细胞膜的物质转运功能

单纯扩散
转运物质
01
03 05
脂溶性（非极性）物质或少数不带电荷的极性小分子物质，如 O2、CO2、N2、类固醇激素、乙醇、尿素、甘油、水等 （NH3）[2004N112/2006N2/2012N1]
02
水是不带电荷的极性小分子，也能以单纯扩散的方式
通过细胞膜，但脂质双层对水的通透性很低，故扩散 2
电压门控通道 化学门控通道 机械门控通道
经通道的易化扩散
非门控通道
神经纤维上的钾漏通道
经通道的易化扩散
水通道
红细胞、肾小管、集合管、呼吸道以及肺泡等 处的上皮细胞对水的转运能力很强
这些细胞的质膜中，存在着大量对水高度通透 且总是开放的水通道
组成水通道的蛋白称为水通道蛋白(AQP)，其 水相孔道只能允许水分子以单列形式扩散通过
经通道的易化扩散
离子通道均无分解ATP的能力，它们所介导的跨膜转运 都是被动的
经通道的易化扩散
离子通过时无需与通道蛋白结合，能以极快的速度跨越 细胞膜
基本特征
离子选择性 是指每种通道只对一种或几种离子有较高的通透能力，而对其他离子的通透性很小或不通透
通道对离子的选择性取决于孔道的口径和带电状况等因素 还与通道的形状、内壁的化学结构以及离子键分布等有关 门控特性
经载体的易化扩散
体内许多重要的物质如葡萄糖、 氨基酸等的跨膜转运就是经载体 易化扩散实现的
葡萄糖转运体 (GLUT)可将 胞外的葡萄糖 顺浓度梯度转 运到细胞内
GLUT1表达于多种组织细胞， 是一种基本的葡萄糖转运体
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GLUT4
分布于横纹肌和脂肪等组织，基础状态下主要储存于 胞质内的囊泡膜中，可受肌肉活动的影响和胰岛素的调 节
Km可反映载体蛋白对底物分子的亲和力和转运效率
Km愈小，表示亲和力和转运效率愈高
竞争性抑制
如果有两种结构相似的物质都能与同一载体结合， 两底物之间将发生竞争性抑制，浓度较低或Km较 大的溶质更容易受到抑制
03 主动转运
主动转运
E
溶质跨细胞器膜转运的动力则来自质子泵活动建立的H+ 的跨膜浓度梯度
D
肌肉活动时，含GLUT4的囊泡通过出胞而插入肌细胞 膜，可使肌细胞得到更多的葡萄糖
血中胰岛素水平增高时，GLUT4囊泡可在几分钟内启 动出胞而插入细胞膜，大大提高细胞转运葡萄糖的能力
有些糖尿病患者常伴有GLUT4数量或功能降低，此时 即使胰岛素水平正常仍不能有效转运葡萄糖，出现胰岛 素抵抗
特点
溶质跨质膜转运的动力来自钠泵活动建立的Na+的跨膜
浓度梯度
C 继发性主动转运
B 原发性主动转运
A
是指某些物质在膜蛋白的帮助下，由细胞代谢提供能量
而进行的逆浓度梯度和(或)电位梯度跨膜转运
主动转运
原发性主动转运
细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆
1
浓度梯度和(或)电位梯度转运的过程称
为原发性主动转运
2
04
钠泵活动的生理意义
钠钾泵
钠泵活动的生理意义
钠泵活动造成的细胞内高K+为胞质内许多代谢反应所必需 维持胞内渗透压和细胞容积 钠泵活动形成的Na+和K+跨膜浓度梯度是细胞发生电活动（如静息电位和动作电位）
速度很慢
04
各种带电离子，尽管其直径很小，却也不能通透 膜脂质双层
O2、CO2、N2等高脂溶性小分子的跨膜扩散速 度很快
分子较大的非脂溶性物质，如葡萄糖、氨基酸等， 很难直接通过膜脂质双层
单纯扩散
转运速率
01
02
主要取决于被转运物在 膜两侧的浓度差和膜对
该物质的通透性
物质所在溶液的温度愈 高、膜有效面积愈大，
转运速率也愈高
02 易化扩散
易化扩散
概念
分类
易化扩散
概念
是指非脂溶性的小分子物质或带电离子在跨膜蛋白帮助下，顺浓度 梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运
易化扩散
分类
经通道的 易化扩散
经载体的 易化扩散
经通道的易化扩散
各种带电离子在通道蛋白的介导 下，顺浓度梯度和（或）电位梯 度的跨膜转运称为经通道的易化 扩散，由于经通道转运的溶质几 乎都是离子,因而这类通道蛋白也 称离子通道
各种离子水化后因直径加大，因而不能通过水 通道
经载体的易化扩散
载体也称转运体，是介导多种水溶性小分子物质或离子 跨膜转运的一类整合膜蛋白
经载体的易化扩散
经载体的易化扩散是指水溶性小分子物质在载体蛋白介 导下顺浓度梯度进行的跨膜转运，属于载体介导的被动 转运
经载体的易化扩散
由于载体转运时载体蛋白需经历“与底物结合-构象变化 -与底物解离”等一系列过程，因此物质经载体转运的速 率较慢
01
钠泵每次活动都会使3个 Na+移出胞外、2个K+ 移人胞内，产生一个正电 荷的净外移，故钠泵具有 生电效应
钠泵抑制剂
03
05
02
每分解一分子ATP可逆浓度差将3个Na+ 移出胞外，将2个K+移入胞内，其直接效 应是维持细胞膜两侧Na+和K+的浓度差 [1996N1/1998N3/2004N2/2016N2]， 使细胞外液中的Na+浓度达到胞质内的10 倍左右，细胞内的K+浓度达到细胞外液的 30倍左右
细胞膜的物质转运功能
演讲人
2020-12-05
目录
1 单纯扩散 2 易化扩散 3 主动转运 4 膜泡运输
01 单纯扩散
单纯扩散
A
概念
B
特点
C
转运 Baidu Nhomakorabea质
D
转运 速率
单纯扩散
概念
是指物质从质膜的高浓度一侧通过 脂质分子间隙向低浓度一侧进行的 跨膜扩散
单纯扩散
特点
无需代谢耗能，属于被动转运，也称简 单扩散
结构特异性
各种载体只能识别和结合具有特定化学结构的底物
饱和现象
由于细胞膜中载体的数量和转运速率有限，当被转运的 底物浓度增加到一定程度时，底物的扩散速度便达到最 大值(Vmax)，不再随底物浓度的增加而增大，这种现象 称为载体转运的饱和现象
最大扩散速度Vmax能反映载体蛋白构象转换的最大速 率
扩散速度达Vmax—半(1/2Vmax)时的底物浓度，称为 米氏常数(Km)
离子泵
离子泵
原发性主动转运的底物通常为带电离子，因此介导这一 过程的膜蛋白或载体被称为离子泵
离子泵
离子泵的化学本质是ATP酶，可将 细胞内的ATP水解为ADP，自身被 磷酸化而发生构象改变，从而完成 离子逆浓度梯度和(或)电位梯度的 跨膜转运
钠钾泵
哺乳动物细胞膜中普遍存 在的离子泵，简称钠泵， 也称钠-钾依赖式ATP酶 [2003N2]