第4章 细胞膜与跨膜运输

一、被动运输阅读教材P70～711．概念：物质进出细胞时，顺浓度梯度的集中。

2．类型方式自由集中帮忙集中特点物质通过简洁的集中作用进出细胞进出细胞的物质借助载体蛋白的集中实例水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等葡萄糖进入红细胞二、主动运输阅读教材P71～721．物质运输方向：从低浓度→高浓度。

2．基本条件(1)细胞膜上相应载体蛋白的帮忙。

(2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。

3．生理意义：保证了活细胞能够依据生命活动的需要，主动选择吸取所需要的养分物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。

三、大分子物质的运输阅读教材P721．胞吞：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别下来，形成囊泡，进入细胞内部。

2．胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡，然后移动到细胞膜处，并与之融合将大分子排出细胞。

[共研探究]1．观看不同物质通过磷脂双分子层的状况，依据图示回答有关问题：(1)能通过人工合成的磷脂双分子层的分子的共同特点是：小分子或脂溶性的分子。

(2)不能通过人工合成的磷脂双分子层的物质的共同特点是：分子较大或是离子。

葡萄糖不能通过合成的磷脂双分子层，但是小肠上皮细胞能吸取葡萄糖，这可能与细胞膜的蛋白质成分有关。

2．物质顺浓度梯度集中进出细胞的过程称为被动运输，结合下图分析其特点。

(1)图示中圆点及圆点多少表示什么意义？提示：表示细胞内外两种物质的浓度大小。

(2)甲、乙两图中物质的运输方式①甲图中，物质通过简洁的集中作用进出细胞，叫做自由集中。

②乙图中，进出细胞的物质借助载体蛋白的集中，叫做帮忙集中。

③由图示分析，自由集中和帮忙集中需要消耗能量吗？为什么？提示：都不需要消耗能量，由于二者都是顺浓度梯度进行的。

④完成下表方式通过膜的转运方向是否需要载体蛋白是否消耗能量方式1 高浓度→低浓度不需要不消耗方式2 高浓度→低浓度需要不消耗⑤试从物质运输动力角度分析，为什么自由集中和帮忙集中被称为被动运输？提示：自由集中和帮忙集中的运输动力都是膜两侧物质的浓度差，即都是顺浓度梯度进行的，不需要消耗能量，所以统称为被动运输。

2、胆固醇
双性分子。只存在于真核细胞 膜上，含量一般不超过膜脂的 1/3，植物细胞膜中含量较少。 功能是提高脂双层的力学稳定 性，调节脂双层流动性，降低 水溶性物质的通透性。
非极性尾部 固醇环结构 极性头部
在缺少胆固醇培养基中，不能合 成胆固醇的突变细胞株很快发生 自溶。
2、糖脂
糖脂也是两性分子，结构与磷
小鼠细胞
膜蛋白 (抗原）
人细胞
异核细胞 小鼠膜蛋白抗体 + 荧光素
小鼠膜蛋白抗体 +小 鼠膜蛋白（抗原）
人膜蛋白抗体 + 罗丹明
人膜蛋白抗体+人膜 蛋白（抗原） 孵育（37℃，40分钟）
光致漂白荧光恢复法（FRAP）
Fluorescence recovery after photobleaching
0.23 0.7 1.5 1.5-4 3.2
一、细胞膜的化学组成
红细胞血影(细胞膜最佳研究材料)
成熟的红细胞没有细胞器； 质膜是红细胞唯一的膜结构； 红细胞质膜易于提纯和分离。
是将分离的红细胞放入低渗溶液 中，水渗入到红细胞内部，红细 胞膨胀、破裂，从而释放出血红 蛋白，当红细胞的内容物渗漏之 后、质膜可以重新封闭起来称为 红细胞血影。
质网膜、高尔基复合体膜、溶酶 体膜、核膜等，称为细胞内膜。 除线粒体膜以外的内膜结构共同 构成真核细胞的内膜系统。
生物膜
生物膜(biomembrane)
细胞膜和细胞内膜的总称。
生物膜
细胞膜 细胞内膜: ……
细胞膜 细胞质
任何生物膜在电镜下都呈现“暗—明—暗”
三层结构，故将这三层结构称为单位膜。
生物膜
1.脂双层为液晶态二维流体 生理条件下，膜脂分子既有固体分子排列 的有序性，又具有液体的流动性，是居于 晶态和液态之间的液晶态。 温度的改变使膜可以在液晶态和晶态之间 转换，这种膜脂状态的改变称为相变。发 生相变的临界温度称为膜的相变温度。 液晶态的膜处于流动状态，与运动状态的 膜蛋白协同完成膜的各项功能活动。

离子的选择性：
K+ channel、Ca2+ channel、Cl- channel, etc.
运输离子方向：K+inward、K+outward,etc.
离子通道开放与关闭的调控机制： 电压门控通道(voltage-gated ion channel)、 调节因子调控的通道等。 AKT1
P
AKT1: 6个跨膜区，一个通道孔部区域； S4区为电压敏感区； C端为磷酸化调控区。
Whole-cell recording of K+ currents in akt1-1 root protoplasts. Inward currents were absent but outward currents were the same as in wild-type root protoplasts
4.关闭膜内侧蛋白质空口的同时打开膜外侧的蛋白质空口
而将M+释放出去,并将结合的Pi水解释放回膜的内侧。 5. ATP酶又恢复至原先的构象，开始下一个循环。
由于这种转运造成了膜内外正、负电荷的不 一致,所以形成了跨膜的电位差,故这种现象称 为致电(electrogenesis)。
因为这种转运是逆电化学势梯度而进行的主 动转运,所以也将ATP酶称为一种致电泵 (electrogenic pump)。 H+是最主要的通过这种方式转运的离子，所以 可以将转运H+的ATP酶称为H+-ATPase或H+ 泵。
Three families Shaker family 9 members
TPK family (Tandem-Pore K+ channel) 5 members
Kir-like family (K+ inward rectifier)

第4章细胞得物质输入与输出第１节物质跨膜运输得实例【课标定位】１、举例说明细胞膜就是选择透过性膜。

２、观察植物细胞得质壁分离与质壁分离复原现象。

【教材回归】一、细胞得吸水与失水（一）细胞吸水与失水得原理细胞吸水与失水得原理——渗透作用。

（二)渗透作用发生得条件１、实例分析在一个长颈漏斗得漏斗口外密封上一层玻璃纸（一种半透膜,水分子可以透过,而蔗糖分子则不能），往漏斗内注入蔗糖溶液，然后将漏斗浸入盛有清水得烧杯中,使漏斗管内外得液面高度保持相等.一段时间后,漏斗管内得液面会升高。

特别提示:漏斗管内液面升高得原因：由于单位体积清水中得水分子数比单位体积蔗糖溶液中得水分子数多，在单位时间内，水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内得数量多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内得数量,因此漏斗管内得液面升高了.２、渗透作用发生得条件渗透作用得发生必须具备以下两个条件：一就是具有一层半透膜;二就是半透膜两侧得溶液具有浓度差。

（三）细胞得吸水与失水１、动物细胞得吸水与失水（1）动物细胞得结构由于动物细胞得细胞膜相当于一层半透膜，细胞质有一定得浓度，因此当动物细胞处于外界溶液中时就可能因为存在浓度差而发生渗透作用。

（2）动物细胞得吸水与失水当外界溶液得浓度小于细胞质得浓度时,细胞吸水膨胀；当外界溶液得浓度大于细胞质得浓度时,细胞失水皱缩；当外界溶液得浓度等于细胞质得浓度时,水分子进出细胞处于动态平衡状态。

2、植物细胞得吸水与失水（1）成熟植物细胞得结构（2)当外界溶液浓度大于细胞液浓度→细胞失水，并逐渐发生质壁分离现象;当外界溶液浓度小于细胞液浓度→细胞吸水，并逐渐发生质壁分离复原现象。

(相当于半透膜)（3)（一）细胞对无机盐离子得吸收实例实例1：某科学家将番茄与水稻幼苗分别放入含有Cａ2+、Mg2+与SiO4－４得相同培养液中进行人工培养.一段时间以后检测发现,番茄培养液中Ca2+与Ｍg２+得浓度明显下降，而水稻培养液中Cａ２+与Mg２+得浓度明显增高,SiＯ4-4得情况刚好相反。