任何一个小常识、小知识都可作为命题的素材。答案：C典例2：细胞膜具有流动性，这种结构特点是指 （ ） A整个细胞膜具有流动性 B细胞膜上磷脂是静止的，蛋白质具有流动性 C细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性 D细胞膜上蛋白质是静止的，磷脂具有流动性研析：结构与功能的统一贯穿于整个生物界。细胞膜的流动性的结构基础是细胞膜中的磷脂和蛋白质都具有流动性。解本题要明晰物质的物理特性和结构特性的关系，认识细胞膜的流动性不是细胞膜的物理特性而是其结构特性。答案：C研习点2细胞膜的主要功能（理解）1）细胞膜的生理功能很复杂，它与细胞
8、的物质交换、细胞识别、分泌、排泄、免疫等都有密切的关系。2）细胞膜的二种跨膜运输方式的联系与区别：运输方式跨膜运输的方向是否需要载体是否耗能量实例自由扩散高浓度低浓度不需要不消耗O2、CO2、甘油、乙醇、苯、水等主动运输低浓度高浓度需要消耗K+、Na+、葡萄糖、氨基酸等3）细胞膜的功能特性选择透过性。细胞膜能让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也或以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。细胞膜的选择透过性可以从两个方面理解：一是磷脂双分子层对某些物质的不透性；二是运输物质的载体具有专一性。 细胞是生物体内最基本的结构和功能单位，但细胞功能的完成必须由细胞各结构的配合才能进行，
9、必须强调细胞是一个完整的整体。下图表示的是细胞在完成分泌活动时细胞各结构的配合情况。 细胞膜既是细胞与外界的一个分界线，也是控制内外物质交换的重要结构，它是一个选择透过性膜，其功能的实现依赖于细胞膜的流动性和其上的载体蛋白。【归纳整理】 1、自由扩散是指被吸收的物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运。这种运输过程不消耗新陈代谢过程中释放的能量。但从物理学的角度分析，物质的运输必定要消耗的能量的。自由扩散过程中分子运动的能量来自于膜两侧的浓度着中所蕴藏的势能。能够通过自由扩散方式完成跨膜动物的物质，一般都能溶于磷脂双分子层中，具有一定的脂溶性。自由扩散是细胞膜的一种简单的运输方式，通过这
10、种方式吸收物质是被动的，主要取决于膜两侧的浓度差如下左图所示。自由扩散的速度与膜两侧该物质的浓度差成正比，如下右图所示。自由扩散的速度还与该物质分子的大小和脂溶性程度的大小有关。一般而言，分子越小，扩散速度越快，脂溶性越大，扩散速度越快。细胞膜外内 自由扩散运输速度物质浓度 主动运输的特点是被选择吸收的物质是从浓度低的一侧，通过细胞膜运输到浓度高的一侧，必须有载体蛋白质的协助才能完成，同时需要消耗新陈代谢所释放的能量（即ATP），其原理如下左图所示。如轮藻细胞中K+的含量比它所生存的水环境中K+的浓度要高出30倍，而红细胞中Na的浓度却是血浆中的1/6。从中可以看出，不论是轮藻细胞还是人的红细
11、胞，都是不断地积累K+和运出Na+，不会使细胞膜内外的K+和Na+的浓度达到平衡。再如海带细胞中的碘浓度是海水的1000倍，但海带细胞还在不断地从海水中吸收碘。这种将物质在膜的低浓度一侧运输到高浓度，必须由ATP水解释放能量来推动，主动地从环境中吸收所需要的营养物质，排出新陈代谢产生的废物和对细胞有害的物质。主动运输对于活细胞完成各项生理活动具有重要作用。以主动运输方式运输物质的速度与该物质的浓度的关系可用下右图所示。在一定的浓度范围内，主动运输的速度随浓度的升高而增高，但达到一定浓度后，运输的速度就不再增加了，原因是细胞膜的运输该物质的载体数量有限，当载体饱和后，运输的速度也就不增加了。主动
12、运输物质浓度运输速度K+ K+ K+K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+左右磷脂双分子层 2、细胞膜的选择透过性可以从两个方面理解：一是磷脂双分子层对某些物质的不透性；二是运输物质的载体具有专一性。这可以通过下面的实验得到证实：用带有一个小孔的隔板把水槽分成左右两室，把磷脂分子引入隔板小孔，使之成为一层薄膜。水槽左室是不加K+的溶液，右室是加入含大量K+的溶液，如右图所示。发现K+不能从右室通过磷脂双分子层进入到左室。但在膜上加入少量的缬氨酶素（一种由12个氨基酸组成的多肽），K+就能从右室进入左室。这说明缬氨酶素起到K+的载体作用。如果在右室的溶液中加入Na+，则Na+不能从
13、右室通过膜进入左室，这说明缬氨酶素不能作为Na+的载体，说明载体具有专一性，即一种载体只有运输同一种物质或同一类的物质。【迁移 体验】典例3：右图表示植物细胞的质膜对物质的转运。物质转运的方向如箭头所示，黑点的数量代表物质的浓度，该物质可能是：A、叶绿素B、花青素C、生长素D、尿素研析：从图中可看出，该物质的转运从低浓度到高浓度，需载体蛋白质，需消耗能量，是主动运输。而题中叶绿素和花青素是大分子物质，尿素通过自由扩散转运，生长素通过主动运输转运。答案：C典例4：如图所示，在法囊藻的细胞液中，对各种离子浓度的分析表明，细胞液中的成分与海水的成分很不相同。据图回答：（1）K+和Cl在细胞内积累，而
14、Na+在细胞液中的含量低于在海水中的含量。这表明：_。（2）从Na+、Ca2+在细胞内外浓度看，它们有吸收方式叫_，进入细胞的转运方向是_，这种吸收方式需要的两个基本条件是_和_。（3）法囊藻的细胞液中各种离子浓度与海水中各种离子浓度不成比例，其结构基础是_。研析：解本题的关键是先看清图，然后用主动运输的概念特点去思考和分析。答案：（1）法囊藻细胞对K+和Cl的吸收具有选择性（2）主动运输 从低浓度向高浓度 载体协助 消耗能量（3）细胞膜上的载体种类和数量研习点3 细胞的内吞和外排作用1）内吞作用：是不能穿过细胞膜的一些大分子物质、颗粒性物质和蛋白质等进入细胞内的一种方式。 内吞作用的过程是：大分子物质或颗粒性物质或蛋白质先附着在细胞膜上，由于细胞膜内陷形成小囊，这些物质就被包围在小囊内，然后小囊从细胞膜上分离下来而形成小泡，并且进入细胞内部。如初中曾经学过的变形虫吞食食物颗粒的过程是内吞作用的一种典型形式，如下图所示。 变形虫吞噬食物的过程2）外排作用：与内吞作用相反，有些物质在细胞膜内被一层膜所包围，形成小泡，小
