第一节细胞膜的结构特点与跨膜物质转运
《生理学》细胞的基本功能——1细胞的跨膜运输方式
亲水性极性基团 磷酸和碱基） （磷酸和碱基）
二、细胞膜的物质转运功能 半透膜
哪些物质可以通过细胞膜 哪些物质可以通过细胞膜? 物质可以通过细胞膜 这些物质是如何通过细胞膜的? 如何通过细胞膜的 这些物质是如何通过细胞膜的?
O2 ， 能源物质 氨基酸 脂类 各种离子等
细
胞
CO2 CO2 代谢尾产物
水的跨膜转运
单纯扩散——水虽是极性分子 水虽是极性分子 单纯扩散 但分子极小，又不带电荷。 但分子极小，又不带电荷。 渗透 (osmosis) 溶液拖曳 (solvent drag) 易化扩散——水通道 (water channel) 易化扩散 水通道 水孔蛋白 (aquaporin, AQP)
Water channel
单纯扩散（ （一）单纯扩散（simple diffusion)
一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。 一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
特点： 特点：
1、顺浓度差 2、不需要膜蛋白帮助 3、不消耗能量 4、转运脂溶性物质（非极性分子）如O2和CO2 转运脂溶性物质（非极性分子）
细胞膜结构 液态镶嵌模型 (fluid mosaic model)
以液态的脂质双分子层为基本框架， 以液态的脂质双分子层为基本框架 ， 其中镶嵌有不同生理 功能的蛋白质和少量多糖。 功能的蛋白质和少量多糖。
基架： 基架：液态的脂质双分子层 中间： 中间：镶嵌许多结构和功能 不同的蛋白质
疏水性非极性基团 长烃链） （长烃链）
2. 继发性主动转运
Secondary Active Transport
1）概念:利用原发性主动转运所造成的某种物质的势 概念: 能贮备而对其它物质进行逆浓度差跨膜转运的过程。 能贮备而对其它物质进行逆浓度差跨膜转运的过程。 如肾小管和肠黏膜处的葡萄糖和氨基酸的转运。 如肾小管和肠黏膜处的葡萄糖和氨基酸的转运。 转运体蛋白（转运体， 转运体蛋白（转运体，transporter) 2）特点 间接耗能（钠泵） 间接耗能（钠泵） 膜转运体（特殊蛋白质） 膜转运体（特殊蛋白质）
生理学课件第一节细胞膜的结构和物质转运功能
通道转运的功能特点：
①转运速率比载体快 ②无饱和现象，无竞争性抑制 ③通道有不同的功能状态
不同门控机制的离子通道
电压门控通 道
化学门控通 道
机械门控通道
通道蛋白状态：静息、激活、失活
2.载体介导的跨膜转运
载体：又称转运体，是介导小分子物质跨膜转运
的一种膜蛋白。
载体转运的特点：
①结构特异性:只转运一种或几种物质，是载 体分子上的结合位点与被转运物质上分子结
—GS、AA在小肠和肾小管继发性主动转运； —Na+-H+交换, 维持胞内pH稳定； —Na+-Ca2+交换, 维持胞内Ca2+浓度稳定； ④膜内外K+、Na+浓度差—RP、AP产生前提; ⑤生电性活动—影响RP数值；
整合蛋白(载体、通道、离子泵、转运体) 3.糖类:与脂质或蛋白结合生成糖蛋白或糖
脂成为抗原决定簇、受体可识别部分
(一)单纯扩散 Simple diffusion
A.概念：脂溶性和少数小分子水溶性物质由高→ 低浓度侧的净移动。
B.扩散的方向和速度取决于其在膜两侧的浓度差 和膜对其通透性(脂溶性,分子量,带电状况)。
第二章 细胞的基本功能 Function of cell
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
一、细胞膜的结构概述 液态镶嵌模型(fluid mosaic model)
以液态脂质双分子层为基架,其间镶嵌有 不同结构和功能的蛋白质 1.脂质双分子层:磷脂、胆固醇双嗜分子构
成基架,体温条件下具有流动性 2.蛋白质:分表面蛋白(如:RBC骨架蛋白)和
通道的分类： 化学门控通道 Chemically-gated channel 电压门控通道 Voltage-gated channel 机械门控通道 Mechanical-gated channel 非门控通道：少数通道始终是持续开发的。如
细胞生理--细胞的基本功能
第三节
细胞的生物电现象
概
述
恩格斯在 100• 多年前就指出：“地球上 几乎没有一种变化发生而不同时显示出电的 “ 变化”。人体及生物体活细胞在安静和活动 时都存在电活动，这种电活动称为生物电现 象（bioelectricity）。
一、细胞膜的被动电学特性 （一）膜电容和膜电阻 欧姆定律：I（电流）= V（电压）G（电导） 膜电位（电压）= 离子电流 / 电导（V = I / G） （二）电紧张电位（P 23）
一、静息电位及其产生机制 （一）细胞的静息电位(resting potential
RP)
：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内 外存在的电位差。 •
1. 概 念
2.RP实验现象：
3.证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位于 细胞膜外，无电位改变， 证明膜外无电位差。 （乙）当 A 电极位于细胞 膜外， B电极插入膜内时， 有电位改变，证明膜内、 外间有电位差。 （丙）当A、B电极都位于 细胞膜内，无电位改变， 证明膜内无电位差。
入胞:指细胞外的大分子物质或团块进 入细胞的过程，包括吞噬和吞饮。
出胞：
入胞:
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识 别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。
跨膜信号转导方式大体有以下三类： ① 离子通道介导的信号转导 ② G蛋白偶联受体介导的信号转导 ③ 酶偶联受体介导的信号转导
二、物质的跨膜转运
（一）单纯扩散 （二）膜蛋白介导的跨膜转运
1、经载体的易化扩散
2、经通道的易化扩散
3、原发性主动转运
4、继发性e diffusion) (1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓
度一侧移动的过程。
高考生物跨膜运输知识点
高考生物跨膜运输知识点高考生物跨膜运输知识点生物学中，跨膜运输是指细胞跨过细胞膜将物质传输到细胞内或细胞外的过程。
在高考生物考试中，跨膜运输是一个重要的考题，涉及到了细胞膜结构、物质转运及其重要的生理功能。
因此，本文将为大家介绍高考生物跨膜运输的知识点，帮助大家深入理解这一重要的生物学概念。
一、细胞膜结构细胞膜是由磷脂双层和蛋白质组成的。
磷脂双层在水中自组装成为一个类似于油的膜，其两侧分别包含有亲水性的头部和亲疏水性的尾部。
尾部中的疏水性分子为磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸等，且它们的静电荷不同，导致膜内的蛋白质分布也不同。
蛋白质在细胞膜中有着各种不同的功能，比如传递信息，促进物质运输等等。
细胞膜的结构决定了其对物质的选择性通透性，即只允许亲水性的小分子通过膜孔道进出细胞，例如水和一些离子。
对于大分子，如蛋白质或核酸而言，它们则需要通过跨膜运输的方式被细胞膜转运。
二、物质跨膜转运在生物学中，物质跨膜转运是指跨过细胞膜将物质传输到细胞内或细胞外的过程。
这个过程可以由被动、主动转运以及细胞外囊泡等多种方式实现。
1. 被动转运被动转运是一种passively diffussion 的过程，即物质沿着其浓度梯度从高浓度区域自发地扩散到低浓度区域，例如氧气和二氧化碳的进出细胞膜。
对于非极性分子以及极性分子的小分子而言，由于它们没有带电，因此可以轻易地穿过细胞膜进入细胞内或者跨出来。
2. 主动转运主动转运是指需要能量的转运过程，即分子非自发地沿着浓度对比相反的方向运动，以维持化学平衡。
它可以分为原位调节、信号传导和转运蛋白三种。
原位调节转运是通过离子泵、钠-钾泵等的机械作用来驱动分子运动过程，将一些离子从低浓度区向高浓度区运输。
信号传导转运凭借的是信号分子的生成或者传递过程，例如细胞表面的受体可以将信号传递到细胞内部，促进细胞对于外界环境的适应。
转运蛋白主要是利用细胞膜表面存在的一些载体蛋白，将某些大分子或者离子通过膜孔道运输到细胞内或者细胞外，也是实现物质跨膜运输的常见方法之一。
试述细胞膜的跨膜物质转运方式及特点
细胞膜的跨膜物质转运方式及特点细胞膜的跨膜物质转运方式：被动运输（1）自由扩散（简单扩散）定义：物质通过简单扩散作用(simple transport)进出细胞,叫做自由扩散.其特点是：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；自由扩散②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助.某种物质对膜的通透性（P）可以根据它在油和水中的分配系数（K）及其扩散系数（D）来计算：P=KD/t,t为膜的厚度.脂溶性越高通透性越大,水溶性越高通透性越小；非极性分子比极性容易透过,小分子比大分子容易透过.具有极性的水分子容易透过是因水分子小,可通过由膜脂运动而产生的间隙.非极性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透过脂双层,不带电荷的极性小分子,如水、尿素、甘油等也可以透过人工脂双层,尽管速度较慢,分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过,而膜对带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的事实上细胞的物质转运过程中,透过脂双层的简单扩散现象很少,绝大多数情况下,物质是通过载体或者通道来转运的.离子、葡萄糖、核苷酸等物质有的是通过质膜上的运输蛋白的协助,按浓度梯度扩散进入质膜的,有的则是通过主动运输的方式进行转运.举例：氧气,二氧化碳,水,甘油,乙醇,苯,脂肪酸,尿素,胆固醇,脂溶性维生素,气体小分子等（2）协助扩散也称促进扩散、易化扩散（faciliatied diffusion）,其运输特点是：①比自由扩散转运速率高；②存在最大转运速率；在一定限度内运输速率同物质浓度成正比.如超过一定限度,浓度不再增加,运输也不再增加.因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和；③有特异性,即与特定溶质结合.这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型.④不需要提供能量.举例：红细胞摄取葡萄糖编辑本段主动运输其概念是：主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器,并且能够逆浓度梯度或电化学梯度.主动运输是指物质逆浓度梯度,在载体的协助下,在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程.植物对水分的吸收和对无机盐的吸收是两个相对独立的过程；同种植物对不同种类无机盐的吸收具有选择性；不同植物对同一种无机盐的吸收具有选择性；不同微生物对无机盐的吸收具有选择性；物质的跨膜运输既有顺浓度的又有逆浓度的；从而认识细胞膜和其他生物膜都具有选择透过性,即水分子可以自由通过,有些离子和小分子也可以通过,一些离子、小分子和任何大分子则不能通过.Na+、K+和Ca2+等离子,都不能自由地通过磷脂双分子层,它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧, 需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种方式叫做主动运输其特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；②需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输）,并对代谢毒性敏感；③都有载体蛋白,依赖于膜运输蛋白；④具有选择性和特异性.举例：小肠吸收K+、Na+、Ca2+等离子,葡萄糖,氨基酸,无机盐,核苷酸,带电荷离子等.编辑本段胞吐胞吞细胞内外生物大分子及颗粒物质(如蛋白质、核糖、多糖、细菌、及细胞碎片等)的转运使通过膜泡形成、位移、融合等一系列过程完成的,故称为膜泡运输,转运过程中不需要载体蛋白的协助,但是需要消耗细胞代谢能（A TP）.根据转运方向可以分为胞吞和胞吐两种方式.编辑本段胞吞作用胞吞作用称为入胞作用,是通过细胞膜内陷,将细胞外的大分子或是颗粒物质包裹成膜泡运进细胞的过程.根据入胞物质的大小及入胞机制的不同,胞吞作用分为胞饮作用、吞噬作用和受体介导的胞吞作用三种方式.1.胞饮作用：细胞摄取液体或是微小颗粒物质的过程.液体或直径小于150nm的颗粒吸附在细胞表面,该部位膜下微丝收缩,质膜逐渐内陷,将液体或是颗粒物质包裹成胞饮体或是胞饮泡.之后与初级溶酶体融合,内容物被溶酶体酶降解成小分子物质被细胞利用.广泛存在与人的白细胞、肝细胞、小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞和巨噬细胞等.2.吞噬作用：细胞摄取细菌、衰老死亡的细胞、细胞碎片、粉尘颗粒及大分子复合物的过程称为吞噬作用.被吞噬的物质与质膜表面接触,随之接触部位的质膜想内凹陷或形成伪足,将颗粒包裹逐渐形成吞噬体或吞噬泡,之后与初级溶酶体结合,溶酶体酶将其降解.3.受体介导的胞吞：开始是大分子与细胞的质膜上的受体蛋白结合,然后膜凹陷,形成一个含有要输入的大分子的脂囊泡,也称为内吞囊泡,出现在细胞内.出现在胞内的囊泡与胞内体融合,然后再与溶酶体融合,胞吞的物质被降解.胞吞和胞吐都涉及到一种特殊的脂囊泡的形成.蛋白质和某些其它的大的物质被质膜吞入并带入细胞内（以脂囊泡形式）.举例：白细胞吞噬入侵的细菌等编辑本段胞吐作用细胞需要外排的大分子,先在细胞内形成囊泡,囊泡移到细胞膜处,与细胞膜融合,将大分子排除细胞.胞吐除了转运方向相反外,其过程类似于胞吞.在胞吐中,确定要从细胞分泌出的蛋白质被包裹在囊泡内,然后与质膜融合,最后将囊泡内的包容物释放到细胞外介质中.降解酶的酶原就是通过这种方式从胰腺细胞转运出去的。
细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
一、膜的化学组成和分子结构
1、脂质双分子层为基架：膜具流动性 2、镶嵌蛋白质：α-螺旋或球形结构、
构型不同、功能不同 3、糖类在表面：与脂质或蛋白结合成
糖脂、糖蛋白、成为 抗原
二、膜的跨膜物质转运功能
（一）单纯扩散 Simple diffusion 脂溶性物质 由高→低浓度 通量：摩尔/cm2.秒 扩散 浓度差 膜通透性 单纯扩散物质：O2、CO2、尿素、 少量激素
其它泵：H+-K+ 泵、Ca+泵等
（四）继发主动转运 secondary active transport 间接利用ATP分解释放的能量完成的 物质转运。 小肠粘膜上皮细胞吸收G、AA为继发 主动转运。继发主动转运简称联合 转运，需要特殊的转运蛋白。
（五）出胞与入胞式物质转运
指大的物质分子、团块、异物等进
（二）易化扩散 Facilitated diffusion
非脂溶性物质由高→低浓度的扩散 借助细胞膜蛋白质帮助 特点：1、由高到底浓度扩散（离子
扩散与电位差有关）
Hale Waihona Puke 2、转运蛋白与转运物质间有选择性 3、转运蛋白的功能受环境因素的影响
转运蛋白的分类： 1、通道Channel：转运离子
化学门控通道 Chemically-gated channel 电压门控通道 Voltage-gated channel 机械门控通道 Mechanical-gated channel
2、载体Crrier：转运小分子物质、G、AA
（三）主动转运 active transport
单纯扩散 易化扩散
物质分子或离子由高浓度 →低浓度扩散，称被动转运
主动转运：非脂溶性物质分子或离子逆 浓度差的转运。需耗能
细胞膜的结构特点与跨膜物质转运
• （三）、细胞膜的特性
• 膜的基本特性是：
①膜的流动性；②膜组分分布的不对称性；
不足：
①忽视了蛋白质对脂质分子流动性的控制；
②忽视了膜的各部分流动性的不均匀性。
• Wallach、Jain & White又在此基础上发展提出了
晶格镶嵌模型与板块模型学说。
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二、细胞膜的物质转运功能
膜蛋白质的“ 帮助”下，顺浓度梯度/电势 梯度通过细胞膜的转运
Facilitated diffusion via ion channel Facilitated diffusion via carrier
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（一） 被动转运
• 2： facilitated diffusion Characteristics
饱和现象：物质的载体数目或每一载体上能与该物 质结合的位点数目是固定的
竞争性抑制：如果某一载体对结构类似的两种物质 都有转运能力，两者可以竞争载体
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（二）、主动转运
1.定义：物质逆浓度差和电位差，在生物泵的帮助 下需要细胞代谢供能的跨膜转运方式。
细胞膜是以流动液态的脂质双分子层为基架；其 中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的蛋 白质；糖类附着在膜的外面与表层的脂质、蛋白 质的亲水端结合，构成了糖脂与糖蛋白。
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Fluid mosaic model of membrane
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一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
细胞生物学 第四章 细胞膜与物质的穿膜运输
2. 外在膜蛋白（extrinsic proteins）
也称外周蛋白（peripheral protein） 占20％～30％，位于膜的内外表面，内面较多
主要是水溶性蛋白质 连接较松散，温和处理就与膜分离
周边蛋白通过离子键、氢键或静电作用与膜脂 分子相互作用
高盐溶液可破坏离子键，不需用去垢剂 如：血影蛋白、锚蛋白。细胞色素C等
1. 膜脂的流动 脂双层是一种二维流体，因细胞内外的水环境
阻止膜脂分子自双层中逸出，只能在双层内运动和 交换位置
1）膜脂分子的运动形式
烃链的旋转异构运动（流动性的主要因素）
C一C 自由旋转产生旋转异构体
反式构象
歪扭构象
侧向扩散（lateral diffusion） 同一单分子层内脂类分子交换位置，107次/秒。 扩散距离为1～2 µm/秒
乙酰胆碱受体是典型的配体门控通道 N冲动传至神经末梢，电压闸门Ca2+通道瞬时开放 Ca2+内流使突触小泡释放Ach Ach结合突触后膜受体，使Na+通道开放 肌细胞膜Na+内流使电压闸门Na+通道短暂开放 肌细胞膜去极化，肌浆网上Ca2+通道开放 Ca2+内流，引起肌原纤维收缩
神经肌肉接头处离子通道
这种含特殊脂质和蛋白质的微区较膜其它部位厚， 更有序，较少流动，称脂筏
脂筏直径约70～100nm，其上数百个蛋白质形成小 窝（caveolae），它可转运生物活性分子入细胞，参 与信号转导
脂筏的特点 一是聚集蛋白质，便于相互作用 二是提供蛋白质变构环境，形成有效的变构
脂筏功能的紊乱已涉及HIV、肿瘤、动脉粥样硬化、 老年痴呆、疯牛病等
水端朝向膜的内外表面 球形蛋白质附着在脂双层的两侧表面，形成蛋白质-
细胞的跨膜物质运输的方式及特点
细胞的跨膜物质运输的方式及特点细胞膜是细胞的重要结构,它是细胞与外界环境交换物质和信息的重要场所。
细胞膜的选择性渗透性使得细胞能够控制物质的进出,从而维持细胞内环境的稳定性。
细胞的跨膜物质运输主要有以下几种方式:1. 简单扩散(Simple Diffusion)这是最基本的物质运输方式,不需要能量消耗。
小分子物质(如氧气、二氧化碳和水等)可以自由地通过细胞膜,从高浓度区向低浓度区扩散。
简单扩散的速率取决于浓度梯度、温度和膜的通透性。
2. 易化扩散(Facilitated Diffusion)对于一些极性较大或者分子量较大的物质(如葡萄糖、氨基酸等),细胞膜上存在特殊的蛋白质通道或载体蛋白,可以协助这些物质通过细胞膜。
易化扩散也不需要能量消耗,但需要特殊的载体蛋白。
3. 主动运输(Active Transport)对于一些必需的离子或分子,细胞需要耗费能量(ATP)将它们从低浓度区运输到高浓度区。
主动运输过程需要特殊的膜蛋白质(离子泵或转运蛋白),如Na+/K+泵等。
4. 胞吞作用(Endocytosis)细胞通过将细胞膜的一部分向内陷入,形成囊泡将一些较大的分子或颗粒包裹进入细胞内。
根据不同的细胞膜陷入方式,可分为三种类型:吞噬作用、细胞饮作用和液泡作用。
5. 胞吐作用(Exocytosis)细胞通过将内部的囊泡与细胞膜融合,将囊泡中的物质释放到细胞外。
这是细胞将合成的物质或不需要的物质排出的重要方式。
细胞的跨膜物质运输过程具有以下特点:- 保持细胞内环境的稳定性和动态平衡- 供给细胞所需的营养物质和能量- 排出代谢废物和有害物质- 调节细胞内外离子浓度- 参与细胞间的信号传递和物质交换细胞膜的选择性渗透性和精细的调控机制,使得细胞能够有序地进行各种生命活动,维持细胞的正常功能。
生理学细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
是细胞内容物与细胞周围环境之间的一道
生理屏障。即可将两者分隔开，又是两者之 间物质、能量、信息转换的中介。
一、细胞膜的化学组成和分子结构
Chemical composition and molecular structure of the cell membrane
The movement of substances across the membrane occurs against the electrochemical gradient with the necessity of consumption of metabolic energy.
神经细胞和骨骼肌细胞
（四）继发性主动转运 （secondary active transport）
指某种物质的逆浓度梯度的转运是 依赖于另一物质的浓度差造成的势能 而实现的。
钠泵活动的生理意义：
1.维持细胞正常的渗透压和形态。
2.形成和保持细胞内外Na+、 K+不均匀分布， 与生物电的形成密切相关。
3.建立的Na+浓度势能储备。是营养物质跨 小肠和肾小管上皮细胞等跨膜主动转运的 能量来源。
受体介导式入胞 receptor-mediated endocytosis
配体与受体结合 次级溶酶体
初级溶酶体
化学组成： 磷脂（70%）、胆固醇（30%）、 鞘脂类脂质
磷脂的基本结构： 一分子甘油的两个羟基 各结合一分子脂肪酸， 另一个羟基结合一分子 磷酸，后者再结合一个 碱基。
所有的膜脂质都是双嗜性分子 一端是磷酸、碱基等亲水性极性基团， 另一端的长烃链是非极性基团。
脂质小体： 人工制备的人工膜囊。
《细胞生理学》细胞膜的结构和物质转运功能
细胞：构成机体的最基本的结构和功 能单位。
一、细胞膜的基本结构 液态镶嵌模型 (图 )
组成：脂质、蛋白质、糖类（图） 1．脂质双分子层：细胞膜的基本骨架 含：磷脂、胆固醇、鞘脂。 磷脂 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇
2．蛋白质：多为球形蛋白质 表面蛋白质（外周蛋白质） 整合蛋白质（镶嵌蛋白质） 功能：① 物质转运功能 ② 受体功能 （图） ③ 识别功能 ④ 连接功能 ⑤ 催化功能 3 ．糖类：糖蛋白或糖脂是细胞的特异性 “标志”
失活（关闭） 备用（静息） b．通过 “闸门”进行调控 c．有选择性 ③转运结果：电化学势能平衡
分类： 化学门控通道：N-Ach受体 电压门控通道：Na+通道 机械门控通道：内耳毛细胞 4 ．经载体介导的易化扩散（图） 转运的物质：GS、AA进入一般细胞 共同特点：① 结构特异性 ② 饱和现象 ③ 竞争性抑制
作业：
1. 细胞膜的跨膜物质转运形式有几种，举例
说明之。
2．比较单纯扩散和易化扩散的异同点?
3．Na+-K形成细胞外高Na+、细胞内高K+ a ． 离子势能贮备是生物电产生的基 础；促进某些物质的逆浓度差的跨膜转 运。如GS b． 细胞内高K+是某些生化反应必需 c. 防止细胞水肿 3．分类
原发性主动转运 继发性主动转运：（图） 各种跨膜转运机制的特征
（三）出胞和入胞 大分子物质进出细胞的方式 1．出胞：各种分泌活动、神经递质的释放 2．入胞：受体介导式入胞（图）
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
（一）单纯扩散 1．定义 扩散： 单纯扩散：脂溶性小分子物质由高浓度 向低浓度跨膜移动的过程。 2． 扩散通量： Mmol/s.cm2 影响因素：膜内外物质浓度差、电压差 膜的通透性 3． 转运的物质：O2 ，CO2 4 ．特点：① 高浓度→低浓度 ② 不耗能
细胞膜的物质转运方式及其特点
细胞膜的物质转运方式及其特点细胞膜是细胞中最外层的结构，起着包裹和保护细胞内部内容的作用。
细胞膜的主要成分是脂质双层，其中嵌入了各种类型的膜蛋白。
细胞膜的主要功能之一就是调控物质的进出，维持细胞内外环境的稳定。
细胞膜的物质转运方式有主动转运、被动转运和细胞内吞作用等。
1. 主动转运：主动转运是指通过细胞膜上的转运蛋白，将物质从低浓度区域转运到高浓度区域，以消耗能量的方式进行的转运。
这个过程需要依靠细胞的代谢能量，通常是通过细胞内的三磷酸腺苷（ATP）来提供能量。
在主动转运中，转运蛋白会与物质结合，形成物质-转运蛋白复合物，然后通过构象变化将物质转运到细胞膜的另一侧。
主动转运能够实现对物质浓度的精确调控，也可以逆向运输物质。
2. 被动转运：被动转运是指通过细胞膜上的通道蛋白或载体蛋白，将物质从高浓度区域转运到低浓度区域，不需要消耗能量的方式进行的转运。
被动转运的过程是根据物质的浓度梯度进行的，物质会沿着浓度梯度自发地扩散。
通道蛋白是一种形成孔道的蛋白质，可以让特定的离子或小分子通过。
载体蛋白则是一种结合物质后进行构象变化的蛋白质，通过构象变化将物质转运到细胞膜的另一侧。
被动转运速度较慢，取决于物质的浓度梯度和膜上转运蛋白的数量。
3. 细胞内吞作用：细胞内吞作用是细胞通过细胞膜的膜囊来摄取外部物质的过程。
细胞内吞作用分为胞吞和胞噬两种形式。
胞吞是指细胞将固体颗粒包裹在膜囊中，形成胞吞体，然后将其输送到细胞内部。
胞噬是指细胞将液体或溶解的物质包裹在膜囊中，形成胞噬体，然后将其输送到细胞内部。
胞吞和胞噬都是通过细胞膜上的膜蛋白参与的。
细胞内吞作用可以用于摄取营养物质、清除废物或捕获外来微生物。
细胞膜的物质转运方式各有特点。
主动转运可以实现对物质浓度的精确调控，可以逆向运输物质，但需要消耗能量；被动转运不需要消耗能量，但转运速度较慢，取决于物质的浓度梯度；细胞内吞作用可以摄取外部物质，但是对于大分子物质的摄取相对较困难。
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红细胞在不同渗透压溶液中的形态
（一） 被动转运
• 2： facilitated diffusion 不溶于脂质或脂溶性差的物质，在特殊的 膜蛋白质的“ 帮助”下，顺浓度梯度/电势 梯度通过细胞膜的转运 Facilitated diffusion via ion channel Facilitated diffusion via carrier
• 转运所需能量间接来自ATP的分解
也称联合转运（协同转运） • 典型举例：消化道上皮细胞葡萄糖的主动 转运所需的能量不是直接来自ATP的分解， 而来自Na+的高势能储备。
• 称为继发性主动转运源自（三）、出胞和入胞• 大分子物质或物质团块的转运，需要通过 更复杂的同时需代谢供能、及膜结构和功 能的改变，才能完成的跨膜转运，称为出 胞和入胞
• （一）、细胞膜的化学组成
• 2:蛋白质 • 镶嵌于液态双分子层中，以a-螺旋或球形蛋白质 形式存在 • 蛋白质分子依其功能的不同而随脂质分子流动
以横向扩散和旋转运动为主
• 膜蛋白质的功能决定细胞膜的功能
一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
• （一）、细胞膜的化学组成
• 3:糖类 • 形式：以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合， 形成糖脂或糖蛋白 • 功能：作为其所在细胞或所结合的蛋白质的特异 性标志。 如作为抗原决定簇、受体识别区等
• •
（一） 被动转运
• 扩散 (Diffusion)
高浓度区域中的溶质分子总有向低浓度区域的净 移动 • 扩散量:与膜两侧该物质的浓度差成正比 • 分：单纯扩散和易化扩散
（一） 被动转运
• 1:Simple diffusion
• 概念:脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧的扩
散
• 扩散通量：mol/s.cm2
一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
• • • • • 细胞膜 （cell membrane） 质膜（plasma membrane） 生物膜 （biological membrane） 细胞膜的基本功能： 维持细胞内环境的相对稳定并与外界环 境进行物质、能量与信息交换
一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
• （一）、细胞膜的化学组成
• 1:脂质双分子层
• 以磷脂类为主，其次为胆固醇，还有少量鞘磷脂
特点:液态（流动性，同层横向扩散移动与自身旋转 运动）与稳定性
意义： 细胞可以承受一定的张力和外形改变而不破裂； 自动融合、修复膜结构中的较小断裂，而仍保持 膜的完整性。
一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的化学组成 与分子结构特点 及跨膜物质转运
• 一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
• 细胞膜化学组成 • 细胞膜的分子结构特点——“液态镶嵌模型” • 细胞膜的特性
• 二、细胞膜的物质转运功能
• 被动转运 • 简单扩散（Simple diffusion） • 易化扩散（facilitated diffusion） • 主动转运 （active transport） • 出胞和入胞
取决于浓度梯度差与细胞膜对该物质的通透性
• 扩散的物质：脂溶性高的分子（ O2, CO2, NH3,
NO, H2S,etc. ）
（一） 被动转运
• 渗透 Osmosis
• 概念：在选择性通透水而不通透溶质的半透膜处，
水从低溶质浓度的一侧向高溶质浓度的溶液转运。
• 渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。大小取
• • • •
Chemically gated channel Voltage-gated channel Mechanically gated channel Characteristics
高速度 有门控原理 有离子选择性
Na+, K+, Ca2+, Cl channel
Facilitated diffusion via carrier
否
否
否
转运的物质
O2， CO2， 脂肪酸
葡萄糖， 氨基酸
Na+、K+，
Ca2+
Na+，K+， Ca2+， H+
葡萄糖， 氨基酸
• Characteristics
结构特异性：载体与被转运的物质间有高度的结构 特异性
饱和现象：物质的载体数目或每一载体上能与该物 质结合的位点数目是固定的
竞争性抑制：如果某一载体对结构类似的两种物质 都有转运能力，两者可以竞争载体
（二）、主动转运
1.定义：物质逆浓度差和电位差，在生物泵的帮助 下需要细胞代谢供能的跨膜转运方式。 2.特征： 逆电化学梯度、 耗能 3.结果：被转运物质在高浓度一侧其浓度进一步升 高，低浓度一侧则愈来愈少。
被动过程 易化扩散 单纯 扩散 转运方向 需否转运蛋白 有无饱和现象 化学特异性 需否代谢能量及 来源 否 无 无
载体中介 通道中介
主动过程
原发性 主动转运 继发性 主动转运
高浓度→低浓度 是 有 有 是 无 有
低浓度→高浓度 是 有 有 是 ATP 是 有 有
是离子梯 度（Na+ 泵活动形 成）
4. 分类：（依据转运所需能量的提供方式）
原发性主动转运 与 继发性主动转运
Primary active transport
• 由ATP直接供能的逆电\化学势差的转运
• 钠泵活动的生理意义
细胞内高钾是许多代谢反应的必要条件
维持正常细胞体积
建立势能贮备
Secondary active transport
晶格镶嵌模型与板块模型学说。
二、细胞膜的物质转运功能
• （一） 被动转运
• 概念： • 物质依其细胞膜内外的电\化学势差， 顺电\化 学梯度，由高电\化学梯度的一侧向低电\化学梯 度的一侧转运。 转运时物质移动所需的能量来自高电\化学梯度 一侧所含的势能，不需细胞额外供能。 被动转运的平衡点是膜两侧电\化学梯度差为零。
（一） 被动转运
• 2： facilitated diffusion Characteristics (1) 顺电化学梯度，不耗能
(2) 膜蛋白参与且对转运的物质具有选择性 （膜蛋白分子本身有结构特异性）
(3) 扩散过程中膜通透性可变
Facilitated diffusion via ion channel
Fluid mosaic model of membrane
一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
• （三）、细胞膜的特性
• 膜的基本特性是：
①膜的流动性；②膜组分分布的不对称性；
不足：
①忽视了蛋白质对脂质分子流动性的控制；
②忽视了膜的各部分流动性的不均匀性。
• Wallach、Jain & White又在此基础上发展提出了
一、细胞膜的化学组成与分子结构特点
• （二）、细胞膜的分子结构特点
——“液态镶嵌模型” ”（fluid mosaic model） • 基本内容： 细胞膜是以流动液态的脂质双分子层为基架；其 中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的蛋 白质；糖类附着在膜的外面与表层的脂质、蛋白 质的亲水端结合，构成了糖脂与糖蛋白。