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第五章跨膜运输细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。
但是细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换，才能完成特定的生理功能。
因此细胞必须具备一套物质转运体系，用来获得所需物质和排出代谢废物，据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15~30%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。
细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。
载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter），能够与特定溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧，载体蛋白有的需要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的则不需要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。
通道蛋白与所转运物质的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定的溶质通过，所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。
第一节被动运输一、简单扩散也叫自由扩散（free diffusing），特点是：①沿浓度梯度（或电化学梯度）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（图5-1）。
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。
细胞膜与物质运输细胞膜是细胞内外环境的界限，是细胞中最基本的结构之一。
它的主要功能是控制物质的进出，维持细胞内外的平衡。
物质通过细胞膜的运输机制，能够实现细胞内外的交流和物质的互相传递。
一、细胞膜的结构细胞膜是由脂质双层和膜蛋白组成的。
脂质分子呈现两层排列，疏水端朝向内部，亲水端朝向外部。
这种结构使得细胞膜具有半透性，能够选择性地通透一些物质。
二、物质的运输机制细胞膜对物质的运输主要有主动运输和被动运输两种机制。
1. 主动运输主动运输是指细胞膜通过耗费能量主动地将物质从浓度低的一侧转运至浓度高的一侧。
这个过程涉及到细胞膜上的蛋白质通道，如离子泵，它利用ATP分子的能量将离子从低浓度区域运输至高浓度区域。
主动运输能够维持细胞内外的浓度差异，实现物质的积累或排泄。
2. 被动运输被动运输是指物质通过细胞膜的扩散来实现的，不需要细胞耗费额外的能量。
扩散是指物质从高浓度区域向低浓度区域的自发运动。
细胞膜上的通道蛋白在这个过程中起到了重要的作用，通过水分子或化学物质的扩散使得物质从高浓度区域向低浓度区域传输。
三、细胞膜对物质的选择性通透性细胞膜通过选择性通透性实现对物质的筛选和防止错误进出。
细胞膜通道蛋白的空间结构对于物质的辨认起到了关键性的作用。
通过这种机制，细胞膜可以控制溶质的进出，维持细胞内外环境的稳定。
四、特殊的物质运输机制除了主动运输和被动运输之外，细胞膜还有一些特殊的物质运输机制。
1. 胞吞作用胞吞作用是细胞通过细胞膜对外突起形成吞噬泡，将外界的物质吞噬到细胞内部。
这种机制常见于一些单细胞生物的取食和细胞免疫反应。
胞吞作用可以实现细胞对颗粒状物质的摄取。
2. 胞吐作用胞吐作用是细胞通过细胞膜逆向扩张形成泡泡，将细胞内的废弃物或物质排出体外。
这种机制常见于细胞的废物排泄和细胞分泌。
五、物质运输的重要性细胞膜扮演了细胞内外环境交流的桥梁角色，物质的运输对细胞的生命活动至关重要。
1. 营养物质的供应细胞通过运输机制从外界获取营养物质，如葡萄糖、氧气等。
细胞膜与物质运输细胞，是生命的基本单位，就如同一个个微小而又神奇的“小世界”。
在这个“小世界”中，细胞膜扮演着至关重要的角色，它就像是一道“城墙”，将细胞内部与外部环境分隔开来。
而细胞膜的一项重要功能，就是控制物质的进出，实现物质运输，以维持细胞的正常生命活动。
细胞膜，又被称为质膜，主要由磷脂双分子层构成。
磷脂分子有着独特的结构，它们的头部亲水，尾部疏水。
这种特性使得磷脂双分子层在水环境中能够自发地形成，构成了细胞膜的基本骨架。
除了磷脂，细胞膜中还包含有胆固醇、蛋白质等成分。
这些成分协同作用，赋予了细胞膜特定的性质和功能。
物质运输是细胞生存和发展的基础。
细胞需要从外界获取营养物质，同时排出代谢废物。
细胞膜上的物质运输方式主要分为两大类：被动运输和主动运输。
被动运输是指物质顺着浓度梯度进行的跨膜运输，不需要细胞消耗能量。
其中，简单扩散是最为简单的一种方式。
像氧气、二氧化碳、乙醇等小分子物质，可以直接穿过细胞膜的磷脂双分子层，从高浓度一侧向低浓度一侧扩散。
这种扩散速度取决于物质的浓度差以及膜对该物质的通透性。
另一种被动运输方式是协助扩散。
一些较大的分子，如葡萄糖，虽然自身难以直接穿过细胞膜，但在细胞膜上特定蛋白质的帮助下，能够实现从高浓度一侧向低浓度一侧的运输。
这些协助物质运输的蛋白质就像是细胞膜上的“专用通道”，具有高度的选择性，只允许特定的分子或离子通过。
与被动运输不同，主动运输是一种逆浓度梯度的物质运输方式，需要细胞消耗能量。
例如，细胞内的钠离子浓度通常低于细胞外，而钾离子浓度则高于细胞外。
为了维持这种离子浓度差，细胞通过钠钾泵这种特殊的蛋白质，消耗 ATP 所释放的能量，将钠离子泵出细胞，同时将钾离子泵入细胞。
主动运输对于细胞来说具有重要意义，它能够保证细胞按照自身的需求，主动地摄取所需的物质，并排出不需要的物质，从而维持细胞内环境的稳定。
除了上述常见的物质运输方式，细胞膜还能通过胞吞和胞吐作用来运输大分子物质。
细胞膜与物质运输在我们的生命世界中，细胞就如同一个个微小而神奇的“小房间”，而细胞膜则是这个小房间的“门卫”，它掌控着物质进出细胞的“大门”。
物质运输是细胞维持生命活动的关键环节，而细胞膜在其中发挥着至关重要的作用。
细胞膜，也被称为质膜，是由磷脂双分子层构成基本骨架。
想象一下，磷脂分子就像一个个小小的“积木”，它们整齐地排列在一起，形成了一层薄薄的膜。
这层膜不仅分隔了细胞内和细胞外的环境，还为物质运输提供了基础结构。
物质运输主要有两种方式：被动运输和主动运输。
被动运输包括自由扩散和协助扩散。
自由扩散就像是一个“自由落体”的过程，一些小分子物质，比如氧气、二氧化碳、水等，它们能够凭借自身的能量，从浓度高的一侧向浓度低的一侧自由地穿越细胞膜，不需要任何“帮手”。
而协助扩散则稍微有点不同，一些较大的分子或者带电粒子，比如葡萄糖进入红细胞，就需要细胞膜上的特殊蛋白质“帮忙”，这些蛋白质就像“桥梁”一样，帮助它们顺利通过细胞膜，但这个过程同样不需要细胞额外消耗能量。
主动运输则是细胞的“主动出击”。
当细胞需要从低浓度的一侧将物质运输到高浓度的一侧时，就像把东西从低处搬到高处，这可不容易，需要消耗细胞的能量，通常是通过分解 ATP 来提供动力。
例如，一些离子，像钠离子、钾离子、钙离子等，以及一些有机小分子，如氨基酸、葡萄糖进入小肠上皮细胞，都是通过主动运输来实现的。
在主动运输中，细胞膜上的载体蛋白起着关键作用，它们会与被运输的物质特异性结合，然后在能量的驱动下发生构象变化，将物质运输到细胞内或细胞外。
除了上述的跨膜运输方式，细胞还可以通过胞吞和胞吐来实现大分子物质的运输。
胞吞就像是细胞把外界的大分子“吞”进来，形成一个“小口袋”，然后把这个“小口袋”包裹进细胞内。
胞吐则是相反的过程，细胞把内部的大分子物质用“小口袋”包裹起来，然后“吐”到细胞外。
细胞膜的物质运输功能对于细胞的生存和正常生理功能的维持具有极其重要的意义。
中考生物教案细胞膜与物质运输中等考试生物教案：细胞膜与物质运输引言：细胞是生命的基本单位，其各种功能的实现与细胞内部物质的运输密切相关。
细胞膜作为细胞的边界，不仅保护细胞内部结构，还起到控制物质进出的重要作用。
本教案将重点介绍细胞膜的结构和物质通过细胞膜的运输过程。
一、细胞膜的结构细胞膜是由磷脂双分子层构成的，其中包括磷脂分子和膜蛋白。
磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部，因此排列成双分子层，头部朝向细胞外、细胞内，尾部相对靠拢。
这种结构使得细胞膜具有半透性，能够控制物质的进出。
二、物质通过细胞膜的运输方式1. 扩散扩散是一种无需能量消耗的物质运输方式。
通过细胞膜的磷脂双分子层，物质可以沿浓度梯度从高浓度区域向低浓度区域自由运动。
这种自发的运动方式可以使细胞内外的物质达到动态平衡。
2. 渗透渗透是指溶质通过半透膜进入溶剂的过程。
当细胞内外溶液浓度不同时，细胞膜可以起到选择性渗透的作用。
例如，当细胞外溶液浓度较高时，水会从细胞内部流向细胞外部，细胞会发生萎缩现象；而细胞外溶液浓度较低时，水会进入细胞内部，细胞会膨胀。
3. 主动运输主动运输是一种需要能量消耗的物质运输方式，常涉及到细胞膜上的蛋白通道和转运蛋白。
有两种主要的主动运输方式：主动转运和胞吞作用。
主动转运是指细胞膜上的转运蛋白通过能量的耗费，将物质从低浓度区域转运至高浓度区域。
这个过程与扩散运输相反。
胞吞作用是指细胞将大颗粒或大量溶质包围起来，形成泡状物质然后将其吞入细胞内部。
4. 动力学运输动力学运输是通过细胞膜上的纺锤体纤毛或细胞骨架运动来实现的。
纺锤体纤毛的摆动可以使周围液体产生流动，从而带动物质的运输。
细胞骨架是由细胞内的蛋白纤维组成的网状结构，可通过增加细胞膜的表面积来增加物质的运输。
三、细胞膜的功能细胞膜的功能多样，主要包括以下几个方面：1. 维持细胞的完整性和稳定性，起到保护细胞内部结构的作用；2. 控制物质的进出，维持细胞内外环境的稳定；3. 传递信息，细胞膜上的受体通过与外界分子的结合来传递信号；4. 参与细胞内外的相互作用，细胞膜上的受体和配体可以使细胞与周围细胞或环境发生相互作用。
