物质的跨膜运输细胞生物学优秀课件
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人教生物必修1第物质跨膜运输的方式(28张)-PPT优秀课件
O2、CO2等
合成的脂双层
实验分析：
O2、CO2等
葡萄糖
思考：①葡萄糖的跨膜运输是不是扩散？ ②与水的扩散有什么异同？
被动运输 ——顺浓度梯度运输
自由扩散
协助扩散
思考与讨论：
1、需要消耗能量吗？为什么？ 2、为什么称之为“被动运输”？
丽藻细胞液所 含的离子浓度远远 高于丽藻所生长的 池水，为什么丽藻 还能从周围环境吸 收离子呢？
自由扩散 被动运输
小分子物质
协助扩散
物质（跨膜运输）
的进
主动运输
出细
胞的
消
方式
胞吞
耗
能
大分子物质
量
胞吐
顺浓度 不耗能
载体蛋白
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
基础训练 1. 如图是某物质通过红细胞膜的示意图，请 据图回答：
(1)这是哪种运输方式? ___主__动__运_输_____。 (2)B代表的物质是___载__体____。 (3)你认为A可能代表下列哪种物质?___K_+_、__N_a_+__。 (供选答案：O2、甘油、Na+、K+)
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
➢载体蛋白有特异性。一种载体蛋白只 能运输一类分子或离子。
【例题】对细胞膜的选择透过性性起主要作
用的物质是（ C ）
A、胆固醇
B、多糖
C、蛋白质
D、磷脂
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
细胞生物学 第五章 物质的跨膜运输
离子流，产生电信号。 编辑ppt
离子通道的三种类型
编辑ppt
电压门控离子通道：铰链细胞失水 原理：含羞草的叶柄基部和复叶基部,都有一个膨大部分,叫作 叶枕。叶枕细胞 （铰链细胞）受刺激时，其膜钙离子门控通 道打开，钙内流，产生AP，致使铰链细胞的液泡快速失水而 失去膨压，从而叶枕就变得瘫软,小羽片失去叶枕的支持,依次 地合拢起来。
编辑ppt
应力激活的离子通道：2X1013N，0.04nm
编辑ppt
❖ 2、通道蛋白 ❖ 离子通道的特征： ❖ （1）具有极高的转运速率 ❖ 比载体转运速率高1000倍以上；带电离子
的跨膜转运动力来自跨膜电化学梯度。 ❖ （2）离子通道没有饱和值 ❖ 离子浓度增大，通过率也随之增大。 ❖ （3）离子通道是门控的，并非连续开放 ❖ 离子通道的开与闭编辑p受pt 控于适当的细胞信号。
❖ Couple uphill transport to the hydrolysis of ATP.
❖ Mainly in bacteria, couple uphill transport to an input of
energy from light.
编辑ppt
第二节 离子泵和协同转运 ❖ ATP 驱动泵分类：
编辑ppt
水分子 通过水孔蛋白
编辑ppt
第一节 膜转动蛋白与物质的跨膜运输
❖ 二、物质的跨膜运输 ❖ (一)被动运输 ❖ 2、协助扩散 ❖ 各种极性分子和无机离子，以及细
胞代谢产物等顺其浓度梯度或电化学 梯度跨膜转运，无需细胞提供能量， 但需膜转运蛋白“协助”。
编辑ppt
葡萄糖载体蛋白家族
❖ 人类基因组编码12种与糖转运相关的载体 蛋白GLUT1～GLUT12，构成GLUT。
离子通道的三种类型
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电压门控离子通道：铰链细胞失水 原理：含羞草的叶柄基部和复叶基部,都有一个膨大部分,叫作 叶枕。叶枕细胞 （铰链细胞）受刺激时，其膜钙离子门控通 道打开，钙内流，产生AP，致使铰链细胞的液泡快速失水而 失去膨压，从而叶枕就变得瘫软,小羽片失去叶枕的支持,依次 地合拢起来。
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应力激活的离子通道：2X1013N，0.04nm
编辑ppt
❖ 2、通道蛋白 ❖ 离子通道的特征： ❖ （1）具有极高的转运速率 ❖ 比载体转运速率高1000倍以上；带电离子
的跨膜转运动力来自跨膜电化学梯度。 ❖ （2）离子通道没有饱和值 ❖ 离子浓度增大，通过率也随之增大。 ❖ （3）离子通道是门控的，并非连续开放 ❖ 离子通道的开与闭编辑p受pt 控于适当的细胞信号。
❖ Couple uphill transport to the hydrolysis of ATP.
❖ Mainly in bacteria, couple uphill transport to an input of
energy from light.
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第二节 离子泵和协同转运 ❖ ATP 驱动泵分类：
编辑ppt
水分子 通过水孔蛋白
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第一节 膜转动蛋白与物质的跨膜运输
❖ 二、物质的跨膜运输 ❖ (一)被动运输 ❖ 2、协助扩散 ❖ 各种极性分子和无机离子，以及细
胞代谢产物等顺其浓度梯度或电化学 梯度跨膜转运，无需细胞提供能量， 但需膜转运蛋白“协助”。
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葡萄糖载体蛋白家族
❖ 人类基因组编码12种与糖转运相关的载体 蛋白GLUT1～GLUT12，构成GLUT。
5 物质跨膜运输 细胞生物学PPT课件
主动运输（active transport）：物质逆浓度梯度
进出细胞，而且需要载体、消耗ATP。
1 被动运输
细胞膜是选择性半透膜
1.1 简单扩散（simple diffusion）
1. 概念：指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细 胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗ATP， 又称被动扩散（passive diffusion）。 。
1.2.2 载体蛋白介导的协助扩散
1.协助扩散（facilitated diffusion）：
各种极性分子和无机离子通过膜转运蛋白 顺浓度 梯度 的跨膜转运过程。
2. 运输对象：葡萄糖、氨基酸及细胞代谢物
3. 特点：
①不消耗代谢能
②需要载体蛋白的协助
③具有特异性
④具有饱和性
⑤可被竞争性阻断剂阻断
易化扩散
离子通道的类型
⑴ 配体闸门通道(ligand-gated channels）乙酰胆碱受体。 ⑵ 电压闸门通道(voltage-gated channels) 主要存在于可兴奋细胞，如神经元、肌细胞等。 （3）应力激活通道（stress-activated channel)如内耳毛细胞感受
声波震动。
第五章 物质的跨膜运输
2010-09-10
内容提要
1. 被动运输
简单扩散 协助扩散
2. 主动运输
ATP直接供能 ATP间接供能 Байду номын сангаас能驱动
3. 胞吞与胞吐
物质跨膜转运的主要方式：
被动运输（passive transport）：物质顺浓度梯度
进出细胞，不需要消耗ATP。
─ 简单扩散 ─协助扩散（易化扩散）
2 主动运输
概念：由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或化学 梯度进行跨膜转运的方式，消耗ATP。
进出细胞，而且需要载体、消耗ATP。
1 被动运输
细胞膜是选择性半透膜
1.1 简单扩散（simple diffusion）
1. 概念：指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细 胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗ATP， 又称被动扩散（passive diffusion）。 。
1.2.2 载体蛋白介导的协助扩散
1.协助扩散（facilitated diffusion）：
各种极性分子和无机离子通过膜转运蛋白 顺浓度 梯度 的跨膜转运过程。
2. 运输对象：葡萄糖、氨基酸及细胞代谢物
3. 特点：
①不消耗代谢能
②需要载体蛋白的协助
③具有特异性
④具有饱和性
⑤可被竞争性阻断剂阻断
易化扩散
离子通道的类型
⑴ 配体闸门通道(ligand-gated channels）乙酰胆碱受体。 ⑵ 电压闸门通道(voltage-gated channels) 主要存在于可兴奋细胞，如神经元、肌细胞等。 （3）应力激活通道（stress-activated channel)如内耳毛细胞感受
声波震动。
第五章 物质的跨膜运输
2010-09-10
内容提要
1. 被动运输
简单扩散 协助扩散
2. 主动运输
ATP直接供能 ATP间接供能 Байду номын сангаас能驱动
3. 胞吞与胞吐
物质跨膜转运的主要方式：
被动运输（passive transport）：物质顺浓度梯度
进出细胞，不需要消耗ATP。
─ 简单扩散 ─协助扩散（易化扩散）
2 主动运输
概念：由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或化学 梯度进行跨膜转运的方式，消耗ATP。
物质跨膜运输的方式31PPT-PPT优秀课件
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
细胞膜控制物质进入——选择透过性
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
载体蛋白虽然能够帮助许多 离子和小分子通过细胞膜， 但是对于蛋白质这样的大分 子运输却无能为力。可是大 部分细胞能够摄入和排出特 定的大分子，这些大分子是 怎样进出细胞？
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
一、小分子、离子的跨膜运输
3、主动运输
概念：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的 协助，同时也需要消耗能量。 举例：1、Na+ 、K+、Ca2+等离子通过细胞膜； 2、葡萄糖、 氨基酸被小肠上皮细胞吸收。
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
D.能量、离子浓度
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
3、右图表示的是一个动物细胞内 外不同离子的相对浓度。分析图表 提供的信息，回答问题。 1．哪种离子通过主动运输进入细 胞？
K+ Mg2+
2．哪种离子通过主动运输排出细 胞？
Na+ Cl-
离子浓度
细胞内 细胞外
Na+ K+ Mg2+ Cl-
智慧教学展示课—
—
细胞膜的结构示意图
糖蛋白 3
蛋白质2
1 磷脂双 分子层
细胞膜的功能特性—— 选择透过性
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，哪些物 质能过，哪些物质不能过呢？
水分子自由通过，一些离子和小分子（氨基酸， 葡萄糖等）也能通过，而其他离子、小分子和 大分子不能通过。
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
细胞膜控制物质进入——选择透过性
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
载体蛋白虽然能够帮助许多 离子和小分子通过细胞膜， 但是对于蛋白质这样的大分 子运输却无能为力。可是大 部分细胞能够摄入和排出特 定的大分子，这些大分子是 怎样进出细胞？
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
一、小分子、离子的跨膜运输
3、主动运输
概念：从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的 协助，同时也需要消耗能量。 举例：1、Na+ 、K+、Ca2+等离子通过细胞膜； 2、葡萄糖、 氨基酸被小肠上皮细胞吸收。
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
D.能量、离子浓度
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
4.3物质跨膜运输的方式31PPT
3、右图表示的是一个动物细胞内 外不同离子的相对浓度。分析图表 提供的信息，回答问题。 1．哪种离子通过主动运输进入细 胞？
K+ Mg2+
2．哪种离子通过主动运输排出细 胞？
Na+ Cl-
离子浓度
细胞内 细胞外
Na+ K+ Mg2+ Cl-
智慧教学展示课—
—
细胞膜的结构示意图
糖蛋白 3
蛋白质2
1 磷脂双 分子层
细胞膜的功能特性—— 选择透过性
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，哪些物 质能过，哪些物质不能过呢？
水分子自由通过，一些离子和小分子（氨基酸， 葡萄糖等）也能通过，而其他离子、小分子和 大分子不能通过。
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（四）、主动运输
（一）概念：由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度 的跨膜转运方式。
主动运输
特点：
①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； ②需要能量； ③都有载体蛋白。
能量来源：
①协同运输中的离子梯度动力； ② ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量； ③光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。
是Na+-K+ ATP酶 ,由2个大亚基、2个小亚基组成
的4聚体.
Na+ 电化学梯度
细胞外
Na+结合位点
K+结合位点
K+ 电化学梯度
胞质溶胶
❖工作原理:
细胞外
胞质 溶胶
ATP将泵蛋 白磷酸化
K+的结合使 泵蛋白去磷
酸化
细胞必须进行渗透压调节(P75)
细胞以不同的方式避免被涨破
Na+-K+泵的作用： 维持细胞的渗透性，保持细胞的体积； 维持低Na+高K+的细胞内环境； 维持细胞的静息电位； 吸收营养。
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输
细胞进行的物质运输有三种不同的范畴 ： ➢细胞运输(cellular transport) 这种运输主要 是细胞与环境间的物质交换
➢胞内运输(intracellular transport) 是真核生 物细胞内膜性细胞器与细胞内环境进行的物 质交换
➢跨细胞运输(transcellular transport) 这种运 输是物质穿越细胞的运输
Mammalian MDR1 protein
第一个被发现的真核细胞的 ABC转运器是多药抗性蛋白 （multidrug resistance protein, MDR），约40%患者的 癌细胞内该基因过度表达。ABC转运器还与病原体对药物的 抗性有关。
Four types of ATP-powered pumps
通透有高度的
选择性
细胞膜
与人工脂双分子膜一样，能通过简 单扩散透过水、非极性分子； 还能透过各种极性分子和无机离子 如：核苷酸、糖、氨基酸；
膜转运蛋白
载体蛋白 通道蛋白
（一）载体蛋白及其功能 P68
浓
脂
度
双
下 降
层
（二）通道蛋白
❖一般认为它是横跨质膜形成的亲水的通道，能使
适宜大小的分子及带电荷的溶质通过。
物质的跨膜运输细胞生 物学
内容提要
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 一、脂双层的不通透性和膜转运蛋白 二、被动运输和主动运输 第二节 离子泵和主动运输 一、离子泵 二、超家族 三、离子跨膜转运与膜电位 第三节 胞吞作用与胞吐作用 一、胞吞作用的类型 二、胞吞作用与细胞信号转导 三、胞吐作用
C:压力激活通道—机械门通道
❖各种各样的机械力刺激 ，将机械刺激的信
号转化为电化学信号最终引起细胞反应 。
二、被动运输
1、概念: P71顺浓度梯度；不消耗能量 2、类型:
简单扩散（自由扩散）:
顺浓度梯度 ，不耗能，不需要膜蛋白。
协助扩散（促进扩散）:
顺浓度梯度 ，不耗能，需要膜蛋白。
（一）、简单扩散
亲水部分
脂双层疏水部分来自❖离子通道 离子选择性:
门控性:
电压门控 细胞内外配体门控 压力激活通道
A.配体门通道——离子通道型受体
B.电压门通道 细胞内外特异离子浓度发生变化时或其
它刺激引起膜电位变化时，致使其构象变化，“门”打开。
通道 关闭
通道失活
通道 开启
正常膜电位
正常膜电 位被电流 刺激破坏
2、V-type：存在于各类小泡膜上，水解ATP产生 能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、内体、 植物液泡膜上。
3、F-type：利用质子动力势合成ATP，即ATP合 酶，位于细菌质膜、线粒体内膜、类囊体膜上。
P-型泵 V -型泵
F -型泵：H+-ATP酶
转子
定子
三、ABC 超家族
ABC超家族（ABC superfamily）最早发现于细 菌，属于一个庞大的蛋白家族，每个成员都有两 个 高 度 保 守 的 ATP 结 合 区 （ ATP binding cassette），故名ABC转运器。
（二）水孔蛋白（Aquaporin，AQP） ： 水分子的跨膜通道
❖1991年，Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28
（三）、协助扩散 P71
特异的膜转运蛋白“协助”物质转运
1、协助扩散同简单扩散相比，具有以下一些特点 ：
✓促进扩散的速度要快几个数量级 ✓具有饱和性: 当溶质的跨膜浓度差达到一定程度 时，促进扩散的速度不再提高。 ✓具有高度的选择性: 如运输蛋白能够帮助葡萄糖 快速运输，但不帮助与葡萄糖结构类似的糖类运输。
乌苯苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少 量膜脂有助提高于其活性。
（二）、钙泵(P75)及其他P－型离子泵
Ca2+ ATP酶
H+泵(P76)—植物细胞、真菌 和细菌细胞质膜
H+ ATP酶 ，建立跨膜的H+电化学梯度，驱动 转运溶质进入细胞
质子泵
1、P-type：如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表 皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。
简单扩散
也叫自由扩散（free diffusion）：
①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散； ②不需要提供能量； ③没有膜蛋白协助。
通透性P=KD/d ， K为分配系数， D为扩散系数， d为膜的厚度。
1、简单扩散的限制因素
脂溶性:脂溶性越强，通过脂双层膜的速率越快 相对分子质量:相对分子质量小，脂溶性高的分 子才能快速扩散 物质的带电性: 不带电荷的极性分子
主动运输类型
浓度梯度
偶联载体 ATP-驱动泵蛋白 光驱泵蛋白
第二节 ATP驱动泵和主动运输
ATP驱动泵分类： P—型离子泵 V—型质子泵 F—型质子泵 ABC超家族
P—型离子泵(P74)
对离子的转运循环依赖自磷酸化过程，所 以叫做P-type离子泵。
一、P——型离子泵
（一）、钠钾泵—动物细胞的质膜
四、协同运输（cotransport)—偶联转运
概念: 特点： 靠间接提供能量完成主动运输。所需能量来自膜两 侧离子的浓度梯度。
物质通过质膜的三种主要途径
被动运输 主动运输 胞吞作用与胞吐作用
一、脂双层的不透性和膜转运蛋白
人工脂分子的透性
✓疏水分子：O2、N2、 苯
✓小的不带电荷的极性分 子：水、尿素、甘油 ✓大的不带电的极性分子：
葡萄糖、蔗糖等
✓离子： Na+、H+ 、K+ 、HCO3－ 、
Ca＋ 、 Cl－
在活细胞中质膜对物质 的