试卷为双语(马来文/英文);课程以英语授课。

质膜的结构(流动镶嵌模型)

质膜是嵌有蛋白质的磷脂双分子层,以流动镶嵌模型描述,具有选择透过性,可控制物质进出细胞。

每个细胞都被质膜包裹。它不是坚硬的壁,而是一层薄而柔韧的边界,控制物质在细胞与周围环境之间的移动。

质膜太薄,在光学显微镜下无法看清其细节,因此用流动镶嵌模型来描述它的排列。这个模型解释了物质穿越质膜的方式,扩散、渗透、协助扩散与主动运输,究竟如何进行,这正是本章的核心。

组成与功能

部分功能
磷脂双分子层构成膜柔韧的基本结构;亲水头部朝外,疏水尾部朝内
通道蛋白形成充水的孔道,让特定离子或水溶性分子经协助扩散通过
载体蛋白结合特定分子并改变形状以把它运过膜,经协助扩散或主动运输
糖蛋白带碳水化合物链的蛋白质;作为受体并帮助细胞相互识别
糖脂带碳水化合物链的脂质;有助于细胞识别并稳定膜
胆固醇位于磷脂之间,帮助维持膜的稳定与适当的流动性

结构如何与功能相配

流动镶嵌模型的每个组成部分都为膜控制物质交换的职责作出贡献。

  • 磷脂双分子层,内部的疏水尾部对水溶性物质形成屏障,而氧气、二氧化碳等小型不带电分子能直接穿过,使膜具有选择透过性。
  • 通道蛋白与载体蛋白,它们为特定离子与葡萄糖等较大分子提供一条本来无法穿越双分子层的通路,使细胞能精确控制哪些物质进出。
  • 流动、可移动的膜层,磷脂与蛋白质能横向移动,因此膜足够柔韧、能改变形状,使白细胞得以吞噬细菌、囊泡得以与膜融合。
  • 糖蛋白与糖脂上的碳水化合物标记,它们作为受体与识别位点,使细胞与激素能相互辨认。
  • 磷脂之间的胆固醇,它维持膜的稳定与适当的流动性,使膜既不渗漏也不至于过于僵硬。

相关过程

质膜的结构解释了物质穿越它的每一种方式。小型不带电分子沿浓度梯度经扩散直接穿过磷脂双分子层,水则经渗透穿过。

离子与葡萄糖等较大的水溶性分子无法穿过双分子层,因此经通道蛋白或载体蛋白以协助扩散通过,仍沿浓度梯度且不耗能。

当细胞需要逆浓度梯度运送物质时,载体蛋白利用 ATP 以主动运输把它泵过膜,正如根细胞吸收矿物离子那样。膜的柔韧性还使大颗粒能被整个摄入:膜折叠包裹它们形成囊泡,即内吞作用,其中包括白细胞对细菌的吞噬作用。

这些过程在物质穿越质膜的移动一章中学习。

常见标注错误

例题与参考答案

题目(试卷二 A 部分风格):图 N 显示质膜。层 G 是两排分子,每个分子有一个圆头和两条尾;结构 H 横跨该层,中间有一条通道。

(a) 说出层 G 与结构 H 的名称。[2 分] (b) 氧气经 G 穿过膜,但葡萄糖经 H 穿过。

解释这一差异。[3 分] (c) 根细胞从比其细胞质更稀的土壤中吸收钾离子。

说出该过程的名称,并说明为什么它需要 H 和能量。[2 分]

参考答案:(a) G 是磷脂双分子层;H 是通道(或载体)蛋白。(b) 氧气是小型不带电分子,因此能直接扩散穿过磷脂双分子层;葡萄糖较大且水溶,无法穿过双分子层,必须经蛋白质以协助扩散通过。

(c) 该过程是主动运输;离子逆浓度梯度移动,因此需要载体蛋白ATP(能量)把它们泵入。

评分说明:(b) 部分的分给氧气小/不带电所以扩散穿过双分子层,以及葡萄糖较大所以需要蛋白质这两点。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

什么是流动镶嵌模型?
流动镶嵌模型把质膜描述为柔韧、流动的磷脂双分子层,其中散布着能在膜内横向移动的蛋白质。磷脂构成了膜的基本结构,而蛋白质则充当通道、载体和受体,使膜呈现出镶嵌般的斑驳图案。
为什么说质膜具有选择透过性?
质膜让小型不带电分子直接扩散穿过磷脂双分子层,但会限制较大或带电的分子,除非它们通过特定的通道蛋白或载体蛋白。这种对可通过物质的选择性控制,使质膜既非完全开放,也非完全封闭,而是具有选择透过性。
物质究竟如何穿越质膜?
氧气与二氧化碳等小型不带电分子直接扩散穿过磷脂双分子层,水则经渗透穿过。离子与葡萄糖等较大分子在沿浓度梯度移动时经通道蛋白或载体蛋白以协助扩散通过,逆梯度移动时则经使用 ATP 的主动运输通过。当柔韧的膜折叠包裹大颗粒形成囊泡时,大颗粒可被整个摄入。

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