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新高中基礎生物學（第二版） 牛津大學出版社 2014

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3 物質穿越細胞膜的活動

3.1 細胞膜（課本 1A，p. 3-3）

A 細胞膜的結構（課本 1A，p. 3-3）

� 辛格 (Singer) 和尼可 (Nicolson) 在 1972 年提出(1) ________________________

(fluid mosaic model)，指出：

- 細胞膜由(2) _______________ 和(3) _______________ 構成。

- 磷脂分子以(4) _______________ 的形式排列，蛋白質分子(5) _______________

在磷脂分子之間。

解 釋

流動 磷脂分子可以在細胞膜中作(6) _______________ 移動。

鑲嵌 不同種類的蛋白質分子散佈於(7) _______________ 分子之間。

蛋白質分子

蛋白質分子

碳水化合物分子

糖蛋白

磷脂雙層

細胞外

細胞內

（細胞質）

▲ 說明細胞膜結構的流動鑲嵌模型

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1 磷 脂

� 磷脂是一種脂質，結構與甘油三酯相似，只是其中一個脂肪酸分子由

(8) _______________ 取代。

甘油三酯分子 磷脂分子

一個甘油分子

三個脂肪酸分子

甘油

兩個脂肪酸分子

磷酸鹽團基

� 磷脂分子的特點：

磷酸鹽團基 脂肪酸

� (9) _______________（極性 / 非極性）

� 構成(10) ______________（親水 / 疏水）

的頭部

� (11) _______________（吸引 / 排斥）

水分子

� (12) _______________ （極性 / 非極性）

� 構成(13) _____________（親水 / 疏水）

的尾部

� (14) _______________（吸引 / 排斥）

水分子

� 細胞膜中磷脂分子的排列方式：

(15) _______________

的頭部朝向外，接觸

細胞內外的水溶液。

(16) ______________

的尾部排列在膜的

中央。

▲ 磷脂分子排列成雙分子層

細胞外

細胞內

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2 蛋白質

� 有些蛋白質附在磷脂雙層表面，有些(17) _______________ 於磷脂雙層中，有些則

(18) _______________ 於磷脂雙層之間。

� 部分蛋白質的表面附着碳水化合物分子，形成(19) _______________，作為抗原和

受體。

膜蛋白 功 能

I 通道蛋白 a 參與主動轉運，運送某些物質穿越細胞膜

II 載體蛋白 b 負責接收細胞外的化學信息（例如激素）

III 抗原

IV 受體

c 提供貫通細胞膜的通道，讓某些離子和細小的極性

分子通過

V 酶 d 加速細胞內的化學反應

e 用作識別細胞

I: (20) _______________ II: (21) _______________ III: (22) _______________

IV: (23) _______________ V: (24) _______________

B 細胞膜的結構與其性質和功能有甚麼關係？（課本 1A，p. 3-6）

細小的非極性分子 細小的極性分子

和某些離子

體積較大的分子

通道蛋白 載體蛋白

細胞外

細胞內

▲ 不同物質以不同途徑穿越細胞膜

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細胞膜結構 性質和功能

� 細胞膜主要由(25) ______________

分子和(26) _______________ 構成。

� 磷脂分子以(27) _______________

的形式排列。

� 細胞膜中的部分蛋白質分子可作為

通道或載體。

� 使細胞膜具(28)_____________。

� 只有細小的(29) _____________ 分子可以

直接穿越磷脂雙層。

� 細小的(30) _____________ 分子和某些離

子可以利用通道蛋白或載體蛋白穿越細

胞膜。

� 磷脂分子可作橫向流動，即細胞膜

是具(31) _______________ 的。

� 使細胞膜具(32)______________，能改變

(33) _____________ 和融合，對細胞進行

吞噬和細胞分裂十分重要。

� (34) _______________ 分子散佈於

磷脂分子之間。

� 增加細胞膜強度以(35) _____________

細胞。

3.2 物質穿越細胞膜的過程（課本 1A，p. 3-9）

A 擴 散（課本 1A，p. 3-9）

� 液體和氣體的粒子可以從一個位置移動到另一個位置，它們傾向平均分佈。

� 擴散 (diffusion) 是粒子順(1) _______________ (concentration gradient) 淨移動，即從

濃度較(2) ____________（高 / 低）的區域移向濃度較(3) ____________（高 / 低）

的區域，直至所有粒子平均分佈為止。

� 粒子平均分佈後，會繼續向(4) _______________ 隨意移動，但沒有

(5) _______________。

� 擴散是(6) _______________ 的過程，不需要細胞提供(7) _______________。

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� 影響擴散速率的因素：

因 素 對擴散速率的影響

濃度梯度 濃度梯度愈陡峭，擴散速率愈(8) _____________。

溫度 溫度愈高，粒子的運動愈(9) _____________，粒子互相碰撞得更

(10) _____________，擴散速率也愈(11)_____________。

粒子的大小 體積較小的粒子擴散速率較(12) _____________。

距離 兩個濃度不同的區域之間的距離愈(13) _____________，擴散速率

愈高。

表面積 當物質藉擴散穿越細胞膜時，細胞膜的表面積愈(14) _________，

擴散速度愈高。

擴散對以下過程十分重要：

� 細胞與外在環境的物質(15) ____________，例如細胞取得(16) ____________和營養

素，以及清除(17) _____________ 如二氧化碳。

� 容許細胞內的物質在細胞質內(18) _____________ 散佈。

濃度較高

的區域

濃度較低

的區域

濃度梯度存在 粒子平均分佈

粒子的淨移動

粒子向各方隨意移動

▲ 擴散

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B 滲 透（課本 1A，p. 3-11）

� 滲透 (osmosis) 是(19) _____________ 分子穿越(20) _____________________ 膜，從

低濃度溶液向高濃度溶液淨移動。

� 滲透是(21) _____________ 的過程，不需要細胞提供(22) _____________。

� (23) _______________ (water potential) 是形容水分子由一個區域移動至另一個區域

的傾向。純水的水勢定為(24) ___________，即最(25) _____________（高 / 低）值。

� 溶質的存在會(26) _____________（提高 / 降低）溶液的水勢，因此所有溶液的水

勢都比純水低，以(27) _____________ 表示。

� 滲透可定義為水分子通過差異透性膜，從(28) _____________（高 / 低）水勢區域

向(29) _____________（高 / 低）水勢區域的淨移動。

水分子

蔗糖分子

水勢較高

（稀蔗糖溶液）

水勢較低

（濃蔗糖溶液）

▲ 滲透

差異透性膜

水分子的淨移動

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� 細胞與滲透：

水分子淨移動 動物細胞 植物細胞

低滲溶液

(hypotonic

solution)

(30) _____________

（進入 / 離開）細胞

(31)__________，最終

可能(32) ___________

(33) ____________

高滲溶液

(hypertonic

solution)

(34) _____________

（進入 / 離開）細胞

(35) ______________

變得皺褶

軟縮和呈現

(36) ______________

等滲溶液

(isotonic

solution)

沒有淨移動 體積不變

體積不變

� 滲透是(37) _____________ 進出細胞的主要方法。小腸吸收水份和植物根部從泥土

吸收水份的過程都是藉滲透進行的。

� 參 閱

實驗 3.1 利用透析管示範滲透

（課本 1A，p. 3-12；校本評核實驗作業 1A，p. 3-1）

實驗 3.2 利用活動物組織示範滲透

（課本 1A，p. 3-13；校本評核實驗作業 1A，p. 3-5）

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� 參 閱

實驗 3.3 研究紅血細胞的滲透

（課本 1A，p. 3-16；校本評核實驗作業 1A，p. 3-8）

實驗 3.4 研究活植物細胞的滲透

（課本 1A，p. 3-17；校本評核實驗作業 1A，p. 3-10）

實驗 3.5 研究活植物組織的滲透

（課本 1A，p. 3-18；校本評核實驗作業 1A，p. 3-13）

C 主動轉運（課本 1A，p. 3-21）

� 主動轉運 (active transport) 是把物質(38) ______________ 濃度梯度穿越細胞膜運送

的過程。

� 主動轉運涉及細胞膜上的(39) ______________ 蛋白，只有(40) _____________ 和

載體蛋白相配的物質，才能藉主動轉運穿越細胞膜。

� 主動轉運是(41) ______________ 的過程，需要細胞提供能量，所以只會在

(42) ______________ 進行，因為它們能透過(43) ______________ 釋出能量。

主動轉運對生物從環境獲取有用物質十分重要，例如：

� 人類小腸吸收(44) ______________；

� 植物根部從泥土吸收(45) ______________。

濃度較低

濃度較高

載體蛋白

物質與載體蛋白結合。 載體蛋白改變形狀，過程

需要能量。

物質在細胞膜的另一邊

釋放出來。

▲ 主動轉運

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D 吞 噬（課本 1A，p. 3-22）

� 吞噬 (phagocytosis) 是細胞膜向內(46) _______________ ，或向外延伸形成

(47) _____________ (pseudopodium)，包圍大粒子，把它運進細胞的過程。

� 吞噬是(48) ______________ 的過程，需要細胞提供能量。

▲ 細胞藉吞噬把粒子攝入細胞，然後消化

吞噬對以下過程十分重要：

� 一些單細胞生物從外界獲取(49) ______________，例如變形蟲吞噬食物粒子；

� 保護身體免受病菌侵害，例如人和其他哺乳動物的某些(50) _______________ 細胞

藉吞噬殺死有害的微生物。

3 細胞釋出酶，消化

液泡中的粒子。

2 細胞膜形成一個

小液泡把粒子運

進細胞。

1 細胞膜凹入或形成

偽足，包圍目標

粒子。

4 經消化的物質

藉擴散進入細

胞質內。

經消化的物質

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參考答案

第 3 章 物質穿越細胞膜的活動

3.1

1 流動鑲嵌模型 2 磷脂 3 蛋白質 4 雙分子層 5 散佈

6 橫向 7 磷脂 8 磷酸鹽團基 9 極性 10 親水

11 吸引 12 非極性 13 疏水 14 排斥 15 親水

16 疏水 17 嵌入 18 跨膜分佈 19 糖蛋白 20 c

21 a 22 e 23 b 24 d 25 磷脂

26 蛋白質 27 雙分子層 28 差異透性 29 非極性 30 極性

31 流動性 32 彈性 33 形狀 34 蛋白質 35 支撐

3.2

1 濃度梯度 2 高 3 低 4 各方 5 淨移動

6 被動 7 能量 8 高 9 劇烈 10 頻繁

11 高 12 高 13 短 14 大 15 交換

16 氧 17 廢物 18 均勻 19 水 20 差異透性

21 被動 22 能量 23 水勢 24 零 25 高

26 降低 27 負值 28 高 29 低 30 進入

31 膨脹 32 爆裂 33 膨脹 34 離開 35 萎縮

36 質壁分離 37 水份 38 逆 39 載體 40 形狀

41 主動 42 活細胞 43 呼吸作用 44 葡萄糖 45 礦物質

46 凹入 47 偽足 48 主動 49 食物 50 白血