Lecture notes 细胞膜的物质转运 【摘要】各种物质的跨膜转运的主要方式包括：单纯扩散、易化扩散、主动转运、出胞与入胞。单纯扩散是指脂溶性物质通过细胞膜由高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。水溶性小分子或离子在特殊膜蛋白的帮助下，由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程，称为易化扩散，易化扩散分两种：经载体易化扩散和经通道易化扩散。主动转运指细胞通过本身的耗能过程，将物质分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程，主动转运分两种：原发性主动转运和继发性主动转运。出胞是指细胞内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程，入胞是指细胞外大分子物质或物质团块借助于与细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程。上皮转运是指分子或离子从上皮细胞一侧转运另一侧的过程。 常见的跨膜物质转运形式如下: （一）单纯扩散 单纯扩散（simple diffusion）是指脂溶性物质通过细胞膜由高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。人体体液中的脂溶性物质（如氧气、二氧化碳、一氧化氮和甾体类激素等）可以单纯依靠浓度差进行跨细胞膜转运。 跨膜转运物质的多少以通量表示，其大小取决于两方面的因素： 1、细胞膜两侧该物质的浓度差； 2、该物质通过细胞膜的难易程度，即通透性（permeability）的大小。 水分子虽然是极性分子，但它的分子极小，又不带电荷，故膜对它是高度通透的。另外，水分子还可通过水通道跨膜转运。 （二）膜蛋白介导的跨膜转运 带电离子和分子量稍大的水溶性分子，其跨膜转运需要由膜蛋白的介导才能完成。根据转运方式不同，介导物质转运的膜蛋白可分为载体、通道、离子泵和转运体等。由它们介导的跨膜转运根据是否消耗能量又可分为被动转运(passive transport)和主动转运(active transport)两大类。 1．易化扩散水溶性小分子或离子（Na＋、K＋、Ca2＋等）在特殊膜蛋白的帮助下，由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程，称为易化扩散(facilitated diffusion)。 （1）经载体易化扩散载体是一些贯穿脂质双层的整合蛋白，它与溶质的结合位点随构象的改变而交替暴露于膜的两侧。当它在溶质浓度高的一侧与溶质结合后，即引起膜蛋白质的构象变化，把物质转运到浓度低的另一侧，然后与物质分离。在转运中载体蛋白质并不消耗，可以反复使用。 许多重要的营养物质如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等都是以经载体易化扩散方式进行转运的。经载体易化扩散具有以下特性： ①结构特异性。 ②饱和现象。 ③竞争性抑制。 （2）经通道易化扩散溶液中的Na＋、K＋、Ca２＋、Cl-等带电离子，借助于镶嵌于膜上的通道蛋白质的介导，顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散，称为经通道易化扩散。中介这一过程的膜蛋白称为离子通道(ion channel)。
第四章细胞质膜，第五章物质的跨膜运输- 测试题（满分：30） 一、选择题 1、目前被广泛接受的生物膜结构模型是（）。1分 A. 单位膜模型 C. 流动镶嵌模型 B. 脂筏模型 D. 板状镶嵌模型 2、细胞膜结构的基本骨架主要是（）。1分 A. 磷脂 C. 蛋白质 B. 胆固醇 D. 糖类 3、在endocytosis时（）。2分 A. 细胞膜不被吞入，只有外界物质被吞入 B. 细胞膜随之一起吞入，由于胞吐作用吞入的膜和吞出的膜平衡，细胞面积不缩小 C. 细胞膜随之一起吞入，细胞面积缩小 D. 细胞膜随之一起吞入，但很快回到细胞表面，供下次胞吞时再利用 4、参与吞噬泡形成的物质有（）。1分 A. 网格蛋白 C. 微管 B. 信号肽 D. 微丝 5、离子通道具有下列特征（）。2分 A. 具有极高的转运速率 C. 对pH有依赖性 B. 没有饱和值 D. 是门控的 E. 转运的动力来自溶质的跨膜电化学梯度 6、膜脂的运动方式有（）。2分 A. 侧向运动 C. 磷脂酰碱基头部的摆动 B. 自转运动 D. 翻转运动 E. 脂分子尾部的摆动 7、参与胞饮泡形成的物质有（）。2分 A. 网格蛋白 C. 接合素蛋白 B. 信号肽 D. 微丝 E. GTP结合蛋白 二、判断题（每题1分） 8、糖蛋白和糖脂上的糖基既可位于质膜的内表面，也可位于质膜的外表面。（） 9、细胞融合、免疫荧光技术可以显示细胞膜中的膜蛋白质是嵌入到膜脂中的。（） 10、胆固醇由于具有调节膜的流动性、增强膜的稳定性等重要作用，所以它是所有细胞的细 胞质膜上不可缺少的成分。（） 11、liposome是由双层脂分子构成的人工膜。（）
第4章细胞的物质输入和输出 第3节物质跨膜运输的方式 【课标要求】 1．举例说明物质跨膜运输方式的类型和特点 2．指出被动运输与主动运输方式的异同点 3．简述主动运输对于细胞生活的意义 4．举例说出大分子物质进出细胞的方式 5．进行图表数据的解读 【学习重难点】 学习重点：小分子和离子跨膜运输的三种方式 学习难点：主动运输 【创设情境】 [思考1] 回忆细胞膜的功能是什么？ [思考2] 结合问题探讨，思考什么分子能通过人工合成的脂双层膜？什么分子不能通过人工合成的脂双层膜？ 【学习活动】 活动一、被动运输 [思考一] (学生阅读教材P70～71及图4-7，并思考下列问题) 1．什么是扩散？ 2. 物质跨膜运输方式有几种？ 3．肺泡内氧的浓度大于肺泡细胞内部氧的浓度时，氧便通过扩散作用进入肺泡细胞内部。 由此可见自由扩散的方向是怎样的？哪些物质能通过自由扩散进出细胞？ 4．葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是，细胞能大量吸收葡萄糖，对此如何解释？ 与自由扩散相比，协助扩散的特点是什么？ [练习一] 1.人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于（） A．组织液中甘油的浓度 B．细胞膜上甘油载体的数量 C．细胞的供能 D．细胞膜上磷脂分子的种类 2.有一种物质能顺浓度梯度进出细胞膜，但却不能顺浓度梯度进出无蛋白质的磷脂双层
膜。这种物质出入细胞膜的方式是（） A．自由扩散 B．协助扩散 C．主动运输 D．胞吞、胞吐 活动二、主动运输 [思考二] (阅读教材P71-72及观察表4-1和图4-8，并思考下列问题） 1.与被动运输相比，主动运输的特点是什么？ 2．物质进出细胞的三种方式中，对细胞而言哪一种更为重要？为什么？ 3 自由扩散协助扩散主动运输细胞膜两侧物质浓度差 是否需要载体蛋白 是否消耗细胞内的能量 代表例子 4．下面几幅坐标图中所表示的分别是哪种物质运输方式？为什么？ 5．主动运输、被动运输体现了细胞膜的什么功能特性？ 6．对于大分子物质，进出细胞的方式是什么？联系前面所学内容举例。 7．胞吞，胞吐依赖于细胞膜的什么特点？是否要消耗能量？ 8．胞吞胞吐与主动运输的区别是什么？共同点是什么？ [练习二] 1．下列物质中，通过人体红细胞膜时需要消耗能量的是（） A．甘油 B．葡萄糖 C．钠离子 D．氧气 2．对法囊藻的细胞液中各种离子浓度的分析表明，细胞液中的成分与海水成分很不相同，图中阴影部分代表法囊藻的离子浓度。请分析回答下列问题：
物质跨膜运输实例习题精选 1.观察在0.3 g/mL蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞，发现中央液泡逐渐变小，说明() A.细胞壁相当于一层半透膜 B.洋葱表皮细胞是活的 C.此时蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度 D.细胞壁收缩导致中央液泡失水 2.利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离和复原。下列有关该实验的叙述正确的是() A.该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有设计对照实验 B.在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强 C.将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象 D.不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加蒸馏水后都能复原 3.假定将甲、乙两株植物的表皮细胞分别放入蔗糖溶液和甘油溶液中，两种溶液的浓度均比细胞液的浓度高。蔗糖分子不能透过膜，甘油分子可以较快地透过膜。在显微镜下连续观察，甲、乙两个细胞的变化是() A.甲、乙两个细胞发生质壁分离后，不发生质壁分离复原 B.甲、乙两个细胞发生质壁分离后，乙细胞随后发生质壁分离复原 C.甲、乙两个细胞发生质壁分离后，甲细胞随后发生质壁分离复原 D.甲、乙两个细胞发生质壁分离后，又都发生质壁分离复原 4.(2010·广州质检)为探究植物A能不能移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应() A. C.≥0.2 mol/L D.≥0.3 mol/L 5.污水净化中应用的超滤膜技术指的是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到将溶液净化、分离与浓缩的目的。下列说法中合理的是() A.超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造生物膜 B.超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造半透膜 C.超滤膜技术可以滤去污水中的各种污染物
物质跨膜运输的方式 一、选择题 1．(2012·泉州高一期末)如图表示一个动物细胞内外不同离子的相对浓度，由图分析可知维持细胞内外浓度依靠() A．自由扩散B．主动运输 C．协助扩散D．渗透作用 【解析】动物细胞内外不同离子的相对浓度存在差异，即存在浓度差，该浓度差的维持依靠主动运输。 【答案】 B 2．(2013·山东省实验中学高一期末)关于概念图的分析正确的是() A．①和②所示的过程都需要消耗细胞内释放的能量 B．只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质 C．大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞 D．蜜饯腌制时蔗糖进入细胞与过程①和②有关 【解析】图中①代表主动运输，②表示协助扩散，②过程需要载体，不消耗ATP；主动运输能逆浓度梯度运输物质；大分子物质以胞吞或胞吐的方式通过膜；蜜饯腌制时细胞已经死亡，细胞膜的选择透过性消失。
【答案】 B 3．下图表示植物细胞正常生活过程中的细胞膜对物质的运输。物质运输的方向如箭头所示，黑点的数量表示物质的浓度，则该物质可能是() A．甘油B．叶绿素 C．花青素D．Na＋ 【解析】此物质的运输方向是从低浓度到高浓度，由细胞内向细胞外，需要载体蛋白，而且消耗能量，是主动运输。甘油的运输方式是自由扩散，叶绿素、花青素分别是存在于叶绿体、液泡中的色素，不在细胞间转运。Na＋可由细胞内运输到细胞外，且运输方式是主动运输。 【答案】 D 4．(2012·浙江高考)人体肝细胞内CO2分压和K＋浓度高于细胞外，而O2分压和Na＋浓度低于细胞外，上述四种物质通过主动运输进入细胞的是() A．CO2B．O2 C．K＋D．Na＋ 【解析】可通过肝细胞内外各种物质的关系作出判断，K＋逆浓度从细胞外进入到细胞内部，其跨膜运输方式为主动运输。 【答案】 C 5．(2013·青岛高一检测)细胞内的生物大分子物质(如胃蛋白酶原)的出胞方式是() A．胞吐B．自由扩散 C．协助扩散D．主动运输 【解析】细胞膜是一种选择透过性膜，水分子以及细胞要选择吸收的离子、小分子物质可以通过，对于生物大分子物质，则不能以跨膜运输的方式进出细胞，
高中生物题型分析---- 物质跨膜运输的方式 题型一、物质运输方式 一、考查形式 选择题或填空题 二、典型例题 1.将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培 养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期 测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析 下列叙述中正确的是( ) A．该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动 运输 B．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的数量多 C．两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧 D．曲线m～n段和a～b段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收 答案 B 解析从图中可以看出，甲、乙曲线随时间的变化是：细胞内离子浓度超过细胞外离子浓度，因此对两者的吸收都是主动运输的方式，A项不正确；在相同的时间内，甲曲线表示的浓度高于乙曲线，说明甲离子的吸收速度快，主要原因是载体蛋白的数量相对较多，B项正确；可从图中直接得出：细胞内浓度无论大于或小于细胞外浓度，细胞均能吸收离子，C项不正确；D项中曲线m～n段和a～b段两种离子应该是处于平衡的状态，是由于载体蛋白数量有限引起的，而不是抑制了细胞的吸收，D项不正确。 2.如图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答： (1)图中A表示________方式，B表示________方式，C表示________方式，D表示________方式。 (2)K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过B方式进入红细胞的是________。 (3)与A方式相比，B方式的主要特点是需要借助________，该物质是在细胞内的________上合成的。 (4)胰岛B细胞分泌胰岛素是通过________方式进行的，该种运输方式也体现出细胞膜 ________________的特点。 (5)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，__________________方式将会受到较大影响。
细胞膜的物质转运功能 液态镶嵌模型学说——细胞膜是以液态的脂质双分子层为骨架，其中镶嵌着不同生理功能的蛋白质。 （一）单纯扩散 1.概念：脂溶性小分子物质由膜的高浓度区一侧向膜的低浓度区一侧顺浓度差跨膜的转运过程称为单纯扩散。 2.转运物质：除O2、CO2、NO、CO、N2等气体外，还有乙醇、类固醇类激素、尿素等。 3.特点： ① 顺浓度差，不耗能； ② 无需膜蛋白帮助； ③ 最终使转运物质在膜两侧的浓度差消失。 （二）易化扩散 是指某些非脂溶性或脂溶性较小的物质，在特殊蛋白的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。 1.以载体蛋白为中介的易化扩散（载体转运）： ◇例子“血液中的葡萄糖和氨基酸进入到组织细胞” ◇特点： （1）载体蛋白质有结构特异性； （2）饱和现象； （3）竞争性抑制。
2.以通道为中介的易化扩散（通道转运）： 主要通过通道蛋白质（简称通道）进行的。其转运物质的能力受膜两侧电位差或化学物质的影响，故有电压门控通道和化学门控通道之分。 ◇特点： （1）相对特异性； （2）无饱和性； （3）有开放、失活、关闭不同状态。 ◇例子：Na+、K+、Ca2+等都经通道转运。 Na+通道阻断剂——河豚毒素 K+通道阻断剂——四乙铵 Ca2+通道阻断剂——异搏定 （三）主动转运 1.概念：主动转运是指细胞通过本身的耗能过程，在细胞膜上特殊蛋白质（泵）的协助下，将某些物质分子或离子经细胞膜逆浓度梯度或电位梯度转运的过程。 2.钠泵的本质 钠泵就是镶嵌于细胞膜上的Na+-K+依赖式ATP酶。 Na+-K+依赖式ATP酶（钠泵）
3.钠泵活动的生理意义： ①由钠泵形成的细胞内高K+和细胞外的高Na+，这是许多代谢反应进行的必需条件。 ②维持细胞正常的渗透压与形态。 ③它能建立起一种势能贮备。这种势能贮备是 可兴奋组织具有兴奋性的基础，这也是营养物质（如葡萄糖、氨基酸）逆浓度差跨膜转运的能量来源。 4.主动转运的类型 （1）原发性主动转运是指直接利用ATP的能量逆浓度差和电位差对离子进行的主动转运过程。 原发性主动转运是人体最重要的物质转运形式，除钠泵外，还有Ca2+泵（或称Ca2+-Mg2+依赖式ATP酶）、H+泵（质子泵）和碘泵等。 （2）继发性主动转运指物质逆浓度梯度转运所需的能量不是直接来自ATP，而是来自膜外的高势能。 如：“小肠吸收葡萄糖和氨基酸、肾小管重吸收葡萄糖和氨基酸为继发性主动转运” ※转运的都是小分子物质 （四）出胞和入胞 大分子物质或物质团块进出细胞的过程。
第四章细胞的物质输出和输入 第3节物质跨膜运输的方式 一、教学目标 知识方面：说明物质进出细胞的方式；简述主动运输对细胞生命活动的意义。 能力方面：进行图表数据的解读。 情感态度价值观：强调积极主动思考。 二、教学重点、难点及解决方法 1、教学重点：物质进出细胞的方式。 解决方法： （1）介绍扩散现象，列举氧和二氧化碳进出细胞的现象，总结出自由扩散的概念。 （2）葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，却能通过细胞膜，总结协助扩散的概念。 （3）列举逆浓度梯度跨膜运输现象，总结出主动运输的概念。 2、教学难点：主动运输 解决方法：通过列举逆浓度梯度跨膜运输的现象，播放相关的多媒体动画，讲清主动运输的概念及特点。 三、课时安排：1课时 四、教学方法：直观教学法、讲授法。 五、教具准备：课件 六、学生活动 指导学生，阅读教材，回答相关问题。 七、教学程序 [问题探讨]给学生呈现P70图，提出下列讨论题： 1、什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？ 2、葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，但是小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？ 学生讨论后回答。 讲述 （一）小分子或离子的跨膜运输 1.物质顺浓度梯度的扩散进出细胞，这种扩散统称为被动运输。 类型：自由扩散，协助扩散 (1)自由扩散 往清水中滴一滴蓝墨水，清水很快变为蓝色，这就是扩散。物质通过简单的扩散作用进出细胞，叫做自由扩散。不需要载体蛋白，也不需要消耗能量，只能顺浓度梯度运输，如O2、CO2、甘油、乙醇等。 特点：（1）物质转移方向是高浓度到低浓度 （2）不需要载体蛋白的协助 （3）不需要消耗能量
(2)协助扩散 葡萄糖不能通过无蛋白质的脂双层，却能通过细胞膜，是因为镶嵌在膜上的一些特有的蛋白质，能协助葡萄糖等物质顺梯度跨膜运输，进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。不需要消耗能量。自由扩散和协助扩散统称为被动运输。 特点：（1）物质转移方向是高浓度到低浓度 （2）需要载体蛋白的协助 （3）不需要消耗能量 总结自由扩散，协助扩散的异同。 2.主动运输 从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。如Na＋、K＋、Ca2＋的吸收。 特点：（1）物质转移方向是低浓度到高浓度 （2）需要载体蛋白的协助 （3）需要消耗能量
物质跨膜运输的方式（学案） 一、学习目标： （1）举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。 （2）说出被动运输与主动运输方式的异同点，用表格的方式进行总结归纳。 （3）阐述主动运输对细胞生活的意义。 （4）正确解读坐标数据图表。 重点：物质进出细胞膜的方式。 难点：主动运输 二、学习活动 （一）、自主学习，完成下列内容。 离子和小分子物质跨膜运输方式： 物质进出细胞的方式: 大分子物质的通过方式: （二）、小组讨论，合作探究 探究活动一 下面的物质分别是通过何种方式进出细胞的？请归类，并在相应的位置画出其跨膜运输的示意图。 氧气，二氧化碳，甘油，氮气，苯，维生素D，性激素，乙醇，葡萄糖，钾离子，碘，氯离子 （1）自由扩散（2）协助扩散（3）主动运输。
探究活动二：探究影响细胞物质跨膜运输速率的因素 (一)下表为自由扩散实验的数据，请分析数据，绘出物质运输的速率与浓度关系的坐标曲线。 结论：物质的运输速度与物质浓度差成_____关系， 自由扩散过程受________影响。 (二)下表为协助扩散实验的数据，请分析数据，绘出物质运输的速率与浓度关系的坐标曲线。 结论：在一定浓度范围内， 物质的运输速率 与物质浓度成____关系，协助扩散过程中物 质运输速率受________________限制。 (三)下表为胡萝卜在不同氧分压情况下从KNO 3溶液中吸收K +与 NO 3— 的数据，请根据数据绘出K +与 NO 3— 吸收速率与氧分压的坐标曲线。 结论：在一定范围内，物质的运输速率与________________和_________有关。 探究活动三：按照表格归纳出三种跨膜运输的方式。小组合作填写。 运输方式 概念 运输方向（浓度梯 是否需要载体 是否需要能量 举例 影响 因素 被动运输 自由扩散 协助扩散 主动运输 浓度差（mmol/L ） 5 10 15 20 25 30 运输速度（离子/秒） 2.4 4.7 7.3 9.5 12.2 14.4 浓度差（mmol/L ） 1.5 3 4.5 6 7.5 9 运输速度（离子/秒） 8 15 24 30 31 31 氧分压 0 2 4 6 8 10 K + 20 25 40 41 42 42 NO 3— 30 35 40 50 52 52 氧分压
物质跨膜运输 一、结构基础：细胞膜的选择透过性 二、跨膜运输的实例：细胞的吸水和失水 原理：渗透作用。该作用必须具备两个条件： （1）具有半透膜；（2）膜两侧溶液存在浓度差。 渗透系统的组成：完整的渗透系统，由两个溶液体系（A和B）以及两者之间的半 透膜组成。当容易浓度A＞B时，水分通过半透膜从B流向A, 当容易浓度A＜B时， 水分通过半透膜从A流向B，当溶液浓度A=B时，渗透体系处于动态平衡状态。 易混易错： （1）发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子达到动态平衡，既不可看作没有 水分子移动也不可看做两侧溶液浓度相等。 （2）溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度； 1、动物细胞的吸水和失水：（以红细胞为例，动物细胞的细胞膜相当于半透膜） ①当细胞质浓度大于外界溶液浓度时，细胞质渗透压高于外界渗透压，细胞吸水膨 胀 ②当细胞质浓度等于外界溶液浓度时，细胞质渗透压等于外界渗透压，水分子进出 细胞处于动态平衡。 ③当细胞质浓度小于外界溶液浓度时，细胞质渗透压低于外界渗透压，细胞失水皱 缩 植物细胞的吸水和失水： 结构基础： （1）细胞液：成熟植物细胞的中央大液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，因此细胞内的液体环境主要指液泡的细胞液。 （2）原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。相当于半透膜，具有选择透过性 （3）细胞壁的特性：全透性，伸缩性小 植物细胞的质壁分离和复原现象 ①当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象 ②当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
注意：如果质壁分离的细胞死亡，则不会发生质壁分离的复原。 实验探究： 材料选取：紫色洋葱鳞片叶（含有颜色为佳，也可选水绵细胞） 实验结果：质壁分离前，细胞呈现紫色，原生质层紧贴细胞壁；当加入蔗糖溶液后，液泡由大变小，颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离；对质壁分离的细胞加入清水后，液泡由小变大，颜色由深变浅，原生质层恢复原状。 思考：不含中央大液泡的植物细胞（如根尖分生区细胞、种子的胚细胞）能发生质壁分离的现象吗？ 不能，因为不含大液泡的植物细胞不会失去较多的水，因此不会发生质壁分离的现象 细胞对无机盐离子的吸收实例： 1、水稻吸收SiO 44-多，吸收Ca2+和Mg2+少，番茄吸收Ca2+和Mg2+较多，吸收SiO 4 4-较少， 说明不同植物对不同的无机盐离子吸收表现出较大的差异。 2、人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显高于血液中碘的含量。 3、不同微生物对无机盐离子吸收表现出很大的差异。 物质跨膜运输的特点： 1、物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。 2、细胞对于物质的输入和输出有选择透过性。
《物质跨膜运输的方式》教学设计 长春一中孙露 一、教学理念和策略： 本节课教学采用教师主导，学生自主、合作和交流讨论相结合的方法，最后通过概念图进行课堂小结。基本思路可以确定为：展示现象→提出问题→合作讨论→教师解释→总结概念→举例说明。 1.采用自主学习的方式，让学生自学课本P70-71内容，回答课件上展示的三个问题； 2.通过学生分工合作，交流讨论，对比分析各种运输方式的异同点，学生寻找问题，教师进行解释，总结跨膜运输的类型、特点，举例说明主动运输的意义； 3.由生物膜和人工膜功能的比较，培养学生对结构和功能相适应的辨证观点的认识； 4.启发学生通过概念图的形式对本节内容进行课堂小结以及练习，达到加深印象，巩固知识点的目的。 二、学情分析： 学生已经具备了细胞膜的结构、水跨膜运输的实例的基础，掌握了蛋白质多样性的知识，为新知识的学习奠定了认知基础。同时，高中学生还具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立。但还很不完善，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考，需要结合教师的正确引导 三、教学目标 1. 知识与技能 举例说出物质跨膜运输的特例； 说明物质进出细胞的类型、概念； 说出被动运输与主动运输的异同点； 简述主动运输对细胞生活的意义； 进行图表数据的解读。 2.方法与过程: 运用类比和对比的方法进行学习，抓住关键，掌握本质。 运用表格的方式进行总结，简洁明了。 运用画概念图进行总结。 3.情感态度与价值观：
本节情感态度与价值观的教学价值方面不太明显，主要强调积极参与讨论，主动思考，大胆回答问题，也可进行集体观念的教育等。 四、课型：新课 五、课时：1课时 六、教学重点和难点 1. 教学重点 物质进出细胞膜的方式 图表数据的解读 2.教学难点 主动运输 重点,难点化解(探求新知,质疑导学,课堂反馈): 七、教学过程： 导入：今天我们继续学习第四章细胞的物质输入和输出的内容。前面通过第一节《物质的跨膜运输的实例》的学习，我们知道了生物膜的功能特点是选择透过性；第二节《生物膜的流动镶嵌模型》我们又了解到生物膜的结构特点是具有一定的流动性。基于以上两个特点，那么物质又是以什么方式跨膜运输的呢？ 首先，我们先来看一个实验现象（墨水在水中的扩散现象）这个实验说明物质色素分子从相对含量多的一侧移动向相对含量少的一侧，这就是扩散作用。而物质在进出细胞时，也是由相对含量多的一侧移向相对含量少的一侧，也就是顺相对含量的梯度跨膜运输的方式就叫做被动运输。例如我们前面学过的水分子的跨膜运输。当然还有一些物质在进出细胞时是由相对含量少的一侧移向相对含量多的一侧，逆着相对含量的梯度跨膜运输，这叫做主动运输。此外也还有其它的运输方式。下面我们先来一同学习一下被动运输。 【探究被动运输】（学生阅读教材70页内容，并完成学案） 【思考】：自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？ 【小结】自由扩散与协助扩散所共有的特点是什么？不同点是什么？ 【拓展】（1）对于自由扩散的：物质运输速度主要取决于膜内外的浓度差，也与物质分子大小和脂溶性有关。 （2）对于协助扩散：除了膜两侧的浓度差外，还与膜上载体的种类和数目有关。 【探究主动运输】（学生阅读教材71页内容，并完成学案）
课前预习案 考点一 细胞膜的结构和功能 考点二 生物膜系统的结构和功能 1．生物膜系统的概念： 。 2．结构上的联系： 3．功能上的联系(以分泌蛋白为例) 考点三 物质跨膜运输的方式 1．离子、小分子的跨膜运输比较 物质出入细胞的方式 被动运输 主动运输 自由扩散 协助扩散 运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 一般为低浓度→高浓度 是否需要载体 不需要 需要 需要 是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗
举例 O 2、CO 2、H 2O 、甘油、乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 表示曲线(一定浓度范围内) O 2分压对该运输方式的影响 A 点：无氧呼吸为物质运输提供能量 2．大分子的运输 运输方向 图解 实例 备注 胞吞 细胞外→细胞内 白细胞吞噬细菌等 ①结构基础：细胞膜的流动性 ②需消耗能量，不需载体蛋白协助 胞吐 细胞内→细胞外 分泌蛋白、神经递质的分泌、释放等(蛋白质类激素、消化酶等) 【预习检测】 1. 关于细胞膜发现历程中的种种结论,被后人证实为正确的是( ) A. 欧文顿:细胞膜是由脂质构成 B. 罗伯特森:“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构 C. 桑格和尼克森:流动镶嵌模型 D. 细胞膜是静态结构膜 2. 下列关于植物对离子选择吸收的叙述,不正确的是( ) A. 植物对离子选择吸收的特性与其生活环境相适应 B. 根细胞膜上某种离子的载体的有无,决定对离子选择吸收的种类 C. 根细胞膜上某种离子的载体的多少,影响对离子选择吸收的多少 D. 根细胞呼吸作用的强度影响植物对离子吸收的选择性 3.人体细胞内质网中的蛋白质运输到高尔基体后,存在着不同的去向,其转运过程如图。分析回答问题: (1)图示生物膜的变化过程最能体现细胞膜具有 特征。 (2)图示蛋白质转运过程中高尔基体膜面积变化是 。
2019年高考生物复习：物质跨膜运输的方式 1、小分子物质跨膜运输的方式： 方式浓度载体能量举例意义 被动运输简单 扩散高→低××O2、CO2、水、乙醇、甘油、脂肪酸只能从高到低被动地吸收或排出物质 易化 扩散高→低√×葡萄糖进入红细胞 主动 运输低→高√√各种离子，小肠吸收葡萄糖、氨基酸，肾小管重吸收葡萄糖一般从低到高主动地吸收或排出物质，以满足生命活动的需要。 2、大分子和颗粒性物质跨膜运输的方式： 大分子和颗粒性物质通过内吞作用进入细胞，通过外排作用向外分泌物质。 二、实验：观察植物细胞的质壁分离和复原 实验原理：原生质层（细胞膜、液泡膜、两层膜之间细胞质）相当于半透膜， 当外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，细胞将失水，原生质层和细胞壁都会收缩，但原生质层伸缩性比细胞壁大，所以原生质层就会与细胞壁分开，发生“质壁分离”。 反之，当外界溶液的浓度小于细胞液浓度时，细胞将吸水，原生质层会慢慢恢复原来状态，使细胞发生“质壁分离复原”。
材料用具：紫色洋葱表皮，0.3g/ml蔗糖溶液，清水，载玻片，镊子，滴管，显微镜等 方法步骤： （1）制作洋葱表皮临时装片。 （2）低倍镜下观察原生质层位置。 （3）在盖玻片一侧滴一滴蔗糖溶液，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在蔗糖溶液中。 （4）低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化（变小），观察细胞是否发生质壁分离。 （5）在盖玻片一侧滴一滴清水，另一侧用吸水纸吸，重复几次，让洋葱表皮浸润在清水中。 （6）低倍镜下观察原生质层位置、细胞大小变化（变大），观察是否质壁分离复原。 实验结果： 细胞液浓度外界溶液浓度细胞失水（质壁分离） 细胞液浓度外界溶液浓度细胞吸水（质壁分离复原）
细胞质膜和跨膜运输 细胞质膜是细胞结构的基本单位，生物膜具有界膜和区室化、调节运输、功能定位和组织化、信号检测与传递能、能量转换等功能。 现代质膜流动镶嵌模型的建立经历了近百年的时间。19世纪90年代提出Overton提出脂栅栏模型；1925年Goter和Grendel提出了脂双层膜结构；1935年Danielli和Dacson 提出了三明治模型；1959年J.D.Robertson提出了单位膜模型；1972年，S.J.Singer和G.Nicolson提出了流动镶嵌模型，也是目前的普遍接受的模型。 成熟的红细胞由于没有质膜以外的其他膜结构，成为了理想的膜结构研究细胞。红细胞中的带3蛋白是阴离子交换蛋白。血红蛋白是红细胞中唯一的非膜蛋白。当红细胞的内容物全部渗漏出来以后，质膜可以重新封闭起来，此时的红细胞称为红细胞血影。 红细胞质膜的研究工具之一是Langmuir水盘。红细胞质膜中主要有三种蛋白：血影蛋白、血型糖蛋白、带3蛋白，它们约占细胞膜蛋白60%以上。血影蛋白（spectrin）（收缩蛋白）是红细胞骨架的主要成分。是可伸缩的纤维状蛋白，α亚基和β亚基相似，反向平行排列。血型糖蛋白A（glycophorin A）(涎糖蛋白 sialo glycoprotein)，它的唾液酸中含有大量负电荷，可能防止了红细胞在循环过程中，通过狭小血管时互相聚集沉积。带3蛋白（bang 3 protein）、锚定蛋白（ankyrin）、带4.1蛋白（band 4.1 protein）、内收蛋白（adducin）。 细胞质膜主要由膜脂、膜糖、蛋白质组成。 膜脂主要包括磷脂、鞘脂、胆固醇。总量占细胞的50%,是细胞的骨架结构。膜质的流动性主要包括有三种形式：侧向扩散、旋转运动、翻转扩散。胆固醇对于调节膜的流动性和加强膜的稳定性有重要的作用。 膜糖主要包括D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖、N-乙酰-D-半乳糖胺、乙酰N-葡萄糖胺、唾液酸。占质膜成分的2%-8%,主要存在形式是N-连接方式。膜糖和细胞识别和信号传递有关。 膜蛋白占膜组分的40%-50%,一共有50多种蛋白质。根据膜脂与膜蛋白的关系分为整合蛋白、外周蛋白、脂锚定蛋白。 整合蛋白（integral protein）（内在蛋白 intrinsic protein、跨膜蛋白 transmembrane protein），分为单次跨膜、多次跨膜、多亚基跨膜。跨膜蛋白多含有25%-50%的α-helix。 外周蛋白（膜周边蛋白 peripheral protein）（附着蛋白 attachment protein）主要
高中生物物质跨膜运输的方式2019年3月20日 （考试总分：120 分考试时长： 120 分钟） 一、填空题（本题共计 5 小题，共计 20 分） 1、（4分）回答下列有关水和电解质平衡的问题。下图是钠离子在肾小管的重吸收示意图,其中,钠离子进入管壁细胞的过程与葡萄糖的转运同向同步进行。已知钠离子在滤液中的浓度和血浆中的浓度基本相等,约为153 mEq/L,而在肾小管细胞内液中仅有10 mEq/L。 （1）图中,肾小管管腔中的滤液直接来源于____。 A.血浆 B.组织液 C.淋巴液 D.尿液 （2）图中,钠离子从管腔进入管壁细胞、从管壁细胞进入细胞间隙的方式依次是_____。 （3）下列准确表示钠离子在肾小管重吸收过程的是___。 A.管腔中的钠离子→管壁细胞中的钠离子 B.管壁中的钠离子→细胞间隙中的钠离子 C.管腔中的钠离子→管壁细胞中的钠离子→细胞间隙中的钠离子 D.管腔中的钠离子→管壁细胞中的钠离子→细胞间隙中的钠离子→血管中的钠离子 （4）随着钠离子、葡萄糖、氨基酸等进入细胞间隙的量增多,使得细胞间隙的液体渗透压_____;此时促进水分从_____（单选）。 A.管壁细胞→细胞间隙 B.细胞间隙→管壁细胞 C.管壁细胞→管腔 D.血管→细胞间隙 （5）通常情况下,糖尿病患者尿液中的Na+比正常人高,据图分析原因。_______。 2、（4分）图是细胞三种物质跨膜运输的方式，请据图回答： （1）图中A，B物质分别是：A：________，B：________ （2）物质利用载体出入细胞的运输方式是图[________]和[________]． （3）物质出入细胞需消耗能量的运输方式是图[ ]________． （4）物质从细胞膜低浓度一侧运到高浓度一侧的运输方式是图[ ]________． （5）葡萄糖、CO2进入红细胞的方式分别是：________、________． （6）人体血液中的吞噬细胞能够将侵入人体内的病菌吞噬．这体现了细胞膜具有________的结构特点． （7）污水处理过程中可以利用细胞膜的________特点，将金属离子和水分开． 3、（4分）如图表示生物膜结构，图中A～G表示某物质，a～e表示物质跨膜运输方式。请据图回答下列问题： (1)最好选取____________做材料制备细胞膜。若提取细胞膜成分中的磷脂，在空气-水界面上将其铺展成单分子层，测得单分子层的面积为S，则细胞表面积接近______。 (2)将人的红细胞放在质量分数为0.6%的盐水中细胞吸水膨胀，G的厚度变小，这说明G有_______特点。 (3)细胞膜的结构与功能是相适应的，与细胞膜功能的复杂程度有密切关系的是_______。 (4)能代表氧气转运方式的有______（填字母）。若图示人体甲状腺滤泡上皮细胞膜，图中____物质表示I-。 (5)K＋、O2、葡萄糖中哪一种物质是通过方式d进入红细胞的？________，d方式称为___________。 (6)若这是癌细胞的细胞膜，则膜上含量较正常细胞减小的物质是________（填字母）。
细胞膜的基本结构和物质转运功能 第二章细胞的基本功能 细胞是人体和其他生物体的基本结构单位。体内所有的生理功能和生化反应，都是在细胞及其产物（如细胞间隙中的胶原蛋白和蛋白聚糖）的物质基础上进行的。一百多年前，光学显微镜的发明促成了细胞的发现。此后对细胞结构和功能的研究，经历了细胞水平、亚细胞水平和分子水平等具有时代特征的研究层次，从细胞这个小小的单位里揭示出众多生命现象的机制，积累了极其丰富的科学资料。可以认为，离开了对细胞及构成细胞的各种细胞器的分子组成和功能的认识，要阐明物种进化、生物遗传、个体的新陈代谢和各种生命活动以及生长、发育、衰老等生物学现象。要阐明整个人体和各系统、器官的功能活动的机制，将是不可能的。事实上，细胞生理学和分子生物学的实验技术和理论，已经迅速地向基础医学和临床医学各部门渗透。因此，学习生理学应由细胞生理开始。 细胞生理学的主要内容包括：细胞膜和组成其他细胞器的膜性结构的基本化学组成和分子结构；不同物质分子或离子的跨膜转运功能；作为细胞接受外界影响或细胞间相互影响基础的跨膜信号转换功能；以不同带电离子跨膜运动为基础的细胞生物电和有关现象；以及肌细胞如何在细胞膜电变化的触发下出现机械性 收缩活动。 第一节细胞膜的基本结构和物质转运功能 一切动物细胞都被一层薄膜所包被，称为细胞膜或质膜（plasma membrane），它把细胞内容物细胞周围环境（主要是细胞外液）分隔开来，使细胞能相对地独立于环境而存在。很明显，细胞要维持正常的生命活动，不仅细胞的内容物不能流失，而且其化学组成必须保持相对稳定，这就需要在细胞和它所和的环境之间有起屏障作用的结构；但细胞在不断进行新陈代谢的过程中，又需要经常由外界得到氧气和营养物质。排出细胞的代谢产物，而这些物质的进入和排出，都必须经过细胞膜，这就涉及到物质的跨膜转运过程。因此，细胞膜必然是一个具有特殊结构和功能的半透性膜，它允许某些物质或离子有选择的通过，但又能严格地限制其他一些物质的进出，保持了细胞内物质成分的稳定。细胞内部也存在着类似细胞膜的膜性结构。组成各种细胞器如线粒体、内质网等的膜性部分，使它们与一般胞浆之间既存在某种屏障，也进行着某些物质转运。 膜除了有物质转运功能外，还有跨膜信息传递和能量转换功能，这些功能的机制是由膜的分子组成和结构决定的。膜成分中的脂质分子层主要起了屏障作用，而膜中的特殊蛋白质则与物质、能量和信息的跨膜转运和转换有关。 一、膜的化学组成和分子结构 从低等生物草履虫以至高等哺乳动物的各种细胞，都具有类似的细胞膜结构。在电镜下可分为三层，即在膜的靠内外两侧各有一条厚约2.5nm的电子致密带，中间夹有一条厚2.5nm的透明带，总厚度约7.0~7.5nm左右这种结构不仅见
第3节物质跨膜运输的方式 教案 A 教学目标 一、知识目标 1．举例说明物质跨膜运输的类型及特点。 2．说出被动运输与主动运输的异同点。 3．阐述主动运输对细胞的意义。 二、能力目标 运用类比和对比的方法进行学习，抓住关键，掌握本质。 三、情感目标 物质进出细胞的方式反映了细胞膜的功能，这是在细胞膜结构的基础上进一步的学习，树立生物膜结构与功能相适应的生物学观点。 教学重点、难点 教学重点 物质进出细胞的方式。 教学难点 主动运输。 教学方法 探究法、讲述法、演示法。 课时安排 1课时 教学过程 板书：第3节物质跨膜运输的方式 引入 观察与思考 演示实验：向一杯清水中加入某种棕色液体，观察到什么实验现象？ （扩散是物质从高浓度向低浓度移动的现象。通过扩散，整杯清水中都有了棕色物质分子的存在。） 我们怎样判断出这是什么物质呢？ （可以闻出这是醋的味道。说明醋分子除了在水中扩散，还进入了我们的肺泡，进入我们的嗅觉细胞。） 那么这些分子是怎样进入我们的人体细胞的？会遇到什么障碍吗？ 回顾旧知识 生物膜流动镶嵌模型:（磷脂双分子层）构成膜的基本支架；（蛋白质）分子 镶在磷脂双分子层表面，有的嵌入或横跨磷脂双分子层。脂质与蛋白质可以（运动），故膜的结构特点是具有（流动性）。
生物学基本的观点是：结构与功能相适应，这节课我们要探究的问题就是：物质怎样进行跨膜运输来出入细胞？ 学生阅读观察并思考讨论“问题探讨”，学生回答。 提示 1．从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯等小分子（苯还是脂溶性的）很容易通过合成的脂双层；水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基酸、葡萄糖等较大的有机分子和带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。 2．葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层，但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。 3．通过观察此图还可联想并提出，细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输等问题。 （学生阅读教材70页、71页内容）思考： 1．物质跨膜运输的方式有哪几种？ 2．什么是主动运输，被动运输？ 3．被动运输的特点和种类。 （教师结合学生的理解和回答进行讲解） 一、被动运输 （一）自由扩散 生答师讲 能够通过脂双层膜的物质中，我们已知水进入细胞的方式是渗透作用，是顺相对含量梯度的。其他物质也都是以这种简单的扩散作用进入细胞膜的，把这种方式叫做自由扩散。 学生总结自由扩散特点。 生答师讲 自由扩散中，物质的运输方向是从浓度高的向浓度低的运输。物质运输的动力是浓度差。以自由扩散进出细胞的物质，通常是一些小分子物质，气体或是脂溶性物质。 思考 不能通过脂双层膜，但细胞又需要的物质，比如葡萄糖怎样进入细胞？ 生答师讲 实验表明，葡萄糖不能通过磷脂双分子层的人工膜，但如果在人工膜中加入某种蛋白质，葡萄糖则可以通过膜从高浓度处向低浓度处扩散。该实验说明什么? 学生分析资料，得出结论：说明葡萄糖可以借助载体通过脂双层。 （二）协助扩散 进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散，叫做协助扩散。物质的运输方向是从浓度高的向浓度低的运输，需要载体协助。如葡萄糖进入红细胞。 自由扩散与协助扩散都是物质从高浓度向低浓度运输，浓度差是运输动力，均属于被动运输。 思考与讨论：学生思考讨论回答。 提示：
医学基础知识重要考点：细胞膜的跨膜物质转运功能-生理学生理学属于医学基础知识需要掌握的内容，中公卫生人才招聘考试网帮助大家梳理知识-细胞膜的跨膜物质转运功能。 1.单纯扩散：是一种简单的物理扩散，即脂溶性高和分子量小的物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜运动。扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。脂溶性高、分子量小的物质容易通过细胞膜脂质双层，如O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。扩散的最终结果是该物质在膜两侧的浓度差消失。 例题： 人体内O2、CO2、N2、水和甘油等进出细胞膜是通过 A.单纯扩散 B.易化扩散 C.主动转运 D.入胞 E.出胞 正确答案：A
2.经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：带电离子和水溶性分子的跨膜转运需要由膜蛋白的介导来完成。其中经载体和通道膜蛋白介导的易化扩散属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。 ①经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等许多重要的营养物质借助载体蛋白顺浓度梯度跨膜转运的过程。 ②经通道易化扩散指溶液中的Na+、Cl-、Ca2+、K+等带电离子，借助通道蛋白的介导，顺浓度梯度或电位梯度跨膜扩散。通道对离子的导通表现出的开放与关闭两种状态，受膜电位、化学信号和机械刺激等调控，因此，离子通道又分为电压门控通道(细胞膜Na+、K+、Ca2+通道)、化学门控通道(终板膜ACh受体离子通道)和机械门控通道(听毛细胞离子通道)。 氨基酸跨膜转运进入一般细胞的形式为 A.单纯扩散 B.通道转运 C.泵转运 D.载体转运 E.入胞 正确答案：D