第一节细胞膜的结构特点与跨膜物质转运

高考生物跨膜运输知识点高考生物跨膜运输知识点生物学中，跨膜运输是指细胞跨过细胞膜将物质传输到细胞内或细胞外的过程。

在高考生物考试中，跨膜运输是一个重要的考题，涉及到了细胞膜结构、物质转运及其重要的生理功能。

因此，本文将为大家介绍高考生物跨膜运输的知识点，帮助大家深入理解这一重要的生物学概念。

一、细胞膜结构细胞膜是由磷脂双层和蛋白质组成的。

磷脂双层在水中自组装成为一个类似于油的膜，其两侧分别包含有亲水性的头部和亲疏水性的尾部。

尾部中的疏水性分子为磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸等，且它们的静电荷不同，导致膜内的蛋白质分布也不同。

蛋白质在细胞膜中有着各种不同的功能，比如传递信息，促进物质运输等等。

细胞膜的结构决定了其对物质的选择性通透性，即只允许亲水性的小分子通过膜孔道进出细胞，例如水和一些离子。

对于大分子，如蛋白质或核酸而言，它们则需要通过跨膜运输的方式被细胞膜转运。

二、物质跨膜转运在生物学中，物质跨膜转运是指跨过细胞膜将物质传输到细胞内或细胞外的过程。

这个过程可以由被动、主动转运以及细胞外囊泡等多种方式实现。

1. 被动转运被动转运是一种passively diffussion 的过程，即物质沿着其浓度梯度从高浓度区域自发地扩散到低浓度区域，例如氧气和二氧化碳的进出细胞膜。

对于非极性分子以及极性分子的小分子而言，由于它们没有带电，因此可以轻易地穿过细胞膜进入细胞内或者跨出来。

2. 主动转运主动转运是指需要能量的转运过程，即分子非自发地沿着浓度对比相反的方向运动，以维持化学平衡。

它可以分为原位调节、信号传导和转运蛋白三种。

原位调节转运是通过离子泵、钠-钾泵等的机械作用来驱动分子运动过程，将一些离子从低浓度区向高浓度区运输。

信号传导转运凭借的是信号分子的生成或者传递过程，例如细胞表面的受体可以将信号传递到细胞内部，促进细胞对于外界环境的适应。

转运蛋白主要是利用细胞膜表面存在的一些载体蛋白，将某些大分子或者离子通过膜孔道运输到细胞内或者细胞外，也是实现物质跨膜运输的常见方法之一。

细胞膜的跨膜物质转运方式及特点细胞膜的跨膜物质转运方式：被动运输（1）自由扩散（简单扩散）定义：物质通过简单扩散作用(simple transport)进出细胞,叫做自由扩散.其特点是：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；自由扩散②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助.某种物质对膜的通透性（P）可以根据它在油和水中的分配系数（K）及其扩散系数（D）来计算：P=KD/t,t为膜的厚度.脂溶性越高通透性越大,水溶性越高通透性越小；非极性分子比极性容易透过,小分子比大分子容易透过.具有极性的水分子容易透过是因水分子小,可通过由膜脂运动而产生的间隙.非极性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透过脂双层,不带电荷的极性小分子,如水、尿素、甘油等也可以透过人工脂双层,尽管速度较慢,分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过,而膜对带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的事实上细胞的物质转运过程中,透过脂双层的简单扩散现象很少,绝大多数情况下,物质是通过载体或者通道来转运的.离子、葡萄糖、核苷酸等物质有的是通过质膜上的运输蛋白的协助,按浓度梯度扩散进入质膜的,有的则是通过主动运输的方式进行转运.举例：氧气,二氧化碳,水,甘油,乙醇,苯,脂肪酸,尿素,胆固醇,脂溶性维生素,气体小分子等（2）协助扩散也称促进扩散、易化扩散（faciliatied diffusion）,其运输特点是：①比自由扩散转运速率高；②存在最大转运速率；在一定限度内运输速率同物质浓度成正比.如超过一定限度,浓度不再增加,运输也不再增加.因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和；③有特异性,即与特定溶质结合.这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型.④不需要提供能量.举例：红细胞摄取葡萄糖编辑本段主动运输其概念是：主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器,并且能够逆浓度梯度或电化学梯度.主动运输是指物质逆浓度梯度,在载体的协助下,在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程.植物对水分的吸收和对无机盐的吸收是两个相对独立的过程；同种植物对不同种类无机盐的吸收具有选择性；不同植物对同一种无机盐的吸收具有选择性；不同微生物对无机盐的吸收具有选择性；物质的跨膜运输既有顺浓度的又有逆浓度的；从而认识细胞膜和其他生物膜都具有选择透过性,即水分子可以自由通过,有些离子和小分子也可以通过,一些离子、小分子和任何大分子则不能通过.Na+、K+和Ca2+等离子,都不能自由地通过磷脂双分子层,它们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其特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；②需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输）,并对代谢毒性敏感；③都有载体蛋白,依赖于膜运输蛋白；④具有选择性和特异性.举例：小肠吸收K+、Na+、Ca2+等离子,葡萄糖,氨基酸,无机盐,核苷酸,带电荷离子等.编辑本段胞吐胞吞细胞内外生物大分子及颗粒物质(如蛋白质、核糖、多糖、细菌、及细胞碎片等)的转运使通过膜泡形成、位移、融合等一系列过程完成的,故称为膜泡运输,转运过程中不需要载体蛋白的协助,但是需要消耗细胞代谢能（A TP）.根据转运方向可以分为胞吞和胞吐两种方式.编辑本段胞吞作用胞吞作用称为入胞作用,是通过细胞膜内陷,将细胞外的大分子或是颗粒物质包裹成膜泡运进细胞的过程.根据入胞物质的大小及入胞机制的不同,胞吞作用分为胞饮作用、吞噬作用和受体介导的胞吞作用三种方式.1.胞饮作用：细胞摄取液体或是微小颗粒物质的过程.液体或直径小于150nm的颗粒吸附在细胞表面,该部位膜下微丝收缩,质膜逐渐内陷,将液体或是颗粒物质包裹成胞饮体或是胞饮泡.之后与初级溶酶体融合,内容物被溶酶体酶降解成小分子物质被细胞利用.广泛存在与人的白细胞、肝细胞、小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞和巨噬细胞等.2.吞噬作用：细胞摄取细菌、衰老死亡的细胞、细胞碎片、粉尘颗粒及大分子复合物的过程称为吞噬作用.被吞噬的物质与质膜表面接触,随之接触部位的质膜想内凹陷或形成伪足,将颗粒包裹逐渐形成吞噬体或吞噬泡,之后与初级溶酶体结合,溶酶体酶将其降解.3.受体介导的胞吞：开始是大分子与细胞的质膜上的受体蛋白结合,然后膜凹陷,形成一个含有要输入的大分子的脂囊泡,也称为内吞囊泡,出现在细胞内.出现在胞内的囊泡与胞内体融合,然后再与溶酶体融合,胞吞的物质被降解.胞吞和胞吐都涉及到一种特殊的脂囊泡的形成.蛋白质和某些其它的大的物质被质膜吞入并带入细胞内（以脂囊泡形式）.举例：白细胞吞噬入侵的细菌等编辑本段胞吐作用细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,囊泡移到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子排除细胞.胞吐除了转运方向相反外,其过程类似于胞吞.在胞吐中,确定要从细胞分泌出的蛋白质被包裹在囊泡内,然后与质膜融合,最后将囊泡内的包容物释放到细胞外介质中.降解酶的酶原就是通过这种方式从胰腺细胞转运出去的。

细胞的跨膜物质运输的方式及特点细胞膜是细胞的重要结构,它是细胞与外界环境交换物质和信息的重要场所。

细胞膜的选择性渗透性使得细胞能够控制物质的进出,从而维持细胞内环境的稳定性。

细胞的跨膜物质运输主要有以下几种方式:1. 简单扩散(Simple Diffusion)这是最基本的物质运输方式,不需要能量消耗。

小分子物质(如氧气、二氧化碳和水等)可以自由地通过细胞膜,从高浓度区向低浓度区扩散。

简单扩散的速率取决于浓度梯度、温度和膜的通透性。

2. 易化扩散(Facilitated Diffusion)对于一些极性较大或者分子量较大的物质(如葡萄糖、氨基酸等),细胞膜上存在特殊的蛋白质通道或载体蛋白,可以协助这些物质通过细胞膜。

易化扩散也不需要能量消耗,但需要特殊的载体蛋白。

3. 主动运输(Active Transport)对于一些必需的离子或分子,细胞需要耗费能量(ATP)将它们从低浓度区运输到高浓度区。

主动运输过程需要特殊的膜蛋白质(离子泵或转运蛋白),如Na+/K+泵等。

4. 胞吞作用(Endocytosis)细胞通过将细胞膜的一部分向内陷入,形成囊泡将一些较大的分子或颗粒包裹进入细胞内。

根据不同的细胞膜陷入方式,可分为三种类型:吞噬作用、细胞饮作用和液泡作用。

5. 胞吐作用(Exocytosis)细胞通过将内部的囊泡与细胞膜融合,将囊泡中的物质释放到细胞外。

这是细胞将合成的物质或不需要的物质排出的重要方式。

细胞的跨膜物质运输过程具有以下特点:- 保持细胞内环境的稳定性和动态平衡- 供给细胞所需的营养物质和能量- 排出代谢废物和有害物质- 调节细胞内外离子浓度- 参与细胞间的信号传递和物质交换细胞膜的选择性渗透性和精细的调控机制,使得细胞能够有序地进行各种生命活动,维持细胞的正常功能。

细胞膜的物质转运方式及其特点细胞膜是细胞中最外层的结构，起着包裹和保护细胞内部内容的作用。

细胞膜的主要成分是脂质双层，其中嵌入了各种类型的膜蛋白。

细胞膜的主要功能之一就是调控物质的进出，维持细胞内外环境的稳定。

细胞膜的物质转运方式有主动转运、被动转运和细胞内吞作用等。

1. 主动转运：主动转运是指通过细胞膜上的转运蛋白，将物质从低浓度区域转运到高浓度区域，以消耗能量的方式进行的转运。

这个过程需要依靠细胞的代谢能量，通常是通过细胞内的三磷酸腺苷（ATP）来提供能量。

在主动转运中，转运蛋白会与物质结合，形成物质-转运蛋白复合物，然后通过构象变化将物质转运到细胞膜的另一侧。

主动转运能够实现对物质浓度的精确调控，也可以逆向运输物质。

2. 被动转运：被动转运是指通过细胞膜上的通道蛋白或载体蛋白，将物质从高浓度区域转运到低浓度区域，不需要消耗能量的方式进行的转运。

被动转运的过程是根据物质的浓度梯度进行的，物质会沿着浓度梯度自发地扩散。

通道蛋白是一种形成孔道的蛋白质，可以让特定的离子或小分子通过。

载体蛋白则是一种结合物质后进行构象变化的蛋白质，通过构象变化将物质转运到细胞膜的另一侧。

被动转运速度较慢，取决于物质的浓度梯度和膜上转运蛋白的数量。

3. 细胞内吞作用：细胞内吞作用是细胞通过细胞膜的膜囊来摄取外部物质的过程。

细胞内吞作用分为胞吞和胞噬两种形式。

胞吞是指细胞将固体颗粒包裹在膜囊中，形成胞吞体，然后将其输送到细胞内部。

胞噬是指细胞将液体或溶解的物质包裹在膜囊中，形成胞噬体，然后将其输送到细胞内部。

胞吞和胞噬都是通过细胞膜上的膜蛋白参与的。

细胞内吞作用可以用于摄取营养物质、清除废物或捕获外来微生物。

细胞膜的物质转运方式各有特点。

主动转运可以实现对物质浓度的精确调控，可以逆向运输物质，但需要消耗能量；被动转运不需要消耗能量，但转运速度较慢，取决于物质的浓度梯度；细胞内吞作用可以摄取外部物质，但是对于大分子物质的摄取相对较困难。