磷脂双分子膜
磷脂双分子层
问题探讨二
脂溶性物质
什么分子能通过人工合成的脂双层膜？ 什么分子不能通过人工合成的脂双层膜？
问题探讨三
脂溶性物质
图中葡萄糖是不能通过脂双层的，但 细胞却需要不断补充葡萄糖以提供能量， 也就是说葡萄糖肯定是可以通过细胞膜进 入到细胞内部的。那这该如何解释呢？
一、小分子或离子的跨膜运输
物质跨膜运输有几种方式？
二、生物膜对大分子的转运
细胞摄取大分子和颗粒物质——胞吞作用
二、生物膜对大分子的转运
细胞外排大分子——胞吐作用 胞吞和胞吐作用也都是耗能的过程
问题探讨五 ：
人体的白细胞吞噬入侵的细菌、细 胞碎片及衰老的红细胞，是细胞的什么 作用，对于人体有什么作用？ 人体的白细胞吞噬入侵的细菌、细 胞碎片及衰老的红细胞，都属于细胞的 胞吞作用，对于人体起了免疫保护的作 用。
一、小分子或离子的跨膜运输
（一）被动运输
自由扩散和协助扩散都是顺物质 的浓度梯度进行的，不需要细胞消 耗能量，所以统称为被动运输。
问题探讨四 ：
离子 （H2PO4）－ K+ Cl－ 细胞液浓度/池水浓度
18 050 1 065 100
Na+
SO42－ Ca2+
46
25 13
Mg2+
10
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？
第三节 物质跨膜运输的方式
问题探讨一 ：
细胞对于物质的输入和输出有 选择性，细胞膜和其他生物膜都是 选择透过性膜。 首先把膜中的磷脂分子单独 生物体的结构和功能总是相适 地提取出来，制成无蛋白质的脂 应的。生物膜主要是由磷脂分子和 双层膜，这样就可以分别研究不 蛋白质分子构成的，我们该如何研 同成分的作用了。 究磷脂分子和蛋白质分子在物质运 输过程中分别起什么作用呢？
磷脂单分子层
磷脂单分子层磷脂单分子层（phospholipid monolayer）指的是由磷脂分子形成的单层分子膜。
磷脂分子由亲水性的磷酸基和疏水性的脂肪酸链组成。
在水中，磷脂分子能够形成双层分子膜，将疏水性的脂肪酸链内聚，而将亲水性的磷酸基暴露在水中。
但是，在特定条件下，如水面或水-空气界面上，磷脂分子只能形成单层分子膜。
磷脂单分子层在生物、物理和化学领域中具有广泛的应用。
生物学家通常使用磷脂单分子层来研究膜蛋白、膜脂质和其他膜相关的生物学问题。
物理学家则利用磷脂单分子层的压力-面积等温曲线、振动谱和表面电荷密度等性质研究膜的性质和相互作用。
化学家则利用磷脂单分子层的化学反应性质研究与膜相关的化学过程和反应。
磷脂单分子层的形成和结构有多种方法。
最常见的方法是利用Langmuir-Blodgett（LB）技术，即将涂有磷脂分子的浸入剂（subphase）分别压缩和抬起，使得磷脂分子形成单层分子膜。
另一种方法是利用流体力学聚焦技术（microfluidic-focusing），单个磷脂分子可被准确定位到微流通道中。
磷脂单分子层的性质与结构取决于磷脂分子结构、表面压力、温度、离子浓度、pH值等因素。
在表面压力不变的情况下，磷脂单分子层的面积与表面积呈线性关系。
但当表面压力升高时，磷脂分子之间的距离会缩小，单分子层的面积也随之减小。
此外，磷脂单分子层还可形成不同结构，如螺旋结构、网状结构等。
总之，磷脂单分子层是一种重要的膜模型系统，在生物学和材料科学研究中有着广泛的应用。
通过研究磷脂单分子层的结构和性质，可以深入了解膜的物理化学特性，理解膜对生物体系中各种生命过程的影响。
细胞膜的结构和功能
2.动物细胞的吸水和失水 动物细胞构成渗透系统可发生渗透作用 （1）动物细胞的 细胞膜 相当于半透膜，两侧具 有浓度差，构成渗透系统,故可发生 渗透作用， 但不能发生质壁分离。 （2）当外界溶液浓度<细胞质浓度时，细胞 吸水膨胀 。 （3）当外界溶液浓度>细胞质浓度时，细胞 失水皱缩 。 （4）当 外界溶液浓度=细胞质浓度 时，水分进出平衡。
考点四物质进出细胞的方式
2.图1-3-5为细胞膜结构示意图，请据图回答：
G
图1-3-5
(1)图中G表示 糖类
;A表示蛋白质 ;D是糖蛋白 ,
该物质具有 细胞识别 的功能;B表示磷脂双分子层,
它是组成细胞膜的 基本支架。
(2)在低温下,结构4排列整齐,但温度上升后会出现排列不 整齐的现象,其厚度也会减小,这说明B是具一定的流动 性。 (3)如果甘油通过该生物膜，其方式为 自由扩散；如果该 膜为小肠细胞膜，则其吸收葡萄糖的方式为 主动运输，该 过程除需要A之外，还需要消耗 能量 ；如果某 生物大分子从生物膜的A侧进入B侧，其方式为胞吞。
内而引起细胞液浓度升高，继而渗透吸水（自由扩 散）。
7.质壁分离与复原实验的作用（步步高P41拓展应用）
补充：证明原生质层具有选择透过性，细胞壁是全透 性
P64（二）物质跨膜运输的其他实例 实例1：不同植物吸收同种离子
实例2：同种植物吸收不同离子
实例3不同微生物吸收不同矿物质
微生物 大肠杆菌 固氮菌 酵母菌 米曲霉
6.下图为细胞膜的液态流动镶嵌模型示意图， 有关其叙述正确的是（ ABC ）
③
① ②
A.具有① 的一侧为细胞膜的外侧 B. ① 与细胞膜表面的识别有关 C. ②是构成细胞膜的基本支架 D细胞膜的选择透过性与①的种类数量有关
生物膜的结构与功能
生物膜的结构与功能生物膜是生物体内外的一种薄膜状结构，由生物大分子聚集而成。
它在维持生物体内外环境稳定、免受外界环境变化等方面起着重要作用。
本文将从生物膜的结构和功能两方面进行论述。
一、生物膜的结构生物膜的结构主要由脂质双分子层、蛋白质和其他分子组成。
1. 脂质双分子层：脂质双分子层是生物膜的基本结构单元，由磷脂分子构成。
磷脂分子有亲水头部和疏水尾部，因此它们排列成双分子层，使亲水头部面朝水相，尾部面朝膜内。
这样的排列形式实现了膜的隔离和包裹功能。
2. 蛋白质：蛋白质是生物膜中的重要组成部分，可以分为固定蛋白和浮游蛋白。
固定蛋白通过与脂质双分子层相互作用，稳定膜的结构。
浮游蛋白能够在膜上自由运动，并参与信号传递、物质转运等生物过程。
3. 其他分子：除了脂质双分子层和蛋白质外，生物膜还含有一些其他分子，如糖类和胆固醇。
这些分子在生物膜中发挥着重要的生理功能，比如参与细胞识别和信号传导过程。
二、生物膜的功能生物膜具有多种功能，包括隔离、选择性通透、信号传导和细胞识别等。
1. 隔离功能：生物膜通过脂质双分子层的排列形式，将细胞内外环境隔离开来，维持细胞内外环境的稳定。
这种隔离功能保护了细胞的内部结构和功能，使细胞能够在相对稳定的环境中进行生命活动。
2. 选择性通透功能：生物膜具有选择性通透的特性，通过脂质双分子层和蛋白质通道控制物质的进出。
这种选择性通透性使得细胞可以对外界环境做出响应，实现物质的吸收、排泄和交换等生物过程。
3. 信号传导功能：生物膜中的蛋白质和其他分子能够与外界信号相互作用，传递信号到细胞内部，并参与细胞的信号传导过程。
这种信号传导功能使得细胞能够感知和响应外界环境的变化，从而适应不同的生理和生化条件。
4. 细胞识别功能：由于生物膜上的糖类和蛋白质的特异性识别性质，细胞能够通过与其他细胞和分子进行识别和交互，实现细胞间的相互作用和组织形成。
细胞识别功能在生物体内的发育、免疫和疾病等方面起着重要作用。
细胞膜的结构与功能研究
细胞膜的结构与功能研究细胞膜，也被称为细胞质膜，是细胞内外环境之间的生物隔离层。
它是由脂质和蛋白质组成的可透过性屏障，不仅能够维持细胞内外环境的稳定，还具备许多重要的功能。
本文将重点研究细胞膜的结构和功能，并探讨相关的研究进展。
一、细胞膜的结构细胞膜由磷脂双分子层和膜蛋白组成。
磷脂分子有疏水的脂肪酸烃尾和亲水的磷酸头，通过亲水头与细胞外和细胞内的水分子相接触，形成双分子层。
这种结构使得细胞膜具有高度的流动性和可塑性。
膜蛋白是细胞膜中重要的组成部分，它们分为跨膜蛋白和外周蛋白两类。
跨膜蛋白贯穿整个细胞膜，其跨越磷脂双分子层，有助于物质的跨膜运输和细胞信号传导。
外周蛋白则附着在细胞膜的一侧，通过与其他膜蛋白的相互作用，调控细胞内信号传递等生理过程。
二、细胞膜的功能1. 物质的选择性渗透细胞膜通过磷脂双分子层和膜蛋白的作用，使得细胞膜具有高度的选择性渗透性。
它能够选择性地允许某些物质通过，同时阻止其他物质的进入。
这种选择性渗透性是通过膜蛋白的特异性以及磷脂双分子层的特殊结构实现的。
2. 细胞间的相互识别与粘附细胞膜上的膜蛋白不仅负责细胞内外物质的运输，还参与细胞间的相互识别与粘附。
细胞膜蛋白中的配体和受体分子可以与相应的配体和受体分子结合，从而实现细胞间的相互黏附，促进细胞间的相互作用和通信。
3. 细胞膜的信号传导功能细胞膜上的膜蛋白能够感知和转导信号，从而参与细胞内外信息的传递和调控。
例如，受体型膜蛋白可以感知外界的激素或神经递质，进而启动相应的信号传导通路，调控细胞的生理功能。
4. 细胞膜的动态调整能力细胞膜具有较高的流动性和可塑性，能够通过内源性和外界因素的调控，改变其结构和功能。
细胞膜的结构和功能的动态调整，有助于维持细胞内外环境的稳定，并适应细胞所处的不同状态。
三、细胞膜研究的进展近年来，对细胞膜结构和功能的研究不断取得了突破性进展。
例如，高分辨率成像技术的发展，使得科学家们能够更加准确地观察和分析细胞膜的超微结构。
细胞膜的成分磷脂双分子层
胞吞
胞吐
细胞与外界的物质交换
实例
O2、CO2、 脂质小分子 葡萄糖进入 红细胞，水 分子入细胞 K+进 入,Na+出 神经细胞 白细胞吞噬 细菌 消化酶分泌
运输方向
高 低
载体 消耗 跨膜方式 蛋白 能量
— — —
自由扩散高ຫໍສະໝຸດ 低+ +
协助扩散
主动运输
被 动 运 输
低
高
+
细胞外向细胞内
与细胞膜融合
胞吞
细胞内向细胞外 与细胞膜融合
因此推测细胞膜含有 蛋白质
成分。
细胞膜的膜骨架探求
• E. Gorter & F. Grendel 1925 用有机溶剂提取了 人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面， 测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积。 • 因而推测细胞膜由 双层脂分子 组成。
请你描述蛋白质分子和磷脂分子的排列特点。
变形虫任何部位可以伸出伪足，说明细胞膜具有怎样的特点？
• 2、将新鲜的大蒜放在蔗糖与食醋配制 成的糖醋汁中，开始时大蒜出现萎缩， 糖醋汁液面上升。两天后，糖醋汁液面 下降，蒜瓣出现膨胀。品尝蒜瓣有酸甜 的味道，说明腌制的糖醋蒜细胞内既有 蔗糖分子又有醋酸分子。请你应用所学 的知识来分析产生这一现象的原因。
思考：
1、当温度升高到一定程度时，细胞膜的厚度变薄而面积 增大。这是由细胞膜的什么特性决定的……（ A ） A、结构特点
第1节
细胞膜
曾榕
细胞
关键问题：物质是怎样进出细胞的？
细胞的基本结构
细胞膜与物质出入细胞直接有关
一、细胞膜的结构
细胞膜的化学成分探求
1、E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪的物质很容易 透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过 细胞膜。
细胞膜的结构与功能
细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的外包层，起着保护细胞、维持细胞内外环境稳定、物质运输、信号传递等重要作用。
本文将着重介绍细胞膜的结构和功能。
一、细胞膜的结构细胞膜由磷脂双分子层和与之相关的蛋白质组成。
磷脂双分子层是由磷脂分子构成的，其疏水性的脂肪酸尾部面对内部，亲水性的磷酸头部暴露在细胞内外。
这种结构使细胞膜形成了双层结构，可以沟通细胞内外的物质交换。
蛋白质则嵌入在磷脂双分子层中，起到支持和调节细胞膜功能的作用。
二、细胞膜的功能1. 分隔和保护细胞内环境：细胞膜通过形成隔离层，将细胞内外环境分隔开来，保护细胞内的生化过程免受外界环境的干扰。
2. 控制物质的进出：细胞膜是半透性的，能够选择性地允许物质的进出。
这是通过膜上的蛋白质通道和载体蛋白质实现的。
有些物质可以通过膜上的孔道直接扩散进出，而有些物质需要依靠特定的膜蛋白参与运输。
3. 识别和传递信号：细胞膜上的受体蛋白质能够识别外界的化学物质和信号分子，并与之结合，触发细胞内部的信号传递。
这些信号可以影响细胞的基因表达、代谢活性等。
4. 细胞附着和相互作用：细胞膜上的蛋白质可以与细胞外的其他细胞或基质结合，进行细胞附着和相互作用，参与细胞的生长、迁移和组织形成等过程。
5. 细胞膜的变形和运动：细胞膜具有一定的流动性和可变形性，可以在细胞运动、成形和分裂等过程中发挥重要作用。
三、细胞膜的特殊结构和功能除了磷脂双分子层和蛋白质外，细胞膜还存在一些特殊的结构和功能。
例如，细胞膜上常见的胆固醇可以增加膜的稳定性和流动性，维持细胞膜的完整性。
此外，一些细胞膜上的蛋白质形成了具有特定功能的结构域，如通道蛋白、受体蛋白、转运蛋白等。
四、细胞膜与疾病细胞膜在许多疾病的发生和发展中起到重要作用。
例如，细胞膜受损会导致细胞内外环境的失衡，引发细胞死亡或损伤，与多种疾病如心血管疾病、神经退行性疾病等相关。
细胞膜上的受体蛋白异常会干扰信号传递，导致细胞功能紊乱，如癌症的发生和进展。
细胞膜结构和功能
细胞膜结构和功能细胞膜是包裹着细胞的重要结构，它扮演着维持细胞内外环境稳定的关键角色。
细胞膜的结构和功能相互联系，相互支持，下面将重点介绍细胞膜的结构和功能。
一、细胞膜的结构细胞膜主要由磷脂双分子层和蛋白质构成。
磷脂双分子层是由两个磷脂分子排列在一起形成的，其磷脂分子的疏水脂肪酸尾部朝向内部，亲水磷酸头部朝向外部。
这种磷脂双分子层的特殊结构使得细胞膜具有双层结构，同时也使得细胞膜能够与水环境相互作用。
细胞膜上还嵌入有许多蛋白质，这些蛋白质可以分为跨膜蛋白和外周蛋白两类。
跨膜蛋白穿越整个细胞膜，它们可以起到传输物质、接收信号和媒介细胞黏附等功能；而外周蛋白则仅与细胞膜的一侧相接触，它们主要参与细胞信号传导和细胞骨架的支持等功能。
二、细胞膜的功能1. 细胞膜的物质交换功能：细胞膜是细胞与外界环境之间的主要界面，它通过脂质双层和蛋白质通道来控制物质的进出。
细胞膜上存在着各种运输蛋白，可以选择性地将特定物质转运入细胞或排出细胞。
这种选择性透过性使得细胞膜能够维持细胞内外环境的稳定。
2. 细胞膜的信号传导功能：细胞膜上的蛋白质可以接受外界的信号，并将其传导到细胞内。
例如，受体蛋白质可以感知环境中的化学信号、光信号等，并将这些信号转化为细胞内的生化反应。
这种信号传导过程对于细胞的生存和功能发挥起着重要作用。
3. 细胞膜的细胞黏附功能：细胞膜上的跨膜蛋白可以参与细胞间的黏附，进而形成组织和器官。
细胞间的黏附通过细胞膜上的细胞黏附蛋白（如整合素和选择素）实现，这种黏附作用能够维持组织的结构和功能，使得细胞能够协同工作。
4. 细胞膜的细胞识别和免疫功能：细胞膜上的蛋白质可以作为细胞的标识物，用于识别其他细胞或分子。
细胞识别通过细胞膜上的配体结合受体蛋白质来实现，这种识别过程在免疫系统中尤为重要。
细胞膜上的MHC（主要组织相容性复合体）蛋白可以识别和呈递抗原，从而激活免疫反应。
5. 细胞膜的细胞内外环境稳定性维持：细胞膜以其特殊的结构和功能，维持细胞内外环境的稳定性。
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磷脂双分子层一共有几层膜
细胞膜的磷脂双分子层是1层膜。
叶绿体、线粒体是2层膜（外膜和内膜）。
1层生物膜=1层磷脂双分子层=2层磷脂分子层。
在细胞中，核糖体、中心体、染色体无膜结构；细胞膜、液泡膜、内质网膜、高尔基体膜是单层膜；线粒体、叶绿体和细胞核的膜是双层膜，但物质若从核孔穿透核膜时，则穿过的膜层数为0。
什么是磷脂双分子层
磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。
流动镶嵌模型（fluid mosaic model）认为，这个支架不是静止的。
磷脂双分子层是轻油般的流体，具有流动性。
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。
大多数蛋白质分子也是可以运动的。
磷脂双分子层的亲疏水性
磷脂是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。
磷脂双分子层（细胞膜）的两侧的主要成分都是水，磷脂分子和水接触的部分叫“亲水端”，自然亲水端都是朝向磷脂层的外部，而疏水端朝向磷脂层内。