12--10生物膜的流动镶嵌模型

4．在美国梅奥诊所工作的华人科学家陈贤明研究员和他的同事，
利用体外胆管上皮细胞感染模型，分析了隐孢子虫的子孢子进
入细胞内的全过程。结果发现，隐孢子虫的子孢子侵入宿主细 胞膜内时，会诱发大量宿主细胞膜载体及水通道聚集，导致膜 局部快速水内流，从而促使局部细胞膜伸展突起。据此回答： （1）上述材料说明细胞膜的结构具有 （2）下列哪些现象与细胞膜伸展突起相关 （ A．肿瘤细胞的浸润转移 C．葡萄糖进入小肠上皮细胞 特性。 ）
(2)原理：细胞膜的流动性。
(3)条件：需要消耗能量。 (4)细胞膜面积的变化：胞吞会引起细胞膜面积减 小，胞吐会引起细胞膜面积增大。
特别 提醒
1．胞吐和胞吞实质上物质并没有跨膜，即没有从膜 的一侧穿过膜到膜的另一侧。 2．胞吞需要糖蛋白的识别。
课堂练习
1、据研究发现，胆固醇、小分子脂肪酸、维生素 D等 物质较容易优先通过细胞膜，这是因为（ ） A 细胞膜具有一定流动性 B 细胞膜是选择透过性 C 细胞膜的结构是以磷脂分子层为基本骨架 D 细胞膜上镶嵌有各种蛋白质分子 2.下列哪一种膜结构能通过生物大分子（ A 细胞膜 C 线粒体膜 B 核膜 C 叶绿体膜 ）
3、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散
出来，进入一相邻细胞叶叶绿体基质内，共 穿过的生物膜层数是（ ）
A 5
B 6
C 7
D 8
4、细胞膜上与细胞识别、免疫反应、信息传递
和血型决定有着密切关系的化学物质是（
）
A 糖蛋白
B 磷脂
C 脂肪
D 核酸
5、变形虫的任何部位都能伸出伪足，人体
某些白细胞能吞噬病菌，这些生理过程的完 成都依赖于细胞膜的（ ） A 保护作用 C 主动运输 B 一定的流动性 D 选择透过性
耗氧量（ATP）
自由扩散
协助扩散
主动运输
载体有专一性和数量是有限的
因此，在协助扩散和主动运输中，具有“饱和效应”
大分子出入细胞的方式 • 胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着 在细胞膜的表面，这部分细胞内陷形成小囊，包 围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形 成囊泡，进入细胞内部。
消 耗 能 量
主动运输的意义： 细胞膜的主动运输是活细胞的特性，它保证了活细 胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要
的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
主动运输普遍存在于动植物和微生物细胞中。
自由扩散
协助扩散
主动运输
图表2 运 输 速 率 浓度差 运 输 速 率 浓度差 运 输 速 率
细胞外浓度
自由扩散
物质通过简单的扩散作用进出细胞。
例如：水、O2、CO2 （小分子）
甘油、乙醇、苯 （脂溶性物质）
特征： 1. 顺浓度梯度运输 2. 不需要载体 3. 不需要消耗能量
影响因素主要是浓度差
协助扩散
协助扩散
特征：
1. 顺浓度梯度运输 2. 需要载体参与 3. 不需要消耗能量 葡萄糖进入红细胞
仔细观察主动 运输的动画演 示过程，找出 主动运输的特 点！
需要细胞膜上载体的协助，消耗细胞提供的能量， 将物质从低浓度的一侧运输到高浓度的跨膜运输方 式，叫做 主动运输的特点 ※需要载体(蛋白质)协助。 ※需要消耗能量。 ※逆浓度梯度运输。 如：Na+ 、K+、Ca2+、Mg2+等。 影响因素主要是载体的种类 和数量、能量
(4)图例和曲线图。
(5) 主动运输的意义：保证了活细胞能够按照生命 活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出 代谢废物和对细胞有害的物质。这对细胞的生命活动 来说是非常重要的。
(6)影响主动运输的因素。 ①载体的种类和数量：
b．载体具有饱和性：当细胞膜上的载体已达饱 和时，细胞吸收该载体运载的物质的速度不再随物质 浓度增大而增大。 ②能量。 凡是影响细胞产生能量的因素，都能影响主动运 输，如氧气浓度、温度等。 ③物质浓度。
●
●● ● ●
细胞膜
● ●
●
● 不溶于脂质的物质 ● 溶于脂质的物质
[资料二] 20世纪初,科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离 出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的溶剂溶解，也 会被蛋白酶分解。
结论：细胞膜主要由脂质和蛋白质组成 脂质中主要成分是：磷脂
亲水头部
疏水尾部
磷脂是一种由甘油，脂肪酸和磷酸所组成的分子，磷 酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
1959年
1970年
1972年
在新的观察和实验证据基础上
流动镶嵌模型
二、流动镶嵌模型的基本内容 1、磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架 2、蛋白质分子 部分或全部嵌入磷脂双分子层中 镶嵌在磷脂双分子层表面 贯穿于整个磷脂双分子层 （体现了膜结构 内外的不对称性）
3、 糖被 ；糖脂 糖蛋白：识别作用（糖类的成分起重要作用） 糖被分布在细胞膜的外侧 4、细胞膜的结构特点 ①特点：具有一定的＿＿＿。 流动性 ②原因：组成膜的＿＿＿和＿＿＿大都是运动的。 蛋白质 脂质 5、细胞膜的功能特点：选择透过性
解读图表 1
150
离子浓度/mmol.L －1
右图表示的是一个动 物细胞内外不同离子 的相对浓度。分析图 表提供的信息，结合 本章所学知识，回答 问题。 细胞内
细ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ外 K+、Mg2+
100 50 0 Na＋ K＋ Mg2＋ Cl－ 离子种类
外高内低
内高外低
外高内低
离子通过主动运输进入细胞 ； 离子通过主动运输排出细胞.
上图中 ab 段表示物质运输的速度随着物质浓度的升 高而增大，说明该过程能量、载体都充足，物质的运输速 度主要受物质浓度的影响；bc段曲线趋于平缓，即随着物 质浓度的升高，物质运输的速度几乎不再增大，说明运输 该物质的载体数量是有限的。 3．大分子物质运输的方式——胞吞和胞吐
(1) 概念：胞吞 —— 大分子物质附着在细胞表面，细 胞膜内陷形成小囊，小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡， 进入细胞内部，这种现象叫胞吞。 胞吐——大分子物质在细胞内形成囊泡，囊泡移动到 细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子排出细胞，这种现象 叫胞吐。
影响因素主要是浓度差、 载体的种类和数量
进出细胞的物质借助载体蛋白质的扩散，叫做协助扩散。
自由扩散 （free diffusion）
物质能不能逆浓度 梯度进出细胞呢？
协助扩散 （facilitated diffusion）
被 动 运 输
物质顺浓度梯度扩散进出细胞， 统称为被动运输。
丽藻细胞液所含的 离子浓度远远高于 丽藻所生长的池水， 为什么丽藻还能从 周围环境吸收离子 呢？
变形虫的变形运动
变形虫在吞噬草履虫
吞噬作用
[资料五] 电镜冰冻蚀刻细胞膜 20世纪60年代科学家用扫描电镜技术和冰冻蚀刻技术 揭示了细胞膜结构中的蛋白颗粒。
[资料六] 1970年，科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表 面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表 面的蛋白质分子，
人细胞
第四章 细胞的物质输入和输出
第三节 物质跨膜运输的方式
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？ 小肠上皮细胞的细胞膜上有 转运葡萄糖的蛋白质
3、观察此图，能否提出其他问题， 并尝试回答？
细胞需要的离子是否也通过细胞膜上的蛋白质来运输
用哪种材料作细胞膜更适于体现细胞膜的功能？
塑料袋 选择依据:
普通布 生命系统的边界---薄
弹力布
控制物质的进出---选择透过性
具有一定的弹性---伸缩性
[资料一]
19世纪末 欧文顿（E.Overton）用500多种物质对植物细胞进行 上万次的通透性实验，发现可以溶于脂质的物质，比不能溶于
脂质的物质更容易通过细胞膜。
要点 探究
一、物质跨膜运输的方式
1．被动运输的概念及类型 (1) 被动运输的概念：顺物质的浓度梯度出入细胞，不
需要消耗细胞能量的扩散。 (2)被动运输两种类型的比较，见下表：
1．两种运输方式的动力均来自于细胞内外物质的浓度差， 此外，协助扩散还与膜上载体蛋白的种类和数量有关。
2．被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性程度 等有关。例如，分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。 2．主动运输及影响因素 (1) 概念：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。 (2) 特点：从低浓度一侧向高浓度一侧运输，需要载体， 需要能量。 (3)物质：K＋、Na＋等无机盐离子，葡萄糖、氨基酸、核 苷酸等小分子物质。
Na + 、Cl—
图表2 运 输 速 率 浓度差 运 输 速 率 浓度差 运 输 速 率
细胞外浓度 耗氧量（ATP）
自由扩散
协助扩散
主动运输
载体有专一性和数量是有限的
因此，在协助扩散和主动运输中，具有“饱和效应”
自主 学习
一、被动运输
扩散 。 (1)概念：物质进出细胞时，顺浓度梯度的______
水 环 境
水环境
脂质和蛋白质在生物膜 上是怎样分布的呢？
[资料三] 1925年,荷兰两位科学家从细胞膜中提取脂质， 在空气-水界面铺成单分子层，测得单分子层的 面积恰好为红细胞表面积的2倍。 结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。
磷脂双分子层
[资料四] 20世纪40年代，曾经有学者推测脂质两边各覆盖着 蛋白质。但直到50年代，电子显微镜的诞生，科学
家用它来观察细胞膜。1959年，罗伯特森在电镜下
看到了细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构。
假设1：脂质—蛋白质—脂质 假设2：蛋白质—脂质—蛋白质