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细胞膜的思维导图【高中生物】

2018-1-23 11:55| 发布者: admin| 查看: 5838| 评论: 0

摘要:   细胞膜主要是由蛋白质构成的富有弹性的半透性膜,膜厚8-----10nm,外侧紧贴细胞壁。其主要功能是选择性地交换物质,吸收营养物质,排出代谢废物,分泌与运输蛋白质。  按组成元素分  构成细胞膜的成分有磷脂 ...

  细胞膜主要是由蛋白质构成的富有弹性的半透性膜,膜厚8-----10nm,外侧紧贴细胞壁。其主要功能是选择性地交换物质,吸收营养物质,排出代谢废物,分泌与运输蛋白质。


  按组成元素分


  构成细胞膜的成分有磷脂和糖蛋白。


  按组成结构分


  磷脂双分子层是构成细胞膜的的基本支架。细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,含有少量糖类。其中部分脂质和糖类结合形成糖脂,部分蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。


  化学组成


  细胞膜主要由脂质(主要为磷脂)、蛋白质和糖类等物质组成;其中以蛋白质和脂质为主。在电镜下可分为三层,即在膜的靠内外两侧各有一条厚约2.5nm的电子致密带,中间夹有一条厚2.5nm的透明带,总厚度约7.0~7.5nm左右这种结构不仅见于各种细胞膜,细胞内的各种细胞器膜如:线粒体、内质网等也具有相似的结构。


  细胞膜有重要的生理功能,它既使细胞维持稳定代谢的胞内环境,又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜通过胞饮作用(pinocytosis)、吞噬作用(phagocytosis)或胞吐作用(exocytosis)吸收、消化和外排细胞膜外、内的物质。在细胞识别、信号传递、纤维素合成和微纤丝的组装等方面,质膜也发挥重要作用。有些细胞间的信息交流并不是靠细胞膜上的受体来实现的,比如某些细胞分泌的甾醇类物质,这些物质可以作为信号,与其他细胞进行信息交流,但是这些物质并不是和细胞膜上的受体结合的,而是穿过细胞膜,与细胞核内或细胞质内的某些受体相结合,从而介导两个细胞间的信息交流的!所以说细胞膜的生理作用并不是很大,只是用来保护细胞。


  概述


  细胞膜把细胞包裹起来,使细胞能够保持相对的稳定性,维持正常的生命活动。此外,细胞所必需的养分的吸收和代谢产物的排出都要通过细胞膜。所以,细胞膜的这种选择性的让某些分子进入或排出细胞的特性,叫做选择渗透性。这是细胞膜最基本的一种功能。如果细胞丧失了这种功能,细胞就会死亡.。


  细胞膜除了通过选择性渗透来调节和控制细胞内,外的物质交换外,还能以"胞吞"和"胞吐"的方式,帮助细胞从外界环境中摄取液体小滴和捕获食物颗粒,供应细胞在生命活动中对营养物质的需求。细胞膜也能接收外界信号的刺激使细胞做出反应,从而调节细胞的生命活动。细胞膜不单是细胞的物理屏障,也是在细胞生命活动中有复杂功能的重要结构。


  镶嵌性


  磷脂双分子层和蛋白质的镶嵌面;或按二维排成相互交替的镶嵌面;


  蛋白质极性


  膜内在性蛋白质的极性区突向膜表面,非极性部分埋在双层内部;


  流动性


  细胞膜是由磷脂双分子层和镶嵌、贯穿在其中及吸附在其表面的蛋白质组成的,磷脂双分子层疏水的尾部在内,亲水头部在外。磷脂由分子层构成了膜的基本支架,这个支架不是静止的。磷脂双分子层是轻油般的液体,具有流动性.蛋白质分子有的镶在磷脂分子层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的横跨整个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。 比较经典的证明是用仙台病毒介导完成不同小鼠染色细胞的融合,一段时间后,红与绿是均匀点状分布于细胞膜周围,说明膜是具有流动性的.


  磷脂分子的流动性受着一些因素的影响,主要影响因素有:


  ①温度:在一定温度下,磷脂分子从液晶态(能流动具有一定形状和体积的物态)转变为凝胶状(不流动)的晶态。这一能引起物相变化的温度称为相变温度。当环境温度在相变温度以上时,细胞膜磷脂分子处于流动的液晶态;而在相变温度以下时,则处于不流动的晶态。细胞膜磷脂分子相变温度越低,细胞膜磷脂分子流动性就越大;反之,相变温度越高,细胞膜磷脂分子的流动性也就越小。


  ②细胞膜磷脂分子的脂肪酸链:饱和程度高的脂肪酸链因紧密有序地排列,因而流动性小;而不饱和脂肪酸链由于不饱和键的存在,使分子间排列疏松而无序,相变温度降低,从而增强了膜的流动性。所以细胞膜也具有流动性。脂肪酸链的长度对细胞膜磷脂分子的流动性也有影响:随着脂肪酸链的增长,链尾相互作用的机会增多,易于凝集(相变温度增高),流动性下降。


  ③胆固醇:胆固醇对细胞膜磷脂分子流动性的调节作用随温度的不同而改变。在相变温度以上,它能使磷脂的脂肪酸链的运动性减弱,从而降低细胞膜磷脂分子的流动性。而在相变温度以下时,胆固醇可通过阻止磷脂脂肪酸链的相互作用,缓解低温所引起的细胞膜磷脂分子流动性剧烈下降。


  ④卵磷脂/鞘磷脂比值,比值越高,膜流动性越大


  ⑤脂双层中嵌入的蛋白质越多,膜流动性越小


  除以上因素外,细胞膜磷脂分子与膜蛋白的结合方式、环境中的离子强度、pH值等都会影响细胞膜磷脂分子的流动性。


  膜脂的流动是造成细胞膜流动的主要因素,概括起来,膜脂的运动方式主要有四种。


  ① 侧向扩散(lateral diffusion);


  ② 旋转运动(rotation);


  ③ 伸缩运动(flex);


  ④ 翻转扩散(transverse diffusion), 又称为翻转(flip-flop)


  ⑤ 左右摆动


  ⑥ 旋转异构运动


  膜蛋白的运动 由于膜蛋白的相对分子质量较大,同时受到细胞骨架的影响,它不可能象膜脂那样运动。主要有以下几种运动形式:


  ① 随机移动 有些蛋白质能够在整个膜上随机移动。移动的速率比用人工脂双层测得的要低。


  ② 定向移动 有些蛋白比较特别,在膜中作定向移动。例如,有些膜蛋白在膜上可以从细胞的头部移向尾部。


  ③ 局部扩散 有些蛋白虽然能够在膜上自由扩散,但只能在局部范围内扩散。


  相变性


  随着环境条件的变化,脂质分子的晶态和液晶态是互变的;


  更新态


  在细胞中,膜的组分处于不断更新的状态;


  不对称性


  细胞质膜的不对称性是指细胞质膜脂双层中各种成分不是均匀分布的,包括种类和数量的不均匀。膜的主要成分是蛋白、脂和糖,膜的不对称性主要是指这些成分分布的不对称以及这些分子在方向上的不对称。膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性。保证了生命活动的高度有序性。


  通透性


  物质通过生物半透膜的难易程度。生物半透膜对体内某些分子的通透性大致可分为以下三种情况:自由通过的有水分子;可以透过的有葡萄糖、氨基酸、尿素、氯离子等;不易透过的有蛋白质、钠、钾等。通透性的存在,对细胞内外水的移动,各种物质的交换,酸碱度和渗透压的维持,均有着重要的生理意义。在某些病理情况下(如过敏、创伤、烧伤、缺氧等),由于破坏了生物半透膜的正常结构和功能,使其通透性增加,结果发生组织水肿等反应。


  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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