生理学细胞的基本功能培训课件
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《生理学》细胞的基本功能 ppt课件
Na泵：即Na-K泵，是一种具有ATP酶活性的
膜蛋白，它每分解一个ATP分子，可
以逆浓度梯度泵出3个Na+和摄取2个K+。
生理意义：
– 维持细胞的正常形态； – 维持膜两侧的离子不均衡分布； – 建立浓度势能储备，参与葡萄糖等的吸收。
被动转运
主动转运
吞噬(固体) 胞纳 胞饮(液体) 胞吐
跨膜转运的物质： 气体：CO2、O2 小分子物质 无机物：Na+、K+、Cl-、H2O
3. 肌肉收缩能力
1)定义：与前、后负荷无关, 决定肌肉收缩
效能的内在特性。与肌浆网中Ca++
水平和肌球蛋白ATP酶活性相关。
2) 受局部环境因素影响：如神经递质、
体液因素、药物、病理状态等。
ppt课件
80
思考题
1. 名词解释
动作电位、静息电位、兴奋性、Na－K泵、
阈值、阈电位、阈刺激、局部电流、强直收缩 2. 物质跨膜转运的方式有哪几种，举例说明。 3. 说明骨骼肌和神经细胞静息电位和动作电位的 形成机制。
等渗溶液
ppt课件
等张溶液
ห้องสมุดไป่ตู้
15
如果是等渗 溶液会如何 呢？
渗透压：溶质分子吸引水分子通过半透膜的能力。
渗透压与溶质分子颗粒数量（摩尔浓度）正相关，与 质量百分浓度无关。
ppt课件 16
ppt课件
17
逆浓度梯度，消耗代谢能量
原发性主动转运，如Na泵。 主动转运 继发性主动转运，如葡萄糖、氨 基酸在小肠或肾小管上皮细胞处 的吸收
失活
开始复活，可 小 开放数量少 多数已复活， 小 可开放数量多 全部复活，可 大 全部开放
生理学课件 第二章 细胞的基本功能
特点：需细胞消耗能量 逆浓度梯度或电位梯度进行 意义：细胞可以根据生理需要主动选择物质的吸收或排除；保持细胞内外 离子分布的不均衡性（细胞内高K+、细胞外高Na+）
原发性主动转运
主动转运
继发性主动转运
扩展
扩展
四、入胞和出胞
概念：一些大分子物质或团块通过细胞膜变形活动进出细胞的过程，需细 胞消耗能量 入胞 吞噬 吞饮 出胞
二、易化扩散
概念：水溶性或脂溶性很小的物质，在特殊膜蛋白的帮助下，由高浓度一 侧通过细胞膜向低浓度一侧扩散的现象。 特点：①顺浓度差：不需细胞消耗能量 ②需要特殊膜蛋白的帮助 载体转运 分类： 通道转运
1.载体转运
物质：葡萄糖、氨基酸等
特点：① 高度的特异性：一种载体一般只能第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的物质转运功能
细胞膜的结构：脂质双分子层液态镶嵌结构
一、单纯扩散
概念：是指脂溶性的小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转 运的过程。 特点：顺浓度差；不需细胞消耗能量 物质：CO2、O2、NH3、乙醇等 注：某种物质能否通过单纯扩散方式过膜，除了取决于膜两侧浓度差， 还取决于细胞膜的通透性。
③ 竞争性抑制：一种载体同时转运两种或两种以上结构相似的物质 时，一种物质的增加，将减弱对另一物质的转运。
CONTENTS
2.通道转运
物质：无机离子、水 特点：通道的开或关 受化学因素的调控——化学门控通道 受电压因素的调控——电压门控通道
三、主动转运
概念：借助细胞膜泵蛋白的作用，将物质由低浓度一侧转运到高浓度一侧
一、骨骼肌的收缩原理
滑行学说——肌肉的缩短是通过肌小节中细肌丝与粗肌丝相互滑行的结 果（其间肌丝本身的长度不变）。
原发性主动转运
主动转运
继发性主动转运
扩展
扩展
四、入胞和出胞
概念：一些大分子物质或团块通过细胞膜变形活动进出细胞的过程，需细 胞消耗能量 入胞 吞噬 吞饮 出胞
二、易化扩散
概念：水溶性或脂溶性很小的物质，在特殊膜蛋白的帮助下，由高浓度一 侧通过细胞膜向低浓度一侧扩散的现象。 特点：①顺浓度差：不需细胞消耗能量 ②需要特殊膜蛋白的帮助 载体转运 分类： 通道转运
1.载体转运
物质：葡萄糖、氨基酸等
特点：① 高度的特异性：一种载体一般只能第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的物质转运功能
细胞膜的结构：脂质双分子层液态镶嵌结构
一、单纯扩散
概念：是指脂溶性的小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧转 运的过程。 特点：顺浓度差；不需细胞消耗能量 物质：CO2、O2、NH3、乙醇等 注：某种物质能否通过单纯扩散方式过膜，除了取决于膜两侧浓度差， 还取决于细胞膜的通透性。
③ 竞争性抑制：一种载体同时转运两种或两种以上结构相似的物质 时，一种物质的增加，将减弱对另一物质的转运。
CONTENTS
2.通道转运
物质：无机离子、水 特点：通道的开或关 受化学因素的调控——化学门控通道 受电压因素的调控——电压门控通道
三、主动转运
概念：借助细胞膜泵蛋白的作用，将物质由低浓度一侧转运到高浓度一侧
一、骨骼肌的收缩原理
滑行学说——肌肉的缩短是通过肌小节中细肌丝与粗肌丝相互滑行的结 果（其间肌丝本身的长度不变）。
生理细胞的基本功能ppt课件
-
0+
A-K+ A-K+ -
0+
A-K+
A-K+
A-
A- K+ A- K+
K+
A-
K+
A-K+
A-K+ A-K+
-
0+
A-
K+
A-K+
A-
K+
A-K+
A-K+ A-K+
Ek0
+
A-
K+
A-
K+
A-K+
A-
K+
平近静 衡于息 电钾膜 位离电
子位 的接
;
34
钾离子的平衡电位可以用Nernst公式计算：
封锁 复活
激活 失活
激活 失活
;
49
〔一〕绝对不应期
absolute refractory period
组织细胞在接受刺激而兴奋后的一个 较短时期内，它无论再遭到一个多么强大 的刺激，都不能再次产生兴奋，即兴奋性 为零。
钠通道失活
;
50
〔二〕相对不应期
relative refractory period 在绝对不应期后的一段时间内，组织 可接受大于阈值的刺激而发生兴奋，即兴 奋性低于正常。
;
29
细胞内记录
刺激器
- 0+
插入细胞
0 mV
-90 mV
给予刺激
;
去极相 超射overshoot 复极相 锋电位
spike potential 后电位
afterpotential 负后电位 〔去极化后电 位〕 正后电位 30
生理学 第二章 细胞的基本功能PPT课件
分类：
①同向转运 ②逆向转运
18
⦁ 2.继发性主动 转运-----某 物质的主动转 运所需要的能 量不是直接来 自ATP的分解， 而是来自膜外 Na+的高势能 （间接来自 ATP的分解） 人们把这种转
~ 运形式称 ，
又叫联合转运。
GS继发性主动转运模式图 19
3.入胞和出胞式转运
一些大分子物质或团块进出细胞,是通过细胞本身 的吞吐活动进行的,亦可属于主动转运过程。
15
通道转运与钠-钾泵转运模式图
16
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分解ATP产生能 量
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外
维持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均匀分布状态
排Na+吸K+的生理意义:
1、维持[Na]o高、
[K+]i高正常的离子分布.
2、贮备离子势能。
3、钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力
(一)膜的化学组成: 脂质(62%)---主要由磷脂
(。70%)和胆固醇(25%);还有
少量的鞘脂(5%)。磷脂中最 多的是磷脂酰胆碱，最少的 是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。
蛋白质(35%)---从分子数
看，脂>蛋100倍,从重量看,蛋 >脂1--4倍。
糖类(3%)
3
(二) 膜的分子结构
流体镶嵌模型：以液态
4
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
●被动转运
指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程。
●主动转运
指物质逆浓度 梯度或电位梯度 的转运过程。
5
（一）被动转运(passive transport) 概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： ①不耗能(ATP).（转运动力依赖物质的电-化
①同向转运 ②逆向转运
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⦁ 2.继发性主动 转运-----某 物质的主动转 运所需要的能 量不是直接来 自ATP的分解， 而是来自膜外 Na+的高势能 （间接来自 ATP的分解） 人们把这种转
~ 运形式称 ，
又叫联合转运。
GS继发性主动转运模式图 19
3.入胞和出胞式转运
一些大分子物质或团块进出细胞,是通过细胞本身 的吞吐活动进行的,亦可属于主动转运过程。
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通道转运与钠-钾泵转运模式图
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钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分解ATP产生能 量
2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外
维持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均匀分布状态
排Na+吸K+的生理意义:
1、维持[Na]o高、
[K+]i高正常的离子分布.
2、贮备离子势能。
3、钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力
(一)膜的化学组成: 脂质(62%)---主要由磷脂
(。70%)和胆固醇(25%);还有
少量的鞘脂(5%)。磷脂中最 多的是磷脂酰胆碱，最少的 是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。
蛋白质(35%)---从分子数
看，脂>蛋100倍,从重量看,蛋 >脂1--4倍。
糖类(3%)
3
(二) 膜的分子结构
流体镶嵌模型：以液态
4
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
●被动转运
指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程。
●主动转运
指物质逆浓度 梯度或电位梯度 的转运过程。
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（一）被动转运(passive transport) 概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： ①不耗能(ATP).（转运动力依赖物质的电-化
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主动转运与被动转运之间的区别： 主动转运：将某种物质逆差 转运，细胞将为转运提供能量。 被动转运：物质分子或离子由于分子的运动而顺差移动，因此 不需细胞为转运提供能量，包括单纯扩散和易化扩散。
生理学细胞的基本功能
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1.原发性主动转运 原发性主动转运──细胞利用直接分解ATP获得的能量，将
物质逆差(浓度梯度或电位梯度)跨膜转运。
生理学细胞的基本功能
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1.经载体的易化扩散 (1)转运过程：在高浓度侧膜载体蛋白与被转运物质结合→ 载体蛋白分子变构→将被转运的物质转移到膜低浓度侧→被转 运物与载体蛋白分离，进入该侧。 (2)载体转运的特征： ①结构特异性：每种载体蛋白只能转运某一种或某几种特 定的物质。 ②饱和现象：当被转运物的浓度升高至一定浓度后，对该 物的转运量将不再随该物浓度的升高而增大，即达到极限。
生理学细胞的基本功能
13
2.继发性主动转运 继发性主动转运——驱动力并不直接来自ATP分解，而是来自
另一物质原发性主动转运所形成的浓度梯度而进行的逆差转运。
*继发性主动转运的基本步骤： (以小肠黏膜上皮细胞对葡萄糖的吸收为例)
第一步：细胞基底侧膜上钠泵活动→细胞内[Na+]低，细胞外 [Na+]高，形成细胞管腔膜两侧的Na+浓度梯度。
(3)经通道易化扩散的特征 ①离子选择性：每种通道只允许某种或某几种离子通过。 ②离子转运速度快； ③门控特性: 大多数通道具有闸门，可受某种因素的控 制开放或关闭。(少数通道为非门控通道，经常处于开放状态）
生理学细胞的基本功能
8
1.门控通道的类型：一般根据控制闸门开闭的因素，可分为： (1)电压门控通道：受膜两侧的电位差控制开闭的通道。
生理学细胞的基本功能
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★细胞膜上钠泵的活动: 分解ATP获得能量，将Na+泵出 细胞，同时将K+泵入细胞。
*当[Na+]内↑或[K+]外↑时,钠泵的活动增强。 *钠泵的生电性作用：钠泵每分解1个ATP分子，将 3个
Na+泵出细胞，同时将 2个K+泵入细胞，结果使跨膜 电位差增大。
+ 钠泵
钠泵
生理学细胞的基本功能
(3)失活状态：通道关闭并不能被激活。
刺激
静息状态
激活状态
时间依从性
失活状态
电压依从性（随膜电位复极化进程）
生理学细胞的基本功能
9
(三)主动转运 (active transport)
主动转运──细胞通过本身的某种耗能过程, 将物质逆浓度梯 度或逆电位梯度跨膜转运。包括原发性主动转运(primary active transport)和继发性主动转运(secondary active transport)。
生理学细胞的基本功 能
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
第一节学习要求 1.复习膜的结构； 2.掌握易化扩散和主动转运； 3.熟悉单纯扩散、出胞和入胞。
生理学细胞的基本功能
2
一、膜的化学组成和分子结构
液态镶嵌模型(fluid mosaic model)——以液态脂质双 分子层为基 架, 其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质。
相关链接： 扩散
生理学细胞的基本功能
5
(二)易化扩散(facilitated diffusion)
易化扩散——非脂溶性物质在膜结构中某些蛋白质分 子的“协助”下，顺差（浓度差或电场力差）的跨膜移动。
易化扩散量的大小主要取决于以下两个方面： (1)细胞膜两侧物质的浓度梯度，若是所转运的物质是 带电的电解质，扩散量还受膜两侧电位梯度的影响。浓度 梯度（电位梯度）愈大，扩散速率愈大。 (2)细胞膜对所转运物质的通透性：通透性愈大，转运 速率愈大。
③竞争性抑制。
生理学细胞的基本功能
7
2.经通道的易化扩散 (1)转运过程：通道蛋白分子中央的贯通膜内外的亲水性 孔道开放→相应的带电离子经通道顺差（顺浓度梯度或电位 梯度）跨膜快速移动。
(2)被转运的物质：主要为带电离子(如：Na+、K+、Ca2+ 等)，某些细胞膜上存在水通道蛋白,允许水分子通过。
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★细胞膜上钠泵活动的结果: 建立和保持Na+、K+在细胞膜两侧的不均衡分布： Na+外高内低，K+外低内高。
★细胞膜上钠泵活动的生理意义：
① 胞内高钾, 利于胞质内的某些胞质内的钠离子泵出细
胞，避免细胞内钠浓度升高，从而降低胞质渗透压，从而 防止过多水分进入细胞内，维持正常的渗透压和形态； ③ 建立起一种生理性势能储备，为生物电产生、某些物质的 (如：葡萄糖、氨基酸、氯离子、氢离子等)继发性主动转 运等功能活动提供能量。
生理学细胞的基本功能
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(一)单纯扩散(simple diffusion)
1.单纯扩散——没有生物学转运机制参与, 物质 (主要是脂溶性 小分子和极小分子)仅顺其浓度差穿越细胞膜的过程。
2.人体内以单纯扩散转运的重要物质：
O2和CO2（脂溶性分子)，水分子(分子极小)。 3.影响单纯扩散的因素: (1)浓度势能：正相关； (2)通透性：正相关。
如：神经轴突膜上的某些Na+通道； (2)化学门控通道：受膜两侧某种化学物质控制开闭的通道。
如：骨骼肌细胞终板膜上的N2-乙酰胆碱受体阳离子通道； (3)机械门控通道：受某种机械刺激控制开闭的通道。
2.电压门控通道的功能状态：
(1)静息状态（又称为备用状态）：通道关闭，能被激活开放。
(2)激活状态：通道开放，允许相应离子顺差跨膜移动。
(一)脂质 磷脂(占70%)、胆固醇(占30%)等。为双嗜性分子。 (二)蛋白质 1.表面蛋白: 附着于膜表面; 2.整合蛋白: 以-螺旋结构镶嵌于
脂质双分子层中。 (三)糖类：形成糖蛋白或糖脂。
生理学细胞的基本功能
3
二、细胞膜的物质转运功能
细胞在新陈代谢过程中，细胞内、外的营养物质和代谢 产物不断地进行交换，细胞膜是细胞内、外物质交换的唯一 途径。 (一)单纯扩散 (二)易化扩散 (三)主动转运 (四)出胞和入胞
膜上分解ATP获能并进行主动转运的膜蛋白,称为泵蛋白。 几种 重要的泵蛋白： 钠-钾泵(简称钠泵)：逆差转运钠离子和钾离子(反方向)，主
要分布于细胞膜上。 钙泵：逆差转运钙离子，主要分布于骨骼肌细胞和心肌细
胞的肌浆网膜上。 H+-K+泵：逆差转运氢离子和钾离子(反方向)，主要分布于 胃黏膜泌酸腺的壁细胞的顶膜上，又称为质子泵。
生理学细胞的基本功能
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1.原发性主动转运 原发性主动转运──细胞利用直接分解ATP获得的能量，将
物质逆差(浓度梯度或电位梯度)跨膜转运。
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1.经载体的易化扩散 (1)转运过程：在高浓度侧膜载体蛋白与被转运物质结合→ 载体蛋白分子变构→将被转运的物质转移到膜低浓度侧→被转 运物与载体蛋白分离，进入该侧。 (2)载体转运的特征： ①结构特异性：每种载体蛋白只能转运某一种或某几种特 定的物质。 ②饱和现象：当被转运物的浓度升高至一定浓度后，对该 物的转运量将不再随该物浓度的升高而增大，即达到极限。
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2.继发性主动转运 继发性主动转运——驱动力并不直接来自ATP分解，而是来自
另一物质原发性主动转运所形成的浓度梯度而进行的逆差转运。
*继发性主动转运的基本步骤： (以小肠黏膜上皮细胞对葡萄糖的吸收为例)
第一步：细胞基底侧膜上钠泵活动→细胞内[Na+]低，细胞外 [Na+]高，形成细胞管腔膜两侧的Na+浓度梯度。
(3)经通道易化扩散的特征 ①离子选择性：每种通道只允许某种或某几种离子通过。 ②离子转运速度快； ③门控特性: 大多数通道具有闸门，可受某种因素的控 制开放或关闭。(少数通道为非门控通道，经常处于开放状态）
生理学细胞的基本功能
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1.门控通道的类型：一般根据控制闸门开闭的因素，可分为： (1)电压门控通道：受膜两侧的电位差控制开闭的通道。
生理学细胞的基本功能
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★细胞膜上钠泵的活动: 分解ATP获得能量，将Na+泵出 细胞，同时将K+泵入细胞。
*当[Na+]内↑或[K+]外↑时,钠泵的活动增强。 *钠泵的生电性作用：钠泵每分解1个ATP分子，将 3个
Na+泵出细胞，同时将 2个K+泵入细胞，结果使跨膜 电位差增大。
+ 钠泵
钠泵
生理学细胞的基本功能
(3)失活状态：通道关闭并不能被激活。
刺激
静息状态
激活状态
时间依从性
失活状态
电压依从性（随膜电位复极化进程）
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(三)主动转运 (active transport)
主动转运──细胞通过本身的某种耗能过程, 将物质逆浓度梯 度或逆电位梯度跨膜转运。包括原发性主动转运(primary active transport)和继发性主动转运(secondary active transport)。
生理学细胞的基本功 能
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
第一节学习要求 1.复习膜的结构； 2.掌握易化扩散和主动转运； 3.熟悉单纯扩散、出胞和入胞。
生理学细胞的基本功能
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一、膜的化学组成和分子结构
液态镶嵌模型(fluid mosaic model)——以液态脂质双 分子层为基 架, 其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质。
相关链接： 扩散
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(二)易化扩散(facilitated diffusion)
易化扩散——非脂溶性物质在膜结构中某些蛋白质分 子的“协助”下，顺差（浓度差或电场力差）的跨膜移动。
易化扩散量的大小主要取决于以下两个方面： (1)细胞膜两侧物质的浓度梯度，若是所转运的物质是 带电的电解质，扩散量还受膜两侧电位梯度的影响。浓度 梯度（电位梯度）愈大，扩散速率愈大。 (2)细胞膜对所转运物质的通透性：通透性愈大，转运 速率愈大。
③竞争性抑制。
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2.经通道的易化扩散 (1)转运过程：通道蛋白分子中央的贯通膜内外的亲水性 孔道开放→相应的带电离子经通道顺差（顺浓度梯度或电位 梯度）跨膜快速移动。
(2)被转运的物质：主要为带电离子(如：Na+、K+、Ca2+ 等)，某些细胞膜上存在水通道蛋白,允许水分子通过。
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★细胞膜上钠泵活动的结果: 建立和保持Na+、K+在细胞膜两侧的不均衡分布： Na+外高内低，K+外低内高。
★细胞膜上钠泵活动的生理意义：
① 胞内高钾, 利于胞质内的某些胞质内的钠离子泵出细
胞，避免细胞内钠浓度升高，从而降低胞质渗透压，从而 防止过多水分进入细胞内，维持正常的渗透压和形态； ③ 建立起一种生理性势能储备，为生物电产生、某些物质的 (如：葡萄糖、氨基酸、氯离子、氢离子等)继发性主动转 运等功能活动提供能量。
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(一)单纯扩散(simple diffusion)
1.单纯扩散——没有生物学转运机制参与, 物质 (主要是脂溶性 小分子和极小分子)仅顺其浓度差穿越细胞膜的过程。
2.人体内以单纯扩散转运的重要物质：
O2和CO2（脂溶性分子)，水分子(分子极小)。 3.影响单纯扩散的因素: (1)浓度势能：正相关； (2)通透性：正相关。
如：神经轴突膜上的某些Na+通道； (2)化学门控通道：受膜两侧某种化学物质控制开闭的通道。
如：骨骼肌细胞终板膜上的N2-乙酰胆碱受体阳离子通道； (3)机械门控通道：受某种机械刺激控制开闭的通道。
2.电压门控通道的功能状态：
(1)静息状态（又称为备用状态）：通道关闭，能被激活开放。
(2)激活状态：通道开放，允许相应离子顺差跨膜移动。
(一)脂质 磷脂(占70%)、胆固醇(占30%)等。为双嗜性分子。 (二)蛋白质 1.表面蛋白: 附着于膜表面; 2.整合蛋白: 以-螺旋结构镶嵌于
脂质双分子层中。 (三)糖类：形成糖蛋白或糖脂。
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二、细胞膜的物质转运功能
细胞在新陈代谢过程中，细胞内、外的营养物质和代谢 产物不断地进行交换，细胞膜是细胞内、外物质交换的唯一 途径。 (一)单纯扩散 (二)易化扩散 (三)主动转运 (四)出胞和入胞
膜上分解ATP获能并进行主动转运的膜蛋白,称为泵蛋白。 几种 重要的泵蛋白： 钠-钾泵(简称钠泵)：逆差转运钠离子和钾离子(反方向)，主
要分布于细胞膜上。 钙泵：逆差转运钙离子，主要分布于骨骼肌细胞和心肌细
胞的肌浆网膜上。 H+-K+泵：逆差转运氢离子和钾离子(反方向)，主要分布于 胃黏膜泌酸腺的壁细胞的顶膜上，又称为质子泵。