第3章 细胞膜与跨膜运输
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闪堕市安歇阳光实验学校细胞膜——系统的边界生物膜的流动镶嵌模型物质跨膜运输的方式考点一、细胞膜的成分、结构、功能及流动性、选择透过性之间的关系一、考点概述:1.此考点主要包括以下内容:磷脂分子细胞膜结构示意图知识网络图解2.在高考试题中,以选择题或填空题的形式出现。
二、具体考点分析:1.磷脂分子(1)磷脂分子的元素组成:C、H、O、N、P。
(2)单层磷脂分子层水界面排列及搅拌后图解2.细胞膜结构示意图(1)脂质分子中最主要的是磷脂,此外还有胆固醇等。
(2)膜上蛋白质是功能行使者,决定膜功能复杂程度。
常见蛋白质如载体蛋白、糖蛋白等。
(3)糖蛋白的位置只有一个——细胞膜的外侧,细胞器膜和细胞膜内侧不存在,可用于确定膜内外位置。
3.知识网络图解(1)流动性和选择透过性的关系①区别:流动性是生物膜的结构特点,选择透过性是生物膜的功能特性。
②联系:流动性是选择透过性的基础,只有膜具有流动性,才能表现出选择透过性。
(2)流动性原理——构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的;选择透过性原理——膜上载体蛋白的种类和数量。
(3)流动性的实例:细胞融合、变形虫变形、白细胞吞噬细菌(胞吞)、分泌蛋白的分泌(胞吐)、温度改变时膜的厚度改变、动物细胞吸水膨胀或失水皱缩等。
三、典例精析:1.如图表示细胞膜的结构示意图。
下列有关叙述错误的是( ) A.A是蛋白质,B是磷脂分子B.二氧化碳和氧气通过膜需要A的协助C.构成细胞膜的A与B大多数可以运动D.适当提高温度,能使A和B的相对运动加快,透性增加,有利于生命活动的进行解析题图中,A为蛋白质分子,B为磷脂分子;组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子大多数是可以运动的;适当提高温度后,组成细胞膜的分子运动加快,透性增加,有利于生命活动的进行;二氧化碳和氧气都是小分子气体,以自由扩散的方式通过细胞膜,不需要载体蛋白的协助。
答案B2.下图表示各种膜的组成成分含量,该图不能说明的是( )A.构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质B.膜中的脂质和蛋白质含量的变化与膜的功能有关C.膜的功能越简单,所含蛋白质的数量越少D.膜的功能越复杂,所含糖类的种类和数量越多解析由图可知,构成髓鞘、人红细胞膜、小鼠肝细胞膜和变形虫细胞膜的成分中,脂质和蛋白质的含量都远远高于糖类,说明构成细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,故A正确。
跨膜运输知识点归纳一、跨膜运输的概念。
跨膜运输是指物质进出细胞时,穿过细胞膜的运输方式。
细胞膜是一种选择透过性膜,它允许某些物质通过,而阻止其他物质通过。
二、跨膜运输的方式。
1. 被动运输。
- 自由扩散。
- 概念:物质通过简单的扩散作用进出细胞,叫做自由扩散。
- 特点:顺浓度梯度运输(从高浓度到低浓度);不需要载体蛋白的协助;不需要消耗能量。
- 实例:水(水分子通过水通道蛋白进出细胞的方式是协助扩散,但单纯的水分子扩散是自由扩散)、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等小分子物质。
- 协助扩散。
- 概念:进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散,叫做协助扩散。
- 特点:顺浓度梯度运输;需要载体蛋白的协助;不需要消耗能量。
- 实例:葡萄糖进入红细胞(葡萄糖进入其他细胞的方式可能是主动运输)、离子通道运输某些离子(如神经细胞上的Na⁺通道在动作电位形成时允许Na⁺内流,K ⁺通道在静息电位形成时允许K⁺外流等情况属于协助扩散)。
2. 主动运输。
- 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。
- 特点:逆浓度梯度运输;需要载体蛋白的协助;需要消耗能量(能量来源主要是细胞呼吸产生的ATP)。
- 实例:小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐离子(如K⁺、Na⁺、Ca²⁺等)。
主动运输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。
3. 胞吞和胞吐(大分子物质进出细胞的方式)- 胞吞。
- 概念:当细胞摄取大分子时,首先是大分子附着在细胞膜表面,这部分细胞膜内陷形成小囊,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,这种现象叫胞吞。
- 实例:白细胞吞噬病菌、变形虫吞噬食物颗粒等。
- 胞吐。
- 概念:细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,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。
第三章细胞质膜与跨膜运输1. 请比较质膜、内膜和生物膜在概念上的异同。
答:细胞质膜(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜,主要由膜脂和膜蛋白所组成。
质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定,并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。
另外,在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。
真核生物除了具有细胞表面膜外,细胞质中还有许多由膜分隔成的各种细胞器,这些细胞器的膜结构与质膜相似,但功能有所不同,这些膜称为内膜(internal membrane),或胞质膜(cytoplasmic membrane)。
内膜包括细胞核膜、内质网膜、高尔基体膜等。
由于细菌没有内膜,所以细菌的细胞质膜代行胞质膜的作用。
生物膜(biomembrane,or biological membrane)是细胞内膜和质膜的总称。
生物膜是细胞的基本结构,它不仅具有界膜的功能,还参与细胞的全部生命活动。
2. 如何理解细胞膜作为界膜对细胞生命活动所起的作用?答:界膜的涵义包括两个方面:细胞界膜和内膜结构的界膜,作为界膜的膜结构对于细胞生命的进化具有重要意义,这种界膜不仅使生命进化到细胞的生命形式,也保证了细胞生命的正常进行,它使遗传物质和其他参与生命活动的生物大分子相对集中在一个安全的微环境中,有利于细胞的物质和能量代谢。
细胞内空间的区室化,不仅扩大了表面积,还使细胞的生命活动更加高效和有序。
3. 简述细胞膜结构的基本功能及对细胞生命活动的影响。
答:细胞膜结构的基本功能包括以下几个方面:界膜和区室化(delineation and compartmentalization) 细胞膜最重要的作用就是勾划了细胞的边界,并且在细胞质中划分了许多以膜包被的区室。
调节运输(regulation of transport) 膜为两侧的分子交换提供了一个屏障,一方面可以让某些物质"自由通透",另一方面又作为某些物质出入细胞的障碍。
细胞的跨膜物质运输的方式及特点
细胞膜是细胞的外层边界,它在维持细胞内环境的稳定性和细胞的完整性方面起着关键作用。
细胞膜对某些物质是选择性渗透的,这意味着一些物质可以自由穿过细胞膜,而另一些则需要特殊的运输机制。
细胞通过以下几种方式实现跨膜物质运输:
1. 简单扩散
小分子如氧气、二氧化碳和水等可以自由地穿过细胞膜,这种无需能量消耗的过程称为简单扩散。
简单扩散的速率取决于浓度梯度,物质会从高浓度区域向低浓度区域扩散。
2. 易化扩散
对于一些疏水性分子,如脂肪酸和一些药物,它们难以直接穿过亲水性的细胞膜。
这种情况下,它们可以通过与膜脂质结合的方式进行跨膜运输,这种过程称为易化扩散。
3. 主动运输
对于一些无法通过简单扩散或易化扩散进入细胞的大分子和离子,细胞需要利用能量驱动的主动运输机制。
主动运输需要特殊的蛋白质载体,如离子泵和转运蛋白,利用ATP水解产生的能量将物质从低浓度区域转移到高浓度区域。
4. 胞吞作用和胞吐作用
胞吞作用是细胞通过将膜内陷并包裹周围介质中的物质形成小泡的
方式将大分子或颗粒物质吸收进细胞内的过程。
相反,胞吐作用则是细胞将不需要的物质包裹在小泡中排出细胞外的过程。
5. 通过蛋白质通道
一些离子和小分子可以通过细胞膜上的特殊蛋白质通道进行跨膜运输,如离子通道和水通道。
这些通道具有高度的选择性,只允许特定的物质通过。
细胞膜的选择性渗透性和各种跨膜运输机制对于维持细胞内环境的稳定、物质和信号的传递以及细胞的正常代谢活动都至关重要。
不同的细胞类型和生理状态下,跨膜运输的方式和特点也会有所不同,以满足细胞的特定需求。
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。