第1节物质跨膜运输的实例
知识点一、渗透作用
1、概念：水分子（或其他溶剂分子）透过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液扩散。
※扩散：指分子于存在的介质或容器中四处分散的趋势。分子运动受碰撞驱使，分子之间相互作用，向碰撞发生较少的区域运动。渗透是扩散的一种特殊形式。渗透作用与扩散作用的相同点：都是由单位体积分子数多的向单位体积分子数少的地方移动。不同点：渗透作用多指溶剂分子（主要是水分子）的移动，扩散作用多指溶质分子（如甘油等）或气体分子（如O2、CO2等），也可以是溶剂分子（如水、酒精）的运动。渗透作用必须通过半透膜，扩散作用可以不通过半透膜。如肺泡中的O2通过毛细血管壁细胞进入毛细血管通常称为扩散。
2、渗透作用发生的两个必备条件：（1）有半透膜；（2）半透膜两侧溶液存在浓度差。
3、常见渗透装置：①漏斗与烧杯组成的渗透装置；②“U”形管中间隔有半透膜。
4、常见半透膜：动物膀胱膜、玻璃纸、肠衣、鸡蛋的卵壳膜、花生种皮、鱼鳔等。
5、渗透作用发生中水分子净移动方向：低浓度溶液→高浓度溶液
6、理解渗透原理，明确原理的应用与探究方法：
（1）漏斗与烧杯渗透系统内的液面高度差与浓度差的关系
| 项目 | 漏斗内溶液M与烧杯内溶液N的浓度差 | 漏斗内液面b与烧杯内液面a的高度差 |
| 对应关系 | 增大 | 增大 |
| 不变 | 不变 | |
| 减小 | 减小 | |
| 应用 | 判断漏斗与烧杯内溶液的浓度大小：高度差为0，浓度相等；漏斗内液面高，M＞N；烧杯内液面高，则M＜N。判断漏斗与烧杯内溶液的高度差改变：先根据处理，确定浓度差的改变情况，若浓度差增大，则高度差增大；若浓度差减小，则高度差减小；若浓度差不变，则高度差不变。 | |
①溶质不同溶液中溶质的物质的量浓度大的一侧渗透压（溶剂分子跨膜运动存在的压力—渗透压）高，小的一侧渗透压低，水分子由低浓度一侧向高浓度一侧移动。如蔗糖溶液中蔗糖水解。
②注意半透膜两侧溶液中的溶质是否能透过半透膜。若不能，则半透膜两侧溶液只是高浓度一侧液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升高，最后两侧液面相平。
③半透膜两侧浓度不同的溶液中溶质不能透过半透膜的情况下，达到渗透平衡时，一般两侧溶液浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止水由低浓度一侧向高浓度一侧进一步渗透。
※补充说明：任何物质的浓度是指特定环境中一定体积内该物质的量。摩尔定义为mg表示的物质的摩尔质量。摩尔浓度指1L溶液中溶解的物质的摩尔数。1mol溶液存在的分子数为6.02×1023，也叫阿伏伽德罗常数。这也是标准温度和压力下，22.4L任何气体的分子数。
知识点二、动物细胞的吸水和失水
以红细胞为例，此实验中红细胞的细胞膜相当于半透膜。图示见课本60页图4-1。
知识点三、植物细胞的吸水和失水
1、成熟植物细胞所具备的发生渗透作用的两个条件：
（1）具有相当于半透膜的原生质层。
提示：①成熟的植物细胞所具有的液泡占据了细胞大部分空间，将细胞质连同细胞核挤成了一薄层，所以细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液。
②细胞壁是全透性的，伸缩性较小。
③原生质层应包括：细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质。
④原生质层与原生质体的区别：
原生质层：不包括细胞核和细胞液，一般我们对成熟的具有大液泡的植物细胞应用此概念。
原生质体：除去细胞壁后的具有生物活性的细胞结构，包括膜、质、核三部分，常用于植物体细胞杂交。
（2）原生质层两侧溶液具有浓度差。
2、成熟的植物细胞因渗透作用吸水和失水时发生的现象：质壁分离和质壁分离的复原。
（1）细胞液浓度＜外界溶液浓度
细胞液中水分进入外界溶液，细胞失水，细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩，但原生质层的伸缩性大，因而当细胞不断失水时，原生质层就与细胞壁逐渐分离开来，出现质壁分离。所以质壁分离是原生质层与细胞壁分离。
（2）细胞液浓度＞外界溶液浓度
外界溶液水分进入细胞液，细胞吸水，整个原生质层就会慢慢恢复成原来的状态，使植物细胞逐渐发生质壁分离复原。在植物细胞质壁分离复原过程中，细胞吸水速率的变化趋势是：随横坐标时间的延长，吸水速率逐渐下降。
（3）举例：某种植物的抗盐类型在盐碱地可正常生长，但普通类型在盐碱地生长不良。则说明抗盐类型的细胞液渗透压要高于普通类型的细胞液渗透压。而抗盐类型与普通类型的根本差异在于遗传信息的不同。
（4）在观察植物细胞质壁分离和复原的实验过程中，细胞液浓度的变化情况是：随横坐标时间的延长，先上升，后下降到开始时细胞液浓度对应的纵坐标处。
3、植物细胞在不同溶质、不同浓度的溶液中的变化
| 溶质类型 | 外界溶液浓度 | 现 象 | 实例 |
| 溶质不能被植物细胞吸收 | 低浓度溶液 | 吸水膨胀 | 蔗糖溶液等 |
| 等浓度溶液 | 不吸水也不失水 | ||
| 高浓度溶液 | 质壁分离（浓度过高，会失水死亡） | ||
| 溶质可被植物细胞吸收 | 低浓度溶液 | 吸水膨胀 | KNO3溶液、葡萄糖溶液等 |
| 等浓度溶液 | 随溶质的吸收而吸水膨胀 | ||
| 高浓度溶液 | 先质壁分离，后自动复原，也可因为浓度过高而失水死亡 |
★思考：将紫色洋葱在完全培养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。若在该实验过程中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系是？（答案：甲＞乙）因为质壁分离后置于蒸馏水中，细胞要吸水膨胀，且膨胀程度要大于正常水平，即细胞液浓度要低于正常浓度。
★思考：“将洋葱外表皮细胞放入4℃的蒸馏水中，细胞会吸水涨破。”这个说法是否正确？
答案：不正确。由于洋葱表皮细胞具有细胞壁，所以不会因为吸水而涨破。
知识点四、物质跨膜运输的其他实例：
1、实验过程：见课本63页。
2、实验结果：见课本文字描述和柱状图。
3、实验分析：
（1）水稻培养液中Ca2+、Mg2+浓度增高的原因：水稻吸收水分速度比吸收Ca2+、Mg2+的速度大。
（2）番茄培养液中的SiO44-浓度增高的原因：番茄几乎不吸收SiO44-。
4、实验结论：
（1）不同植物细胞对同一无机盐离子，同一植物细胞对不同无机盐离子的吸收均有差异，说明植物细胞对无机盐离子的吸收具有选择性。
（2）植物细胞在一段时间内吸水和吸收离子量不同，说明吸水和吸收离子是两个相对的过程。又如，根毛细胞处于质壁分离状态时，虽不能继续吸收水分，但仍能吸收矿质离子。
补充说明：①物质跨膜运输有些顺相对含量梯度，有些逆相对含量梯度，这取决于细胞生命活动的需要。②细胞对物质的吸收是有选择的。这种选择性具有普遍性。③植物根尖的成熟区是吸收水和无机盐（矿质元素离子）的主要部位，该部位的表皮细胞与功能相适应的结构特点是：细胞表面向外突起形成根毛和有大的液泡。
知识点五、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
1、选择透过性的理解：见课本页黑体字后面的文字。
2、选择透过性的结构基础是膜上的各种载体蛋白，因为不同膜上载体蛋白的种类和数量不同，因此膜在物质的输入与输出上表现出高度选择性。细胞死亡，膜的选择透过性丧失，成为全透性。
3、半透膜与选择透过性膜的区别：
半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜。它往往只让小分子物质透过，大分子物质则不能透过。半透膜不具有选择性，无生物活性，不是生物膜。
知识点六、探究—植物细胞的吸水和失水
1、实验原理：
（1）细胞液具有一定的浓度。（2）原生质层相当于一层半透膜。（3）当外界溶液与细胞液存在浓度差时，植物细胞会通过渗透作用的方式吸水或失水。又因为原生质层与细胞壁的伸缩性不同，因而出现了质壁分离和质壁分离复原。
2、材料用具：紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞（有大液泡）、质量浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液
3、实验步骤：
4、实验现象及结论：
（1）现象：当洋葱鳞片叶表皮细胞处于蔗糖溶液中：可见液泡变小，颜色加深，原生质层脱离细胞壁，细胞大小基本不变。
当洋葱鳞片叶表皮细胞处于清水中：可见液泡逐渐恢复原来大小，颜色变浅，原生质层恢复原来的位置，逐渐紧贴细胞壁，细胞大小基本不变。
（2）结论：外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水，出现质壁分离现象；外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水，出现质壁分离复原现象。
提示：将已发生质壁分离的细胞再置于较低浓度的蔗糖溶液中，观察到质壁分离复原，直到细胞体积稳定下来，这时对恢复原状的细胞来说，可以肯定的情况是：水分子出入细胞处于动态平衡。而不能说水分子不再出入细胞。可能的情况是：①细胞液和外界溶液浓度相同；②细胞液的浓度依然高于外界溶液浓度。
知识点七、植物细胞质壁分离与复原实验的拓展应用：
1、判断细胞死活：
（1）发生质壁分离与复原—活细胞；（2）不发生质壁分离—可能为死细胞；（3）发生质壁分离后不能复原—细胞失水过多死亡。
2、测定细胞液浓度范围
设置一组具有浓度梯度的蔗糖溶液，分别使用植物细胞镜检，细胞液的浓度范围是：未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的外界溶液的浓度范围。
3、比较不同植物细胞的细胞液浓度
为不同植物细胞设置同一浓度的蔗糖溶液镜检，比较（思考此处应比较什么数据？）刚发生质壁分离所需的时间，从而判断细胞液浓度。
4、比较未知浓度溶液的浓度大小
对处于未知浓度溶液中的同一植物的成熟细胞镜检，比较刚发生质壁分离所需的时间，判断溶液浓度的大小（时间越短，未知浓度溶液的浓度越大）。
5、验证原生质层与细胞壁伸缩性大小。
6、鉴别不同种类的溶液
成熟植物细胞处于浓度稍大于细胞液的溶液中。若只发生质壁分离，则外界溶液的溶质不能进入细胞，如蔗糖。若发生质壁分离后可自动复原，则外界溶液溶质可被细胞主动吸收到细胞内，如KNO3。注：质壁分离自动复原的出现也能证明细胞失水处于质壁分离状态时，仍能吸收矿质离子。细胞吸水和吸收矿质离子是两个相对的过程
课外补充说明：半透膜与渗透作用
植物细胞的吸水原理一直是中学生物植物代谢章节的重点和难点问题，也是大学植物生理学水分代谢章节的重点和难点。
1 半透膜的定义和种类
半透膜是指一类可以让小分子物质透过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。小分子和大分子的界定依膜的种类不同而划分范围不同。例如：对于鸡蛋膜来说，葡萄糖分子就是大分子物质；而对于透吸管来说葡萄糖是小分子物质；对于肠衣来说，碘及葡萄糖是小分子物质，而淀粉是大分子物质。在日常生活中，常见的半透膜有鸡蛋膜、鸡的嗉囊、鱼鳔、蚕豆种皮、玻璃纸、青蛙皮、动物膀胱、肠衣、蛋白质胶膜、火棉胶膜，以及其它一些可从生物体上剥离的薄膜类物质。
植物细胞具有细胞膜、液泡膜及在两膜之间存在着浓厚的原生质层，由于生物膜具有严格的选择透过性，因此可以将两层膜和原生质层合并理解为半透膜。活细胞内的生物膜只允许水分子自由通过，它所选择的离子、小分子物质可以通过，而其它的离子、小分子和大分子不能透过，是严格的半透膜。细胞丧失活力后生物膜的选择透过能力也丧失，因而只是一般的半透膜。
2 渗透作用的原理
2．1 水势
任何物质都具有能量，能量分为束缚能和自由能。束缚能是不能转化为用于作功的能量，而自由能是在温度一定的条件下可用于作功的能量，如分子的扩散、布朗运动等都是自由能作功的结果。
一种物质每mol的自由能就是该物质的化学势，是可用来衡量物质反应或转移所用的能量。1mol水分子所含的化学势我们简称为水势。在一个体系中，如果单位体积内能够进行自由运动的水分子越多，这种水溶液的水势越高；单位体积内能进行自由运动的水分子数越少，该溶液的水势越低。因此，纯水的水势最高，其它所有水溶液的水势都低于它。同温度一样，水势的绝对值不易测得，在实际运用中，规定纯水的水势为零，其它溶液的水势都是跟它相比较得出的数值。水势的单位是由水势的化学势（N.m/mol）除以水的偏摩尔体积(m3/mol)所得的值，即成压力单位(N/m2)。
溶液的水势与溶液中溶质分子数量和结构有关。同种溶液，溶质分子数量越多，溶液水势越低，如1mol/L的葡萄糖溶液水势比2mol/L葡萄糖溶液的水势低；不同溶质溶液的水势，水势除与溶质分子数量有关外，还与溶质分子的结构有关。例如同mol浓度的葡萄糖与蔗糖溶液相比较，由于蔗糖分子是由一分子的果糖和一分子的葡萄糖缩合而成，在分子内部一个分子的蔗糖比一分子的葡萄糖具有更多的亲水基团，因此，溶液具有更低的水势。
2．1 渗透作用
水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象，称为渗透作用。如图1所示，可以把漏斗内的蔗糖溶液称为内液，把烧杯内的溶液称为外液，这样整个装置就由内液、半透膜、外液构成了一个完整的渗透系统。在这个渗透系统中，两边的水分子是可以自由通过的，水分向哪边移动，决定于半透膜两边溶液中能够自由运动的水分子数目多少，即水势的高低。在单位表面积上，纯水能进行自由运动的水分子数比蔗糖溶液的多，因此，在单位时间、单位面积上，从外液通过半透膜进入内液的水分子数，显然比从内液通过半透膜进入外液的水分子数要多，一段时间后，内液的液面就会明显的上升,上升的最后高度为这个高度产生的静水压等于两边溶液的水势差。液面不会无上升。
2．3 植物细胞是一个渗透系统
一个成熟的植物细胞具有大液泡，植物的细胞间隙具有水分，可以理解为外液，细胞液为内液，这样，外液、细胞液和原生质层、细胞膜、液泡膜组成的半透膜就构成了一个完整的渗透系统。植物细胞能否从外界吸收水分，主要取决于细胞水势和外界环境的水势差。盐碱地之所以不适合植物生长，一个主要原因就是因为盐碱地水势太低，大对数甜土植物不能吸收水分所致。耐盐植物具有特殊的抗盐系统，所以能够在盐碱地或在海水中生长，如红树林植物。植物细胞是一个选择渗透系统可以通过细胞的质壁分离与复原实验得到证实。
植物细胞的水势由三部分组成：渗透势，压力势和衬质势。渗透势即细胞液的水势，一般小于零；压力势是由于细胞壁的存在而对细胞液造成压力引起的水势变化，一般大于零；衬质势是由于细胞内一些亲水性物质的存在而引起的自由水分子数减少引起的水势降低，一般小于零。由于细胞壁压力势的存在，植物细胞不会无的吸收水分而引起细胞破裂，动物细胞如血红细胞放于清水或者是低渗溶液中，就很容易引起细胞的破裂，这个原理在很多要求破碎细胞的实验中有应用，如进行细胞核型分析时。
2．4 疑难问题举例
一些中学教师问到这样一个问题：一个U形管底中间用半透膜隔开，膜两边分别装有等体积等浓度等高度的蔗糖（左边）和葡萄糖水溶液（右边），问一段时间后会有什么现象产生？
问题分析：如果是同mol浓度条件下，葡萄糖溶液的水势高于蔗糖溶液的水势，水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动左边液面会上升；如果是同质量百分比浓度，蔗糖比葡萄糖（含1H20）的mol浓度比是1：1.76,应该是哪边上升呢?为此,可以设计如下实验来证实（如图2），结果如表一。
表一 用水做外液，下面各种溶液为内液
溶液
| 时间 | 1mol/L葡萄糖： | 1mol/L蔗糖 | 1.76mol/L葡萄糖
|
| 4小时 | 最低 | 其次 | 最高 |
| 24小时 | 最低 | 最高 | 其次 |
| 48小时 | 最低（8cm） | 最高(28cm) | 其次(16cm) |
表二 用葡萄糖做外液1.76mol/L，蔗糖做内液1mol/L
| 4 小时 | 24小时 | 32小时 | 48小时 |
| 1厘米 | 2厘米 | 3.5厘米 | 4.5厘米 |
2．5 教学举例
根据渗透作用的原理，在教学中可以设计如下习题加深学生对渗透作用的理解：（1）已知A、B、C、D、E为按浓度梯度排列的蔗糖溶液，设计实验找出浓度最低那个溶液。（2） 利用活细胞的选择透过性原理测定种子活力（可提供染料如红墨水、碱性品红等）。（3）设计实验证明某种半透膜对不同物质的透性。
3 渗透作用的应用
半透膜和渗透作用的原理，在生活中有着广泛的应用。如在医学上给患尿毒症的病人做血液透析，就是利用半透膜将患者的血液与透析液隔开，使毒性物质被清除，缺乏的物质得到补充，以达到治疗的目的；在卫生理化检验技术上，可以利用透析法将不同大小的物质分开再进行检验。还有生物工程上酶的提取和分离；农业生产上种子活力的快速测定等都利用到了细胞的渗透作用原理。
第2节生物膜的流动镶嵌模型
知识点一、对细胞膜结构的探索历程
1、19世纪末，欧文顿所做的研究：
2、20世纪初，科学家所做的研究：
3、1925年，两位荷兰科学家所做的研究：
4、20世纪40年代，有学者推测：
5、20世纪50年代，罗伯特森的电镜观察：
6、20世纪60年代以后，新技术运用于生物膜的研究：
7、1970年，荧光染料标记鼠和人细胞表面的蛋白质分子，然后进行细胞融合进行的研究：有关荧光标记的另外一个实验：①用某种荧光染料标记动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。上述实验能够说明：①细胞膜具有流动性；②荧光染料能与细胞膜组成成分结合；③根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率。
8、1972年，桑格和尼克森提出了流动镶嵌模型：
知识点二、流动镶嵌模型的内容
1、基本结构：磷脂双分子层构成膜的基本支架。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。
糖被：位于细胞膜外表，由蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白构成。
功能：①消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护和润滑作用；②糖被与细胞表面的识别有密切关系。动物细胞表面糖蛋白的识别作用，好比是细胞与细胞之间，或者细胞与其他大分子之间，相互联络用的语言或文字。糖蛋白中糖链的糖基种类和数目、排列顺序和分支形式、糖链结合部位的差异等均构成了生物信号，是细胞间信息交流的“天线”。糖链一般由十几个单糖组成，可以是直链，也可以是支链。人的ABO血型就是依据红细胞细胞膜表面的糖蛋白来划分的，不同血型由于与蛋白质结合的糖的种类不同而不同。
糖脂：组成：
位置：
提示：由于膜的这些特点，因而膜两侧的分子性质和结构不同使得膜在结构上不是完全对称的。
2、生物膜的结构特点：具有一定的流动性。作为膜的基本支架的磷脂双分子层是轻油般的流体，这些脂质分子不停的作横向移动相互交换位置，具有流动性，构成膜的大多数蛋白质分子也是可以运动的。当然，有的蛋白质是不能运动的。如细胞膜上的通道蛋白（如离子通道）的跨膜部分是固定在膜上的，一般不运动。还有细胞膜内侧存在许多与细胞骨架相连的蛋白也可以认为是锚定在膜上不运动的。
流动性的实例：变形虫的变形运动；变形虫吞噬食物；白细胞吞噬病菌；胞吞、胞吐；细胞融合；植物细胞质壁分离和复原等。
思考：将酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物用磷脂制成的微球体包裹后，更容易运输到患病部位的细胞中，这是因为：磷脂双分子层是生物膜的基本支架，且具有一定的流动性。磷脂制成的微球体与细胞膜发生膜的融合。
3、生物膜的功能特点：选择透过性。
实验证据：（1）等量的两组花瓣（甲、乙）
甲组：浸泡于清水中。花瓣颜色不变，清水无色。 乙组：浸泡于稀盐酸中。花瓣褪色，溶液变红。
结论：细胞膜具有选择透过性。
实例1：蜜饯腌制过程中蔗糖进入细胞是细胞死亡，细胞膜失去选择透过性的结果。
实例2：实验室中鉴别细胞死活，常用“染色排除法”。例如，用台盼蓝染色，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不着色，从而判断细胞死活。该实验就是利用了细胞膜的选择透过性的功能特点。
（2）课本63页“资料分析”中的实验。
即用含不同无机盐离子的溶液培养不同植物，比较同一植物吸收不同离子及不同植物吸收同一离子的情况。
（3）植物细胞的质壁分离和质壁分离的复原。
第3节物质跨膜运输的方式
物质跨膜运输的方式主要分为两类：被动运输和主动运输
知识点一、被动运输：物质进出细胞时，顺浓度梯度的扩散。是离子和小的分子跨膜运输的方式。
1、自由扩散
（1）概念：
（2）物质运输（扩散）的方向：
（3）载体蛋白：
（4）细胞内化学反应释放的能量：
（5）实例：
（6）自由扩散的图示：要求会识别，会画。
（7）相关曲线：转运速率
0 细胞内外浓度差
曲线解读：
2、协助扩散
（1）概念：
（2）物质运输方向：
（3）载体蛋白：
（4）细胞内化学反应释放的能量：
（5）实例：葡萄糖进入红细胞是协助扩散，但这是一个特例。葡萄糖进入小肠绒毛上皮细胞、进入组织细胞为主动运输。另外，神经冲动在神经纤维上传导和突触的化学传递过程中的电压控制离子通道（Na+通道、K+通道）和受体耦联离子通道引起的离子运输也属于顺浓度梯度的协助扩散。
（6）协助扩散的图示：要求会识别，会画。
（7）相关曲线：转运速率
0 细胞内外浓度差
曲线解读：在一定浓度范围内，随着细胞内外浓度差的加大，物质转运速率加快，超过一定范围，物质转运速率不再随细胞内外物质浓度差的加大而加快，这时因素是载体蛋白数量。
载体蛋白补充说明：
载体蛋白是蛋白质，与被转运的物质有高度的结构特异性，被转运物质在膜的一侧浓度增加到一定程度时出现饱和现象。有竞争抑制的特点。因此，载体蛋白的种类和数量决定了进出细胞的物质种类和数量。不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数目不同。
思考：在培养某植物的溶液中加入某种负离子，结果发现某植物根细胞在吸收该种负离子的同时，对Cl-的主动吸收减少，而对K+的主动吸收并没有影响，原因是：该种负离子的载体蛋白和Cl-的相同。
知识点二、主动运输：也是离子和小的分子跨膜运输的方式。
1、概念：
2、物质运输方向：逆浓度梯度即低浓度→高浓度
※补充说明：逆浓度梯度的运输方式一定是主动运输，但主动运输有时也是顺浓度梯度的，如刚吃完饭肠道内葡萄糖的吸收。小肠绒毛上皮细胞吸收葡萄糖（GL）是Na+跟GL的协同转运（主动运输），在靠近毛细血管一侧由Na、K泵和葡萄糖的协助扩散系统不断地泵出Na+和使葡萄糖扩散入血。
3、载体蛋白：
4、细胞内化学反应释放的能量：
5、实例：小肠绒毛上皮细胞吸收Na+、K+、Ca2+、氨基酸、葡萄糖。动物细胞细胞膜上的Na、K泵（又叫Na、K—ATP酶）也是主动运输的典型例证。它不断消耗ATP提供的能量，将Na+泵出细胞的同时将K+泵入细胞（每次泵出3个Na+，泵入2个K+）。从而保持细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高的离子分布情况。神经元等可兴奋细胞在静息状态下产生的静息电位（用细胞微电极在细胞膜内、外两侧测得的电位差），以及在刺激作用下产生行使通讯功能的快速变化的膜电位—动作电位，均与Na、K泵参与细胞膜的离子跨膜运输有直接关系（详细内容将在必修3神经调节一节中学到）。此外，细胞膜上还有Ca2+泵和质子泵（H+）。
6、主动运输的图示：要求会识别、会画。
7、相关曲线：
（1） 转
运
速
率
0 细胞内呼吸作用强度
曲线解读：因素是载体蛋白的数量
（2）K+
吸
收
量
0
细胞内氧气浓度
曲线解读：①无氧呼吸也可以提供能量。②因素是载体蛋白的数量。
（3）细
胞
内
浓 细胞外浓度
度
0
时间
曲线解读：由于主动运输需要载体蛋白和消耗细胞内化学反应释放的能量（ATP），因而当载体饱和或能量供应不足时，主动运输就会减弱。
8、主动运输的生理意义：见课本71页—72页叙述。
知识点三、影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素：
1、影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
2、影响协助扩散的因素：（1）细胞膜内外物质的浓度差。（2）细胞膜上载体蛋白的种类和数量。
3、影响主动运输的因素：（1）细胞膜上载体蛋白的种类和数量。（2）能量：应该说影响细胞内产生能量的因素，均会影响主动运输，如氧气浓度、温度、抑制细胞呼吸的物质等。
知识点四、胞吞和胞吐
1、胞吞和胞吐都是针对大分子进出细胞的。被动运输和主动运输针对离子或小分子物质。胞吞和胞吐穿过的细胞膜的层数为0，需要消耗细胞能量，体现细胞膜具有一定的流动性的结构特点。
2、胞吞（内吞）：
（1）过程：见课本72页
（2）实例：如吞噬细胞吞噬病原体（人体的第二道防线）和抗原抗体复合物（人体的第三道防线）。
（3）吞噬泡进入细胞后可与细胞质内的溶酶体融合，将囊泡中的物质消化分解。
3、胞吐（外排）：将细胞内的分泌泡或其它某些膜泡中的物质通过细胞膜运出细胞。
（1）过程：形式上可看作与胞吞作用相反，过程中有高尔基体参与。
（2）实例：如分泌蛋白的合成和分泌；神经递质的储存和释放。
4、胞吞、胞吐的图示：要求正确识别。
※补充说明：胆固醇的跨膜转运：肝细胞合成的胆固醇→与磷脂、蛋白质形成复合物（低密度脂蛋白）→进入血液→与细胞表面的低密度脂蛋白受体特异性结合→通过内吞进入细胞→内吞泡以出芽方式形成小囊泡（运载受体）→返回细胞膜→受体重复使用→剩下的内吞泡与溶酶体融合→水解低密度脂蛋白→释放胆固醇和脂肪酸供细胞利用。此过程中，高尔基体与溶酶体的形成有关，并参与胞吞和胞吐。
★备课资源：细胞表面的信息天线—糖蛋白
细胞膜表面的糖蛋白在细胞生理活动和细胞间相互作用方面有许多重要功能，主要是分子识别、免疫反应、神经冲动的传递、激素受体和CAMP的代谢调节、血型抗原和酶的催化作用。
1、细胞识别：糖蛋白中糖链的单糖顺序是特定的，它像“指纹”一样，具有各种细胞的特征。这种分子密码可在细胞间建立识别关系，分子识别是细胞识别和细胞通讯的基础。细胞识别无论对于个体发生还是成体生命活动的维持都具有决定性意义。例如，同种生物间的受精决定于精子表面和卵细胞透明带糖蛋白糖结构的相互识别。细胞表面糖蛋白还参与早期胚胎发育过程中内细胞团和滋养层的形成及随后组织、器官形成过程中同类细胞在识别基础上发生的聚集。通过细胞迁移和生物识别，相同的细胞在一定部位聚集成团，最后发展为特定的器官。这些过程依赖于特异性的细胞识别和选择性的细胞粘合。糖蛋白的糖链就是细胞间识别和粘合的分子依据。
2、免疫反应：主要组织相容性抗原（MHC）是表达在脊椎动物有核细胞表面的一类糖蛋白分子，在人白细胞表面的MHC分子则称为HLA抗原，HLA抗原具有家族特征。HLA由一系列紧密连锁的基因编码，与人体特异性免疫应答和决定疾病易感性个体差异密切相关，在破坏表达外来抗原的靶细胞方面有重要作用，通过HLA配型能提高移植器官的存活率。对HLA的研究有助于提高成分输血的疗效，防止输血反应。实际上，免疫系统中多数分子都是糖蛋白，如细胞因子、补体、分化抗原、粘附分子等。这些糖蛋白在免疫过程中的抗原识别和清除、细胞粘附、淋巴细胞激活与凋亡、信号传递和内吞方面起重要作用。
3、神经冲动的传递：神经冲动在神经元之间和神经元与肌细胞之间传递时，需要通过神经递质的介导。而突触后膜和肌细胞的肌膜上的乙酰胆碱的受体，是由5-6个亚基组成的糖蛋白。
4、激素受体和CAMP的代谢调节作用：各种激素均能作用于特定的靶细胞，这是因为靶细胞具有该种激素的专一受体。大多数含氮激素，如胰岛素、肾上腺素、胰高血糖素、甲状腺激素等其受体就是存在于细胞膜上的糖蛋白。当激素分子作为一种信号（第一信使）与靶细胞上的受体结合后，就会激活细胞膜上的腺苷酸环化酶系统，在Mg2+存在的条件下，ATP转变为CAMP。CAMP作为第二信使，使胞内无活性的蛋白激酶转为有活性，从而激活磷酸化酶，引起靶细胞固有的、内在的反应：如腺细胞分泌，肌肉收缩与舒张、神经细胞出现电位变化、细胞通透性改变、细胞与分化以及各种酶反应等等。
5、血型抗原：在红细胞膜上存在血型糖蛋白，起到血型抗原的作用。人类的ABO血型是根据红细胞血型糖蛋白上的寡糖链的差异来确定的，一个糖基的变化就可导致血型的不同。血型糖蛋白是一种跨膜整合蛋白，它可把环境刺激信息穿膜传递到细胞中，影响着细胞的生长和活动。目前通过基因工程改变糖基转移酶而改变血型，已成为减少异体器官移植排斥的研究目标。
6、酶：有些细胞膜表面的糖蛋白具有酶的活性，例如小肠上皮细胞的游离端，其表面的一些糖蛋白是一些消化酶（如碱性磷酸酶、氨肽酶和二糖酶等），与消化有关。有些糖蛋白是消化碳水化合物或蛋白质的酶。
糖蛋白糖链的异常变化和感染、肿瘤、心血管疾病、肝病、糖尿病以及某些遗传病的发生、发展密切相关。特别是Ig（免疫球蛋白）糖链异常而产生的自身免疫疾病，如类风湿关节炎、IgA型肾病、系统性红斑狼疮等。
1985年日本东京大学的木幡阳教授发现类风湿病人IgA糖链中半乳糖低于正常人，使得IgA发生了构象变化，从而被人体作为异物产生抗体，在血管和关节部位出现免疫复合物的沉积，引发类风湿疾病。
糖蛋白与艾滋病：HIV外壳蛋白与宿主类似，可通过“糖生物学逃遁作用”逃避机体的防御体系，感染宿主细胞。此外，HIV还能合成一种特殊的糖链，具有很强的免疫抑制力，抑制人体杀伤细胞对病毒的免疫应答，引起人体自身免疫缺陷。
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