细胞膜的结构和功能思维导图

心不动则不痛

2023-01-12

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细胞膜的结构和功能

在理科的学科中，相比较物理和化学，生物还是很好学的。毕竟生物与我们的生活息息相关。壹壹高考网小编整理了细胞膜的结构和功能，希望能帮助到你更好地学习生物。

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思维导图大纲

2017年高考生物核心知识点汇总

细胞膜的定义

细胞膜(cell membrane)又称细胞质膜(plasmamembrane)。细胞表面的一层薄膜。有时称为细胞外膜或原生质膜。厚度约为7～8nm，细胞膜的化学组成基本相同，主要由脂类、蛋白质和糖类组成。各成分含量分别约为50%、40%、2%~10%。其中，脂质的主要成分为磷脂和胆固醇。此外，细胞膜中还含有少量水分、无机盐与金属离子等。

细胞膜的结构

膜脂

膜脂质主要由磷脂、胆固醇和少量糖脂构成。在大多数细胞的膜脂质中，磷脂占总量的70%以上，胆固醇不超过30%，糖脂不超过10%。磷脂又可分为两类:甘油磷脂(phosphoglycerides)和鞘磷脂(sphingomyelin,SM)。甘油磷脂主要包括磷脂酰胆碱(卵磷脂)(phosphatidylcholine,PC)，其次是磷脂酰丝氨酸(phosphalidylserine,PS)和磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)(phosphatidylethanolamine，PE)，含量最少的是磷脂酰肌醇(phosphatidylinosital,PI)。磷脂、胆固醇和糖脂都是双嗜性分子。磷脂分子中的磷酸和碱基、胆固醇分子中的羟基以及糖脂分子中的糖链等亲水性基团分别形成各自分子中的亲水端，分子的另一端则是疏水的脂肪酸烃链。这些分子以脂质双层的形式存在于质膜中，亲水端朝向细胞外液或胞质，疏水的脂肪酸烃链则彼此相对，形成膜内部的疏水区。膜脂质双层中的脂质构成是不对称的，含氨基酸的磷脂(磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇)主要分布在膜的近胞质的内层，而磷脂酰胆碱的大部分和全部糖脂都分布在膜的外层。

膜蛋白

细胞膜蛋白质(包括酶)膜蛋白质主要以两种形式同膜脂质相结合：

细胞膜分内在蛋白和外在蛋白两种。内在蛋白以疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合，两端带有极性，贯穿膜的内外;外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。如载体、特异受体、酶、表面抗原。占20%～30%的表面蛋白质(外周蛋白质)以带电的氨基酸或基团——极性基团与膜两侧的脂质结合;占70%～80%的结合蛋白质(内在蛋白质)通过一个或几个疏水的α-螺旋(20～30个疏水氨基酸吸收而形成，每圈3.6个氨基酸残基，相当于膜厚度。相邻的α-螺旋以膜内、外两侧直链肽连接)即膜内疏水羟基与脂质分子结合。理论上，镶嵌在脂质层中的蛋白质是可以横向漂浮移位的，因而该是随机分布的;可实际存在着的有区域性的分布;(这可能与膜内侧的细胞骨架存在对某种蛋白质分子局限作用有关)，以实现其特殊的功能：细胞与环境的物质、能量和信息交换等。(Frye和Edidin1970年用发红光的碱性芯香红标记人细胞同用发绿光荧光素标记膜蛋白抗体标记离体培养的小鼠细胞一起培养，然后使它们融合，从各自分布，经过37℃40min后变为均匀分布。光致漂白荧光恢复法，微区监测)细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白(carrierprotein)和通道蛋白(channelprotein)。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ATP驱动的离子泵;有的则不需要能量，以协助扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。通道蛋白与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，所有通道蛋白均以协助扩散的方式运输溶质。

膜糖

膜糖和糖衣：糖蛋白、糖脂细胞膜糖类主要是一些寡糖链和多糖链，它们都以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂和糖蛋白;这些糖链绝大多数是裸露在膜的外面(非细胞质)一侧的。(多糖-蛋白质复合物，细胞外壳cellcoat)单糖排序上的特异性作为细胞或蛋白质的“标志、天线”—抗原决定簇(可识别，与递质、激素等结合。ABO血型物质即鞘氨醇上寡糖链不同。131AA+100糖残基)。

细胞膜功能

(1)分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境，膜的面积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能;

(2)屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过;

(3)选择性物质运输，伴随着能量的传递;

(4)生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。

(5)识别和传递信息功能(主要依靠糖蛋白)

(6)物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的转运功能实现的，其主要转运方式有以下四种。

被动运输：

(1)单纯扩散：脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧的扩散过程，称为单纯扩散。不耗能，不需要载体。如：水、尿素、二氧化碳等.

(2)协助扩散：非脂溶性物质在膜蛋白的帮助下，顺浓度差或电位差跨膜扩散的过程，称为协助扩散。不耗能，但是需要载体。协助扩散的三个特点：1、特异性：记忆中离子通道或载体一般只转运一种物质。2、饱和性：即当被转运物质增加到一定限度时，转运速率不再随之增加，这是由于离子通道或载体的数量有限的缘故。3、竞争性抑制：记忆中离子通道或载体同时转运两种或两种以上物质时，一种物质浓度增加，将削弱对另一种物质的转运。4.膜蛋白的分类：1.通道蛋白、2.门通道蛋白、3.特化蛋白(通过接触改变自身构象来进行转运)如：葡萄糖进入红细胞。

自由扩散和协助扩散都是顺浓度差进行的，细胞本身不消耗能量，均属于被动转运(被动运输)。

(3)主动运输：离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下，被逆浓度差或逆电位差的跨膜转运过程，称为主动转运(主动运输)。主动运输需要消耗大量热量并且需要载体。有选择透过性。如：碘进入海带、葡萄糖进入除红细胞以外的细胞。

(4)胞吞胞吐：是转运大分子或团块物质的有效方式。物质通过细胞膜的运动从细胞外进入细胞内的过程，称胞吞。包括吞噬和吞饮。液态物质入胞为吞饮，如小肠上皮对营养物质的吸收;固体物质入胞为吞噬，如粒细胞吞噬细菌的过程。胞吐是通过细胞膜的运动从细胞内派到细胞外的过程。细胞的代谢产物及腺细胞的分泌物都是以胞吐作用完成的，需要消耗能量。

(5)细胞膜的受体功能：受体是细胞识别和结核化学信息的特殊结构，其本质是蛋白质(糖蛋白)。

补充：(1)细胞是物质从无生命到有生命的最小单元(且不论病毒)，深度分析细胞的能量流动有助于了解生命物质与非生命物质的根本区别。(2)主动运输和被动运输属于穿膜运输，直接穿膜，仅限于小分子与离子。而入胞与出胞作用(内吞与外排)属于膜泡运输，不穿膜，限于大分子。

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