生理学——细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
细胞膜的基本结构和物质转运功能 课件
➢维持细胞内高K+，保证细胞正常代谢 ➢阻止Na+及伴随的H2O进入细胞，维持细胞体积 ➢建立势能储备，为其他物质转运提供能量
细胞膜的物质转运功能
常见的跨膜转运物质的方式
• 单纯扩散 • 易化扩散 • 主动转运 • 继发性主动转运（联合转运）
响，分电压门控性通道和化学门控性通道 ➢很多离子如：Na+、K+、Ca2+等的转运
被动转运 (passive transport)
概念：物质顺着浓度差或电位差的转运过程。 特点：
①顺浓度或电位梯度进行 ②不耗能
分类：
①单纯扩散 ②易化扩散
细胞膜的物质转运功能 常见的跨膜转运物质的方式 • 单纯扩散 • 易化扩散 • 主动转运
➢蛋白质 ➢糖类
细胞膜的化学组成和分子结构
单位膜（生物膜） 细胞的各种膜主要由脂质、蛋白质和糖类组成
• 膜的分子结构假说——液态镶嵌模型
➢脂质双分子层 ➢蛋白质
➢分子以α-螺旋或球形结构镶嵌在脂质分子中 ➢分整合蛋白和表面蛋白 ➢膜的各种功能主要取决于其所含的蛋白质，如
载体、通道、离子泵—物质转运；受体—识别 特异的化学刺激等 ➢糖类
饮作用）
粗面内质网合成蛋白性分泌物 高尔基复合体
膜性结构包被=分泌囊泡 囊泡向质膜内侧移动
囊泡膜与质膜的某点接触并融合 融合处出现裂口 分泌物排出
囊泡的膜成为细胞膜的组成部分
出胞
细胞膜上的受体对物质的“辨认”
发生特异性结合=复合物
复合物向膜表面的“有被小窝”移 动
生理学细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
（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。
The movement of substances across the membrane occurs against the electrochemical gradient with the necessity of consumption of m胞和骨骼肌细胞
1972年由singer和nicolson提出。其 主要内容：膜是以液态的脂质双分子 层为基架，其中镶嵌着不同生理结构 和功能的蛋白质，后者主要以-螺旋 或球形蛋白质的形式存在。
（一）脂质双分子层（Gorter Grendel）
lipid bilayer
化学组成： 磷脂（70%）、胆固醇（30%）、 鞘脂类脂质
Na+浓度的膜外:膜内（ Co/Ci ）为12 K+浓度的膜内:膜外 （ Ci/Co ）为30
钠-钾泵（sodium-potassium pump） 钠泵为Na+- K+依赖式ATP酶的蛋白质
Basic functions of pumps：
• 在细胞的特定部位聚集某种物质 • 建立一种势能储备 • 分泌特定物质
（五）出胞和入胞式物质转运
大分子物质或固态、液态的物质团块，通 过细胞膜复杂的结构和功能的变化，进出细 胞的过程。
细胞膜的结构和物质转运功能
细胞膜的结构和物质转运功能
(1)膜结构的液态镶嵌模型：细胞新陈代谢过程中需要不断选择性地通过细胞膜摄入和排出某些物质。
细胞膜和细胞器膜主要是由脂质和蛋白质组成。
根据膜结构的液态镶嵌模型，认为膜是以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。
(2)细胞膜的物质转运功能：物质的跨膜转运途径有：
①单纯扩散：扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。
容易通过的物质有O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。
②经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。
经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等;经通道易化扩散指溶液中的Na+、C1-、Ca2+、K+等带电离子，离子通道分为电压门控通道、化学门控通道和机械门控通道。
③主动转运：分原发性主动转运和继发性主动转运。
原发性主动转运的膜蛋白为离子泵(钠-钾泵，简称钠泵，也称Na+-K+-ATP 酶)。
继发性主动转运：它是间接利用ATP 能量的主动转运过程。
《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）
细胞膜的跨膜物质转运功能
细胞膜的跨膜物质转运功能细胞膜的跨膜物质转运是细胞内少量物质从比较高的浓度向比较低的浓度运输的过程，它的作用有助于维持细胞的正常功能和物质平衡。
细胞膜的材料运输可以通过主动和被动机制实现，而这些机制需要很多跨膜蛋白参与。
跨膜物质转运中，细胞膜蛋白被分为七种类型：转运蛋白（Transporters），受体蛋白（Receptor Proteins），膜外蛋白（Outer Membrane Proteins），膜内蛋白（Inner Membrane Proteins），电子载体蛋白（Electron Carrier Proteins），激动蛋白（Excitatory Proteins）和抑制蛋白（Inhibitory Proteins）。
转运蛋白是跨膜物质转运最典型的蛋白，它们能够从一个浓度更低的位置将物质转移到一个浓度更高的位置。
它们具有多功能的作用，可根据物质的属性而调整运输速率。
色素蛋白（Chromoproteins）和自由基转运蛋白（Free Radical Transporters）是转运蛋白的例子。
受体蛋白是另一种通过细胞膜的蛋白，它们的主要作用是增强另一个细胞内介导的运输过程。
这些受体蛋白通过特定的药物分子来识别物质，当受体蛋白与特定的药物分子结合时，激活的信号传递路径可以帮助细胞从环境中收集营养。
示范受体蛋白必须把物质从低浓度的环境运输到高浓度的环境。
膜外蛋白一般分布在细胞膜外侧，它们通过与特定的细胞淋巴系统或器官特异性分子结合来完成细胞外界环境信息的传递。
这类蛋白可增加或减少毛细血管的内分泌激素，根据能量变化的信号分布，保持细胞间的能量平衡，例如促酶电泳和粘附蛋白。
膜内蛋白一般分布在细胞膜内侧，它们是细胞隔离到细胞外界百分之百自治乐园的重要保护组织。
它们由非结构性抗体超家族和抗原降解酶超家族组成，它们可以响应细胞内可靠和有害的外界物质，抵御细菌和病毒的侵袭，参与细胞信号应答和免疫，以及对人体健康起重要作用。
生理学第二章细胞
微电极（单一神经纤维）
电压钳技术（细胞膜上的离子通道）
膜片钳技术（单一离子通道）
膜片钳技术：可记录细胞膜结构中单一离子通道的电流 和电导。生物电现象的观察分析进入分子水平的新阶段。
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静息电位(resting potential)及其产生原理
（一）静息电位(resting potential RP) 细胞安静状态时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。
2.RP实验现象：
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证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位
性质：
于细胞膜外，无电位改变，内负外正（极化）
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。
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➢ 膜电位变化中的几种状态
a⑧f①t正eR⑥r后e-Ksp电+to从it位ne细gn（pt胞oiptao内elsn)i转ttii移avle到细胞 a化ft③e外r膜-液p去o使t极e细n化t胞i达a复l阈)极:电超化位级水平，
电⑤④压N去门a②+极通控阈化道N刺a：关+激通N闭a道+，迅开K速放+通进。道入 Na开细+进放胞入细胞。
复极化(repolarization) : depolarization→ polarization
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（二）静息电位(RP)的产生机制
1. 细胞膜内外离子分布及膜对离子的通透性
(1) 细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+] o ＞[Na+] i ≈ 10∶1, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-] o ＞[Cl-] i ≈ 14∶1, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1
细胞膜的基本结构和物质转运功能(2)
细胞膜的基本结构和物质转运功能（2）膜所具有的各种功能，在很大程度上决定于膜所含的蛋白质；细胞和周围环境之间的物质、能量和信息交换，大都与细胞膜上的蛋白质分子有关。
由于脂质分子层是液态的，镶嵌在脂质层中的蛋白质是可移动的，即蛋白质分子可以在膜脂分子间横向漂浮移位；不同细胞膜中的不同蛋白质分子的移动和所在位置，存在着精细的调控机制。
例如，骨骼肌细胞膜中与神经肌肉间信息传递有关的通道蛋白质分子，通常都集中在肌细胞膜与神经未梢分布相对应的那些部分；而在肾小管和消化管上皮细胞，与管腔相对的膜和其余部分的膜中所含的蛋白质种类大不相同，说明各种功能蛋白质分子并不都能在所在的细胞膜中自由移动和随机分布，而实际存在着的有区域特性的分布，显然同蛋白质完成其特殊功能有关。
膜内侧的细胞骨架可能对某种蛋白质分子局限在膜的某一特殊部分起着重要作用。
（三）细胞膜糖类细胞膜所含糖类甚少，主要是一些寡糖和多糖链，它们都以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂和糖蛋白；这些糖链绝大多数是裸露在膜的外面一侧的。
这些糖链的意义之一在于以其单糖排列顺序上的特异性，可以作为它们所结合的蛋白质的特异性的“标志”。
例如，有些糖链可以作为抗原决定簇，表示某种免疫信息；有些是作为膜受体的“可识别性”部分，能特异地与某种递质、激素或其他化学信号分子相结合。
如人的红细胞ABO血型系统中，红细胞的不同抗原特性就是由结合在膜脂质的鞘氨醇分子上的寡糖链所决定的，A型抗原和B型抗原的差别仅在于此糖链中一个糖基的不同。
由此可见，生物体内不仅是多聚糖核苷酸中的碱基排列和肽链中氨基酸的排列可以起“分子语言”的作用，而且有些糖类物质中所含糖基序列的不同也可起类似的作用。
二、细胞膜的跨膜物质转运功能既然膜主要是由脂质双分子层构成的，那么理论上只有脂溶性的物质才有可能通过它。
但事实上，一个进行着新陈代谢的细胞，不断有各种各样的物质（从离子和小分子物质到蛋白质等大分子，以及团块性固形物或液滴）进出细胞，包括各种供能物质、合成细胞新物质的原料、中间代谢产物和终产物、维生素、氧和二氧化碳，以及Na+、K+、Ca2+离子等。
生理学第二章细胞的基本功能
2021/4/21
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2.肌丝滑行
终池膜上的钙通道开放 终池内的Ca2+进入肌浆
Ca2+与肌钙蛋白结合 肌钙蛋白的构型改变 原肌球蛋白位移， 暴露细肌丝上的结合位点 横桥与结合位点结合， 分解ATP释放能量
横桥摆动 牵拉细肌丝朝肌节中央滑行
肌节2缩021/短4/21=肌细胞收缩
按任意键 飞入横桥摆动动画
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四、骨骼肌收缩的形式
（一）等长收缩与等张收缩 等长收缩:收缩时,只有张力增加而长度不
变的收缩,称为等长收缩。
等张收缩:收缩时,只有长度缩短而张力不
变的收缩,称为等张收缩。
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（二）单收缩与强直收缩
Na+-K+泵又称Na+-K+-ATP酶，简称钠泵。
当膜内钠离 子↑ 或膜外 钾离子↑时， 都被激活， ATP 分 解 产 生能量，将 胞 内 3 个 Na+ 移至胞外和 将胞外2个 K+ 移 入 胞 内 。
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钠泵活动的意义：
•生物电产生的基础； •是其它物质继发主动转运的动力 •细胞内高钾是胞浆内许多代谢反应所必需的 •防止细胞内水肿
转运的物质：氧气、二氧化碳、脂类等
决定扩散速度的因素：浓度差；膜的通透性
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2.易化扩散
概念：非脂溶性或脂溶性小的小分子、离子物 质在膜蛋白的帮助下，由高浓度一侧向 低浓度一侧移动通过细胞膜的方式
转运的物质：葡萄糖；氨基酸；无机盐
生理学细胞膜的基本结构和功能
第一节 细胞膜的基本结构和功能 第二节 细胞的生物电现象 第三节 肌细胞的收缩功能
学习要点
• 掌握：细胞膜跨膜物质转运方式；静息电位、动 作电位、兴奋-收缩耦联的概念以及生理学意义。
• 熟悉：细胞膜物质转运的特点；动作电位的传导； 神经-肌肉接头的结构和传递过程。
• 了解：静息电位和动作电位的原理；肌肉收缩的 形式和影响因素。
第一节 细胞膜的基本结构和功能
学习要点
• 掌握几种跨膜物质转运方式的概念：易化扩散、 主动转运等，主动转运中“钠泵”的概念；几种 代表性的物质跨膜转运的方式；
• 熟悉几种跨膜物质转运方式的特点； • 了解跨膜信号转导功能。
人体结构和功能的基 本单位—细胞
第一节 细胞膜的基本结构和功能
一、细胞膜基本结构
物质在细胞膜上载体的帮助下顺浓度差进行的跨膜转运。 如葡萄糖、氨基酸的转运
以载体为中介的易化扩散特点
特点：
高度特异性
A
饱和现象
竞争性抑制
B
竞争性抑制
饱和现象
C
以通道为中介的易化扩散
离子在膜上通道蛋白的帮助下顺浓度梯度或电势梯度 进行的跨膜物质转运。
如Na+、K+、Ca2+等
以通道为中介的易化扩散特点
三、细胞膜的跨膜信号转导功能
信号分子：能在细胞间传递信息的物质。 神经递质、激素、细胞因子等等
受体（receptor)：细胞上能与信号分子特异性结合 而发挥转导信息作用的蛋白质。
受体具有特异性、饱和性和可逆性等特性。
离子通道耦联受体介导的信号转导
神经-肌肉接头处的兴奋传递
ACH通道属于化 学门控通道， 或者说配体门 控通道，只有 与ACH结合后它
细胞膜的基本物质及物质转运功能
细胞膜的基本物质及物质转运功能细胞膜的基本物质及物质转运功能:一切动物细胞都被一层薄膜所包被，称为细胞膜或质膜，它把细胞内容物细胞周围环境（主要是细胞外液）分隔开来，使细胞能相对地独立于环境而存在。
很明显，细胞要维持正常的生命活动，不仅细胞的内容物不能流失，而且其化学组成必须保持相对稳定，这就需要在细胞和它所和的环境之间有起屏障作用的结构；但细胞在不断进行新陈代谢的过程中，又需要经常由外界得到氧气和营养物质。
排出细胞的代谢产物，而这些物质的进入和排出，都必须经过细胞膜，这就涉及到物质的跨膜转运过程。
因此，细胞膜必然是一个具有特殊结构和功能的半透性膜，它允许某些物质或离子有选择的通过，但又能严格地限制其他一些物质的进出，保持了细胞内物质成分的稳定。
细胞内部也存在着类似细胞膜的膜性结构。
组成各种细胞器如线粒体、内质网等的膜性部分，使它们与一般胞浆之间既存在某种屏障，也进行着某些物质转运。
膜除了有物质转运功能外，还有跨膜信息传递和能量转换功能，这些功能的机制是由膜的分子组成和结构决定的。
膜成分中的脂质分子层主要起了屏障作用，而膜中的特殊蛋白质则与物质、能量和信息的跨膜转运和转换有关。
【注意事项】大家在用药的时候，药物说明书里面有三种标识，一般要注意一下：1.第一种就是禁用，就是绝对禁止使用。
2.第二种就是慎用，就是药物可以使用，但是要密切关注患者口服药以后的情况，一旦有不良反应发生，需要马上停止使用。
3.第三种就是忌用，就是说明药物在此类人群中有明确的不良反应，应该是由医生根据病情给出用药建议。
如果一定需要这种药物，就可以联合其他的能减轻不良反应的药物一起服用。
大家以后在服用药物的时候，多留意说明书，留意注意事项，避免不良反应的发生。
本文到此结束，谢谢大家!。
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
细胞膜的结构与生理功能
细胞膜的结构与生理功能细胞膜是细胞最重要的组成部分之一，对于细胞的生存和功能发挥起着至关重要的作用。
它围绕着细胞，分隔出细胞内外环境，维持细胞内稳定的渗透压和离子浓度，并参与细胞信号传导、物质转运等生理过程。
那么，细胞膜的结构和生理功能是如何实现的呢？一、细胞膜的结构细胞膜通常由三种分子构成：磷脂、蛋白质和糖类。
其中磷脂是细胞膜最基本的组成成分，它由一个极性的磷酸甘油酯分子和两个非极性的脂肪酸分子组成。
磷脂分子在水性环境中能自组装成双层结构，其中的疏水脂肪酸链朝向内部聚集，而亲水磷酸基则朝向外部与水分子相互作用。
这种双层结构成为磷脂双分子层，是细胞膜的主要结构。
除了磷脂分子，蛋白质也是构成细胞膜的关键成分。
蛋白质可作为细胞膜信号转导和物质转运的承担者，能与磷脂相互作用在细胞膜中形成不同类型的蛋白质复合物。
另外，一些蛋白质还能嵌入细胞膜双层中，形成跨膜蛋白，这些蛋白质能够形成通道或泵来协助物质的穿透和转运。
最后，少量的糖类也常常和细胞膜结合，组成糖蛋白和糖脂质等复合物。
这些糖复合物在参与细胞识别、信号传导和细胞-细胞相互作用等方面发挥着重要作用。
二、细胞膜的生理功能1. 细胞膜的渗透调节功能细胞膜具有半透性，能够选择性地调节溶液中溶质的通过。
这种调节对于维持细胞内外环境的渗透压和离子浓度均衡至关重要。
例如，在体内，红细胞会在低于渗透压的环境中失水萎缩，而在高于渗透压的环境中过度吸水而膨胀破裂。
这是因为细胞膜的渗透调节作用保证了水和溶质在细胞膜两侧的平衡，使细胞能够在稳态下生存。
2. 细胞膜的细胞信号传导功能细胞膜上的蛋白质复合体和跨膜蛋白对于细胞的信号传导和相应调节起着重要作用。
例如，受体蛋白质结合生长因子和激素等外源性信号分子后，能够通过跨膜传递信号，引发内部信号通路，影响细胞功能的发挥。
此外，细胞膜也能参与细胞与细胞之间的相互作用和信号传递，如细胞黏附、免疫反应等。
3. 细胞膜的物质转运功能细胞膜上的跨膜蛋白和各种离子通道和泵能够协助物质的穿透和转运。
《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
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Structure and transport functions of the cell membrane
精品课件
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。
精品课件
一、细胞膜的化学组成和分子结构 Chemical composition and molecular structure of the cell membrane
lipid bilayer
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。
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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。
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（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。
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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。
Na+浓度的膜外:膜内（ Co/Ci ）为12 K+浓度的膜内:膜外 （ Ci/Co ）为30
钠-钾泵（sodium-potassium pump） 钠泵为Na+- K+依赖式ATP酶的蛋白质
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Basic functions of pumps： • 在细胞的特定部位聚集某种物质 • 建立一种势能储备 • 分泌特定物质
The movement of substances across the
membrane occurs against the
electrochemical gradient with the
necessity of consumption of metabolic
energy.
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神经细胞和骨骼肌细胞
allosteric
Na+浓度高
电位高
电位低
Na+浓度低
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细胞外 细胞膜 细胞内
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2、以载体为中介的易化扩散 Facilitated diffusion via
carrier
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特点： 1、结构特异性 2、饱和性 3、竞争性抑制
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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。
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（五）出胞和入胞式物质转运
大分子物质或固态、液态的物质团块，通 过细胞膜复杂的结构和功能的变化，进出细 胞的过程。
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出胞（exocytosis)
胞
吐 是细胞分泌、递质释放及大分
子物质和颗粒的外排方式。
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（二）易化扩散（facilitated diffusion）
在体内，一些不溶于脂质或溶解度甚小的物 质，在细胞膜上一些特殊蛋白质的帮助下，顺 浓度差或电位差的跨膜物质转运。如：葡萄糖， 氨基酸及各种离子等。
特点： 1、高浓度
低浓度
2、膜蛋白的介导
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1、以通道为中介的易化扩散 Facilitated diffusion via
精品课件
（二）细胞膜蛋白质 cell membrane
protein 膜蛋白质的存在方式：表
面蛋白质和整和蛋白质。
精品课件
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（三）细胞膜糖类 Cell membrane
carbohydrate 可作为细胞或蛋白质的标志，
也可作为膜受体的“可识别”部分。
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精品课件Βιβλιοθήκη 二、细胞膜的跨膜物质转运功能 The transmembrane material
transport of the cell membrane
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（一）单纯扩散（simple diffusion）
扩散： 扩散通量： mol/s.cm2
单纯扩散：在生物体中，一些脂溶性的小分 子物质顺浓度差或电位差的跨膜 物质转运。如：CO2，O2等。
影响单纯扩散扩散通量的因素：
1、浓度差 2、通透性：物质通过细胞膜的难易程度
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化学组成： 脂质、蛋白质、糖类等 基本结构：
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1972年由singer和nicolson提出。 其主要内容：膜是以液态的脂质双分 子层为基架，其中镶嵌着不同生理结 构和功能的蛋白质，后者主要以-螺 旋或球形蛋白质的形式存在。
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（一）脂质双分子层（Gorter Grendel）
c与ha离nn子e的l 易化扩散有关，推测在蛋白质内
部出现了一条贯穿膜内外的亲水性相孔道。 特点： 选择性和门控性。
（1）化学门控通道 （2）电压门控通道 （3）机械门控通道
•水通道（AQP）
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化学门控离子通道
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ion channels ：
electrochemical gradient +
入胞（endocytosis） 吞噬 吞饮 是大分子物质或物质团块的进入
细胞的主要方式。
吞噬 吞胞饮 胞
只发生特殊细 液相入胞，受体介导入
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受体介导式入胞 receptor-mediated endocytosis
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配体与受体结合
次级溶酶体
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初级溶酶体
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单纯扩散：
以载体为介导的易化扩散：
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被动转运（passive transport） 物质顺电-化学梯度进行跨膜转
运的过程，细胞本身无须消耗能量。
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（三）主动转运（active transport）
原发性主动转运：
细胞膜通过本身的某种耗能过程， 将物质的分子或离子逆电-化学梯度进行 跨膜转运。