细胞膜的功能

1．将细胞与外界环境分隔开（细胞的界膜）
(1)膜的出现——生命起源中至关重要的阶段。
(2)细胞膜使细胞成为一个相对独立的系统，保障了细胞内部环境的相对稳定。
2．控制物质进出细胞。行使控制物质进出功能的物质主要是细胞膜上的蛋白质。
3．进行细胞间的信息交流。实行细胞间的信息交流的物质是细胞膜上的糖蛋白。
细胞间的信息交流的方式主要有三种：
(l)-些细胞（如分泌细胞）分泌一些物质如激素，通过血液的传递，运送到作用部位的细胞（靶细胞），被靶细胞的细胞膜上的受体（成分为糖蛋白）识别，引起靶细胞的生理反应。例如胰岛素，性激素等的调节。
(2)相邻两个细胞的细胞膜接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞。例如精子和卵细胞的识别结合。
(3)高等植物细胞间的识别主要通过细胞间的胞间连丝来实现。

植物细胞壁的成分和功能

1．位置：位于植物细胞膜外面。
2．主要成分：纤维素和果胶。
3．功能
(1)支持：细胞壁具有较坚韧的支撑性，维持细胞稳定的形态。
(2)保护。
知识拓展：

1、病毒、病菌和一些有害物质也能进入细胞内，体现了细胞膜对物质进出细胞的控制作 用具有相对性。
2、细胞膜控制物质进出细胞的能力是活细胞才具有的，死细胞的细胞膜不能控制物质的出入。
3、物质能否通过细胞膜，是根据细胞生命活动的需要，并不完全取决于物质分子的大小。
例   取细胞膜上糖蛋白成分相同的两种海绵动物，将其细胞都分散成单个后混合培养，发现这两种细胞能够结合在一起；但将细胞膜上糖蛋白成分不相同的两种海绵动物的细胞分散后，混合培养，会发现这两种细胞不能结合在一起。这一实验现象说明细胞膜上的糖蛋白与什么功能有关(  )
A．细胞间的相互识别
B．细胞间的免疫作用
C．细胞的分泌作用
D．细胞间物质交流
答案A
4、细胞壁的透性：全透性。
5、不同种类的细胞，细胞壁成分不同： 水绵一纤维素和果胶， 细菌一肽聚糖， 真菌一几丁质。
6、用纤维素酶除掉细胞壁的植物细胞不再保持原来的形态，将这样的细胞放置在清水中时，它会像红细胞一样吸水破裂。从这一事实可得出以下结论：细胞壁具有机械支持和保护作用，并能维持细胞正常形态。
例    能使高等植物细胞壁和细胞膜结构均破坏的一组酶是(  )
A．淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶
B．纤维素酶、果胶酶、蛋白酶
C．果胶酶、溶菌酶、纤维素酶
D．磷脂酶、淀粉酶、蛋白酶
答案B
7、控制物质进出细胞的功能使细胞具有选择透过性。加热煮熟的玉米种子细胞死亡，细胞膜失去了选择透过性，红墨水中的色素大分子物质就可以大量进入胚细胞，而使胚细胞呈红色，相反正常玉米种子胚细胞则不会呈红色。
8、行使细胞间信息交流的物质是细胞膜上的糖蛋白。
例   研究发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解。它证明了(   )
A．构成细胞膜的物质是脂质和蛋白质
B．细胞膜具有流动性
C．磷脂双分子是细胞膜的基本骨架
D．组成细胞膜的物质中有脂质
答案D

物质跨膜运输的方式：

1、被动运输：物质进出细胞是顺浓度梯度的扩散，叫做被动运输，包括自由扩散和协助扩散。
（1）自由扩散：物质通过简单的扩散进出细胞的方式。(如：O₂)
（2）协助扩散：进出细胞的物质借助载蛋白的扩散方式。(葡萄糖进出细胞的方式)
2、主动运输：有能量消耗，并且需要有载体的帮助进出细胞的方式。(小分子物质、离子)
3、胞吞和胞吐：大分子颗粒物质进出细胞的方式。
物质进出细胞方式的比较：

1、小分子和离子进出细胞的方式

物质出入细胞的方式	被动运输		主动运输
	自由扩散	协助扩散
运输方向	高浓度到低浓度	高浓度到低浓度	低浓度到高浓度
是否需要载体	不需要	需要	需要
是否消耗能量	不消耗	不消耗	消耗
举例	O2、CO2、H2O、甘油乙醇、苯等出入细胞	红细胞吸收葡萄糖	小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等

2、大分子物质和颗粒进出细胞的方式
 

(2)结构基础：细胞膜的流动性。
(3)条件：二者都需要消耗能量。
易错点拨：

1、上表中“高浓度”“低浓度”是指运输的离子或小分子本身的浓度，而不是它们所处溶液的浓度。
2、被动运输的动力来自于细胞内外物质的浓度差，主动运输的动力来自ATP。
3、胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性。胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量供应，如果分泌细胞中的ATP合成受阻，则胞吐不能继续进行。
4、载体是细胞膜上的一种蛋白质，不同物质分子的运输载体不同，即载体具有专一性，不同生物细胞膜上的载体的种类和数目不同。
5、在低浓度时，物质通过细胞膜的速度，协助扩散要比自由扩散快得多，这是由于细胞膜上有载体蛋白能与特定的物质结合。
6、主动运输能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的物质，排出代谢所产生的废物和对细胞有害的物质，是一种对生命活动来说最重要的物质运输方式。
7、抑制某载体蛋白活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响。
8、若抑制呼吸作用，所有以主动运输跨膜的物质运输都会受到抑制。

知识拓展：

一、影响物质跨膜运输的因素
1.自由扩散中物质运输速率和浓度梯度的关系
 
(1)甲图中物质从浓度高的一侧通过细胞膜向浓度低的一侧转运，不消耗能量也不需载体协助，所以此图是指物质通过细胞膜时的自由扩散过程。
(2)可以预测，甲图中随着细胞膜外物质浓度的降低，自由扩散的速率会越来越慢。
(3)甲图中箭头表示当细胞外物质的浓度高于细胞内时的物质转运方向。
(4)乙图表示物质的运输速率与物质浓度差呈正比关系，说明自由扩散过程只受物质浓度差的影响。

2．协助扩散中物质运输速率和浓度梯度的关系
 
(1)A图代表协助扩散过程，物质从高浓度向低浓度转运，不消耗能量，但需要载体蛋白协助。
(2)可以预测，A图中物质转运速率会受细胞膜上载体蛋白的制约，如B图ab段，即物质浓度再大，物质运输速率也不再增加。
(3)B图Oa段随浓度的升高，物质运输速率逐渐加快，说明此段的限制因素是物质浓度梯度，而载体蛋白是充足的。

 3．主动运输中物质的运输速率与氧分压的关系

(1)由A图可判断为主动运输，因为此物质的运输是由低浓度到高浓度，并且需要能量和载体蛋白。
(2)B图中，a点表示氧气浓度为零时，也可发生主动运输（所需能量来自无氧呼吸）；ab段表示随氧分压的升高，物质运输速率逐渐增加，此时，限制物质运输速率的直接因素是能量；bc段随氧分压的升高，物质运输速率不再增加，此时限制物质运输速率的直接因素是细胞膜上载体蛋白的数量。
(3)由C图可知，主动运输中物质运输的方式既可逆浓度梯度，也可顺浓度梯度。

二、物质跨膜运输层数的分析判断
1．物质在细胞内不同细胞器之间的跨膜分析
(1)线粒体与叶绿体之间的跨膜 O₂ 由产生场所到利用场所共跨4层膜。
(2)分泌蛋白形成过程中的跨膜问题
①内质网上核糖体合成肽链后，肽链直接进入内质网中加工，不跨膜；
②蛋白质在内质网中完成初步加工后，经“出芽”形成囊泡与高尔基体融合，不跨膜；
③高尔基体对蛋白质进一步加工后，成熟蛋白也以囊泡形式分泌，并与细胞膜融合，以胞吐方式分泌出细胞，整个过程均不跨膜。
2．血浆、组织液等内环境与细胞之间的跨膜分析
(1)几种由单层细胞形成的结构人体中有很多由单层细胞构成的管状或泡状结构，如毛细血管、毛细淋巴管、小肠绒毛、肺泡、肾小球和肾小管等，这些非常薄的结构有利于物质交换，物质透过这些管壁或泡壁时，要经过两层细胞膜。
(2)物质由血浆进入组织液的跨膜葡萄糖、氧气等物质从血浆进入组织液，经过组织处的毛细血管，至少要跨毛细血管壁（一层上皮细胞，共2层细胞膜）。
(3)物质由组织液进入细胞的跨膜物质由组织液进入细胞的跨膜，要分析该物质具体在细胞中被利用的场所，然后计算出跨膜层数。如葡萄糖利用的场所是细胞质基质，因此组织液中的葡萄糖只跨 1层膜，进入细胞质基质即被利用。氧气利用的场所在线粒体内膜上，它要跨3层膜，进入线粒体中被利用。
3．体外环境与血浆之间的跨膜分析
(l)物质由体外环境（肺泡、小肠等）进入血浆，至少要跨1层上皮细胞和1层毛细血管壁细胞，即要跨4层膜，才能进入到血浆中。
(2)物质进入血浆后，由循环系统转运到全身各处，该过程不是跨膜。

例   外界空气中0：进人人体细胞中被利用，至少要穿过的生物膜层数是(   )
A．5层  B．10层  C．11层  D．12层
思路点拨：氧气经过肺泡壁细胞（2层膜）+肺部毛细血管壁细胞（2层膜）+红细胞进和出（2层膜）+组织处毛细血管壁细胞（2层膜）+组织细胞膜（1层膜）+线粒体（2层膜） =11层。答案C

生物膜结构的探索历程：

1、19世纪末，欧文顿发现凡是可以溶于脂质的物质，比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞，于是他提出：膜是由脂质组成的。
2、20世纪初，科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，化学分析表明，膜的主要成分是脂质和蛋白质。
3、1925年，两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气一水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2倍。由此他们得出的结论是细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
4、1959年，罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗一亮一暗的三层结构，并大胆地提出生物膜的模型是所有的生物膜都由蛋白质--脂质--蛋白质三层结构构成，电镜下看到的中间的亮层是脂质分子，两边的暗层是蛋白质分子，他把生物膜描述为静态的统一结构。
5、1970年，科学家用荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验，以及相关的其他实验证据表明细胞膜具有流动性。
6、1972年，桑格和尼克森提出的为流动镶嵌模型大多数人所接受。

生物膜的流动镶嵌模型：

1、生物膜的流动镶嵌模型图解：
 

①糖蛋白（糖被）：细胞识别、保护、润滑、免疫等。
②蛋白质分子：膜功能的主要承担着。
③磷脂双分子层：构成膜的基本支架。
2、基本内容
(1)脂质：构成细胞膜的主要成分是磷脂，磷脂双分子层构成膜的基本骨架。
①磷脂分子的状态：亲水的“头部”排在外侧，疏水的“尾部”排在内侧。
②结构特点：一定的流动性。
(2)蛋白质：膜的功能主要由蛋白质承担，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质的含量越高，种类越多。
①蛋白质的位置：有三种。镶在磷脂双分子层表面；嵌入磷脂双分子层；贡穿于磷脂双分子层。
②种类： a．有的与糖类结合，形成糖被，有识别、保护、润滑等作用。 b．有的起载体作用，参与主动运输过程，控制物质进出细胞。 c．有的是酶，起催化化学反应的作用。
(3)特殊结构——糖被
①位置：细胞膜的外表。
②本质：细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白。
③作用：与细胞表面的识别有关；在消化道和呼吸道上皮细胞表面的还有保护和润滑作用。
(4) 细胞膜的特征：
①结构特征：具有一定的流动性。
②功能特征：具有选择透过性。
细胞膜的流动性与选择透过性的区分方法：

1．结构特点：具有一定的流动性。
（1）原因：膜结构中的蛋白质分子和脂质分子是可以运动的。
（2）表现：变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞、胞吐及载体对相应物质的转运等。
（3）影响因素：主要受温度影响，适当温度范围内，随外界温度升高，膜的流动性增强，但温度超过一定范围，则导致膜的破坏。
2．功能特性：具有选择透过性。
（1）表现：植物根对矿质元素的选择性吸收，神经细胞对K⁺的吸收和对Na⁺的排出，肾小管的重吸收和分泌，小肠的吸收等。
（2）原因：遗传性决定载体种类、数量决定选择性。
3．二者的区别与联系
（1）区别：流动性是细胞膜结构方面的特性，选择透过性体现了细胞功能方面的特性，主动运输能充分说明选择透过性。
（2）联系：细胞膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础。因为只有细胞膜具有流动性，细胞才能完成其各项生理功能，才能表现出选择透过性。相反，如果细胞膜失去了选择透过性，细胞可能已经死亡了。
易错点拨：

1、位于细胞膜外侧面的糖蛋白形成糖被，它是识别图中细胞膜内外侧的标志。
2、载体蛋白属于嵌入或贯穿磷脂双分子层的蛋白质。载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时，细胞吸收该物质的速度不再随物质的浓度增大而增大。
3、磷脂双分子层数、生物膜层数与磷脂分子层数：磷脂双分子层数=生物膜层数=磷脂分子层数的一半 。

例  血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解，需要穿过几层磷脂分子(   )
A．5层  B．3层   C.6层   D．4层
思路点拨：葡萄糖首先要穿过毛细血管壁进入组织液，至少要跨毛细血管壁的一层上皮细胞，即穿过2层细胞膜，再进入组织细胞共穿过3层细胞膜，生物膜都是由磷脂双分子构成，故本题穿越的磷脂分子层数是6。答案C

神经冲动的产生和传导：

1、神经元：是一种高度特化的细胞，是神经系统的基本结构和功能单位之一，它具有感受刺激和传导兴奋的功能。神经细胞呈三角形或多角形，可以分为树突、轴突和胞体这三个区域。


2、神经元按照用途分为三种：传入神经，传出神经，和连体神经。
3、根据神经元的功能又可分：
①感觉神经元（sensoryneuron），或称传入神经元（afferentneuron）多为假单极神经元，胞体主要位于脑脊神经节内，其周围突的末梢分布在皮肤和肌肉等处，接受刺激，将刺激传向中枢。
②运动神经元（motorneuron），或称传出神经元（efferentneuron）多为多极神经元，胞体主要位于脑、脊髓和植物神经节内，它把神经冲动传给肌肉或腺体，产生效应。
③中间神经元（interneuron），介于前两种神经元之间，多为多极神经元。动物越进化，中间神经元越多，人神经系统中的中间神经元约占神经元总数的99%，构成中枢神经系统内的复杂网络。
4、兴奋在神经纤维上的传导：以电信号的形式沿着神经纤维的传导是双向的；
静息时膜内为负，膜外为正（外正内负）；
兴奋时膜内为正，膜外为负（外负内正），兴奋的传导以膜内传导为标准。



5、兴奋在神经元之间的传递——突触
（1）突触的结构：

突触小体中有突触小泡，突触小泡中有神经递质，神经递质只能由突触前膜释放到突触后膜，使后膜产生兴奋（或抑制）所以是单向传递。（突触前膜→突触后膜，轴突→树突或胞体）
（2）从结构上来说，突触可以分为两大类：
 A．轴突——树突表示为：
B．轴突——细胞体表示为：

（3）兴奋在神经元之间的传递

a、神经递质移动方向：突触小泡→突触前膜（释放递质）→突触间隙→突触后膜。
b、神经递质的种类：乙酰胆碱、多巴胺等。
c、神经递质的去向：迅速地分解或被重吸收到突触小体或扩散离开突触间隙，为下一次兴奋做好准备。
d、受体的化学本质为糖蛋白。
e、神经递质的释放过程体现了生物膜的结构特点——流动性。
f、传递特点：单向性，神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜，引起下一个神经元的兴奋或抑制。
g、在突触传导过程中有电信号→化学信号→电信号的过程，所以比神经元之间的传递速度慢。
兴奋在神经纤维上的传导与突触传递的比较：

	过程	特点	速度
神经纤维	刺激→电位差→局部电流→未兴奋区	双向传导	快
神经细胞间	突触小体→突触小泡→递质→突触（前膜→间隙→后膜）→下一个神经细胞的树突或细胞体	单向传递	慢

知识点拨：

1、在膜外，兴奋传导方向与局部电流方向相反。在膜内，兴奋传导方向与局部电流方向相同。
2、在一个神经元内有一处受到刺激产生兴奋，迅速传至整个神经元细胞，即在该神经元的任何部位均可测到生物电变化。
3、判断突触前膜、突触后膜的方法已知突触结构图时，膜内有突触小泡，则该膜为突触前膜，否则为后膜。
4、神经递质作用效果有两种：促进或抑制。递质释放的过程为胞吐，由突触后膜（下一神经元的细胞体或树突部分）糖蛋白识别。
 知识拓展：

一、电流表指针偏转方向与次数的判断
1．在神经纤维上

(1)刺激a点，b点先兴奋，d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点(bc=cd)，b点和d点同时兴奋，电流计不发生偏转
2．在神经元之间

(1)刺激b点，由于兴奋在突触间的传递速度小于在神经纤维上的传导速度，a点先兴奋，d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点，兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d 点可兴奋，电流计只发生一次偏转。
二、兴奋的传导方向、特点的分析判断与设计
1．兴奋在完整反射弧中的传导方向判断与分析由于兴奋在神经元之间的传递是单向的，导致兴奋在完整反射弧中的传导也是单向的，只能由传入神经传人，由传出神经传出。
2．兴奋传导特点的设计验证

(1)验证冲动在神经纤维上的传导方法设计：电刺激图①处，观察A的变化，同时测量②处的电位有无变化。结果分析：若A有反应，且②处电位改变，说明冲动在神经纤维上的传导是双向的；若A有反应而②处无电位变化，则说明冲动在神经纤维上的传导是单向的。
(2)验证冲动在神经元之间的传递方法设计：先电刺激图①处，测量③处电位变化：再电刺激③处，测量①处的电位变化。结果分析：若两次实验的检测部位均发生电位变化，说明冲动在神经元间的传递是双向的；若只有一处电位改变，则说明冲动在神经元间的传递是单向的。