文档文本内容
一、细胞学说
二、细胞膜的结构与功能
三、细胞壁的结构与功能
四、物质进出细胞的方式
细胞的结构与功能-细胞膜的结构与物质跨膜运输
1、相关人物
一、细胞学说
罗伯特·虎克
列文虎克
施旺、施莱登、魏尔肖
2、细胞学说的内容：
①细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细
胞和细胞产物所构成。
②细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其
它细胞共同构成的整体的生命起作用。
③新细胞可以从老细胞中产生。
魏尔肖：细胞通过分裂产生新的细胞，所有的细胞都来源于这先前
存在的细胞。
二、细胞膜的结构与功能
1
细
胞
膜
细胞膜研究历史：
实验：体验细胞膜的制备
细胞膜结构：
将细胞与环境分隔开
控制物质出入细胞
进行细胞间信息交流
流动镶嵌模型
结构特点：流动性
功能特点：选择透过性
细胞膜成分：
细胞膜功
能
二、细胞膜的结构与功能
1、细胞膜研究历史：
①1859年，欧文顿发现：凡是易溶于脂质的物质，也容易穿过膜，
反之，不容易溶于脂质的物质，也不容易穿过膜。
②20世纪初，科学家将膜从哺乳动物红细胞分离出来，化学分析标
明，其成分主要是脂质和蛋白质。
③1925年，荷兰科学家用丙酮提取人体红细胞脂质进行研究,证实细
胞膜为双层磷脂分子
④
1959年，罗伯特森提出生物膜模型：蛋白质-脂质-蛋白质三层结
构。
⑤
1970年，进行人鼠细胞的荧光标记融合实验。
⑥
1972年，桑格和尼克森提出生物膜模型：
流动镶嵌模型
2
2、实验：体验细胞膜的制备
①实验原理：
a.选择动物细胞进行实验的原因：动物细胞无细胞壁，容易吸水涨破。
b.选择哺乳动物成熟红细胞进行实验的原因：人和其他哺乳动物成熟红
细胞无细胞核和众多的细胞器（膜），可以得到较纯净的细胞膜。
c.细胞破裂后，如何获得较纯的细胞膜：将涨破的细胞溶液，经过离心
分离得到细胞膜。
2、实验：体验细胞膜的制备
②实验材料：
猪（或牛羊人）的新鲜红细胞稀释液
用生理盐水进行稀释，原因：稀释后，可以减少血液中的血浆蛋白等
杂物，用生理盐水是为了保持渗透压，防止在稀释的时候就发生细胞
破裂。
③实验步骤：
a.用滴管吸取少量红细胞稀释液，滴一小滴在载玻片上，盖上盖玻片
，制成临时装片。
b.在高倍显微镜下观察，待观察清晰时，在盖玻片的一
侧滴一滴蒸馏水，同时在另一侧用吸水纸小心吸引，注
意不要把细胞吸跑。
上述操作均在载物台上进行，并持续观察细胞的变
化，以看到：近水的部分红细胞发生变化：凹陷消失，细胞体积增
大，很快细胞破裂，内容物流出。
3
2、实验：体验细胞膜的制备
人正常红细胞的光镜照片
人部分红细胞已涨破的光镜照片
3、细胞膜结构
流动镶嵌模型：
成分
脂质（约占50%）
其中磷脂最丰富
磷脂双分子层（基本
支架，可移动）
结构
蛋白质（约占40%）
镶嵌、嵌入或横
跨膜
糖类（约占2%-10%）
糖蛋白（膜外侧）
流动镶嵌模型：
a.磷脂双分子层（基本支架，可移动）
b.蛋白质分子（镶嵌、嵌入或横跨膜，大部分可移动,膜的功能主要
由蛋白质承担，细胞膜功能越复杂，蛋白质种类和数量越多，如糖
被，载体蛋白，酶等）
c.糖蛋白（也叫糖被，位于细胞膜外侧，参与识别、保护）
3、细胞膜结构
4
4、细胞膜功能
二、细胞膜的结构与功能
将细胞与外界分隔开
控制物质进出
进行细胞间信息交流
①细胞分泌化学物质（如激素）
②通过相邻细胞膜的接触（如精子和卵细胞之间的识别和结合）
③相邻细胞之间形成通道（如植物胞间连丝）
①结构特点：具有一定的流动性
a.表现：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐等。
b.影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，温度升高，
膜流动性增强。
②功能特点：具有选择透过性
a.表现：细胞选择性主动吸收离子或营养物质的过程
b.影响因素：内因：细胞膜上载体蛋白的种类和数量
外因：温度、pH、O2等影响细胞呼吸的因素
5、结构特点&功能特点
①细胞膜的功能主要由其上的蛋白质行使，所以结构和功能不同的
细胞，细胞膜上的蛋白质的种类和数量也不
同；
②糖类在细胞膜中分布很少，并且与蛋白质或脂质结合成糖蛋白或
糖脂，分布在膜的外面。因此可以根据糖蛋
白的分布，判断细胞膜的内外侧；
③细成细胞膜的蛋白质在磷脂双分层上是不对称分布的；
④细胞膜的组分并不是不可变的，例如，细胞癌变过程
中，细胞膜组分发生变化，糖蛋白含量下降。
注意事项：
二、细胞膜的结构与功能
5
三、细胞壁的结构与功能
1、成分：
纤维素
果胶
2、功能：
支持保护无选择透过性（全透性）
3、涉及到的其它内容：
质壁分离、酶的应用、植物细胞融合技术等
【例1】★★
（2010 全国Ⅰ卷）下列过程中，不直接依赖细胞膜的流动性就能完
成的是(
)
A．胰岛B 细胞分泌胰岛素
B．mRNA 与游离核糖体的结合
C．吞噬细胞对抗原的摄取
D．植物体细胞杂交中原生质体融合
【例2】★★
（2013 天津）下列过程未体现生物膜信息传递功能的是（
）
A．蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离
B．抗原刺激引发记忆细胞增殖分化
C．胰岛素调节靶细胞对葡萄糖的摄取
D．传出神经细胞兴奋引起肌肉收缩
【例3】★★
（2009 北京）细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用。下列相关
叙述不正确的是（
）
A.细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用
B.细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性
C.细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
D.载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质
6
【例4】★★
如图为生物膜简明结构模式图，a、b 表示两种物质，下列叙述正确
的是（
）
A．若该图表示细胞膜局部，则膜两侧还应分布着多糖
B．若b 表示抗体，则该膜为核糖体膜局部
C．若该图表示内质网膜局部，则b 可能是性激素
D．若a 表示ADP，b 表示ATP，则该膜可能为蓝藻叶绿体的类囊体
【例5】★★
（2014 新课标Ⅰ）关于细胞膜结构和功能叙述，错误的是（
）
A．脂质和蛋白质是组成细胞膜的主要物质
B．当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变
C．甘油是极性分子，所以不能以自由扩散的方式通过细胞膜
D．细胞产生的激素与靶细胞膜上相应受体的结合可实现细胞间的信
息传递
【例6】★★
（2010 安徽）下列关于生物膜结构和功能的叙述，正确的是(
)
A．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体
B．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构
C．线粒体内膜上只分布着合成ATP 的酶
D．核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA 自由进出
【例7】★★
（2010 山东）下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是(
)
A．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定
B．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇
C．有氧呼吸及光合作用产生ATP 均在膜上进行
D．核糖体、内质网、高尔基体的膜都参与蛋白质的合成与运输
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四、物质进出细胞的方式
不跨膜运输方式：
跨膜运输方式
被动运输
主动运输
协助扩散
自由扩散
胞吞、胞吐
1、自由扩散
①概念：物质通过简单扩散作用进出细胞，
叫做自由扩散。
②特点：
从高浓度到低浓度；
不需要载体蛋白的协助；
不消耗能量。
③举例：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙醇
等。
④影响因素：浓度差
2、协助扩散(易化扩散)
①概念：进出细胞的物质借助载体
蛋白质的扩散，叫做协助扩散。
③举例：葡萄糖进入红细胞。
②特点：
从高浓度到低浓度；
需要载体蛋白的协助；
不消耗能量。
④影响因素：细胞膜内外的浓度差；
细胞膜上的载体
3、主动运输
①概念：消耗细胞化学反应释放的能
量，在载体蛋白的协助下，进行物质
运输的方式叫做主动运输。
③举例：离子、葡萄糖、氨基酸
②特点：
可以从低浓度到高浓度；
需要载体蛋白的协助；
消耗能量（ATP）。
④影响因素：
细胞膜上载体的种类和数量；能量
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4、胞吞胞吐
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。
胞吐：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。
5、小结
物质进出细胞的方
式
运输方向
是否需要
载体
是否消耗
能量
被动运
输
自由扩散
高浓度→低浓度
不需要
不消耗
协助扩散
高浓度→低浓度
需要
不消耗
主动运输
低浓度→高浓度（或
顺浓度）
需要
消耗
胞吞
细胞外→细胞内
——
消耗
胞吐
细胞内→细胞外
——
消耗
四、物质进出细胞的方式
典型运输方式图示识别
主动运输
协助扩散
自由扩散
影响因素：
细胞膜内外的浓度差；
细胞膜上的载体;
影响因素：
细胞膜上载体的种类和
数量；能量
影响因素：
浓度差
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拓展：通道蛋白
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）。
载体蛋白又称做通透酶和转运器，能够与特异性溶质结合,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。
通道蛋白（channel protein）：
通道蛋白是一类横跨细胞膜的蛋白质。它们都是通过疏水的氨基
酸链进行重排,形成通道，能使适宜大小的分子及带电荷的分子通过,
从质膜的一侧转运到另一侧。通道蛋白的运输作用具有选择性,所以
在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。
通道蛋白参与的只是被动运输,在运输过程中并不与被运输的分子
结合,也不会移动,并且是从高浓度向低浓度运输,所以运输时不消耗
能量。
水通道蛋白：
水通道蛋白（Aquaporin），是一种位于细胞膜上的蛋白质，在细胞
膜上组成“孔道”，可控制水在细胞的进出。
水通道蛋白是由约翰霍普金斯大学医学院的美国科学家彼得·阿格
雷所发现，他与通过X射线晶体学技术确认钾离子通道结构的洛克斐
勒大学的罗德里克·麦金农共同荣获了2003年诺贝尔化学奖。
水通道蛋白：
水通道蛋白（Aquaporin），是一种位于细胞膜上的蛋白质，在细胞
膜上组成“孔道”，可控制水在细胞的进出。
水通道蛋白是由约翰霍普金斯大学医学院的美国科学家彼得·阿格
雷所发现，他与通过X射线晶体学技术确认钾离子通道结构的洛克斐
勒大学的罗德里克·麦金农共同荣获了2003年诺贝尔化学奖。
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水通道蛋白发现历程：
1988年，Agre及其同事在红细胞膜上偶然得到一种含量丰富、非常
小的蛋白质，并将它命名为CHIP28，而且发现它也存在于肾脏细胞
等细胞膜上。考虑到这种蛋白质也存在于与水代谢密切相关的肾细胞
的细胞膜上，他们推测该蛋白是组成水通道的蛋白质。
为了证明这种推测，他们构建了CHIP28表达质粒，把构建好的质
粒显微注射到非洲爪蟾的卵里进行表达。当他们将含有CHIP28表达
质粒的卵放到低渗介质中以后，发现细胞迅速发生膨胀，而没有
CHIP28表达质粒的卵形状没有变化。
水通道蛋白发现历程：
拓展：通道蛋白
注意事项：
①膜转运蛋白可分为两类，一类称为载体蛋白（能与特定的溶质分子
结合），它既可以介导被动运输，又可以介导主动运输；另一类是通
道蛋白（不需要与溶质分子结合），只能介导被动运输。如水可以
通过水通道蛋白进入细胞，此时水过膜的方式为协
助扩散。
四、物质进出细胞的方式
②无机盐离子的运输方式并非都是主动运输，在顺浓度梯度情况下，
也可通过被动运输方式进出细胞，如在兴奋传导过程中Na+、K+的动
输，在兴奋时Na+内流和在静息或恢复静息状态时K+外流都是协助扩
散。
③大分子物质进出细胞核，不是通过胞吞胞吐作用，而是直接通过核
膜上的核孔进出。
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