细胞膜的物质转运功能2017
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•
分 为：吞噬=转运物质为固体; 吞饮=转运物质为液体。
出胞：
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
入胞:
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 “有被小窝”处的膜凹陷
即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量 非直接来自 ATP 的分解，是来自膜两侧 [Na + ] 差，而 [Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。
分类：
①同向转运 ②逆向转运
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34
35
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。 出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排 出的过程。 主要见于细胞的分泌过程：如激素、神 经递质、消化液的分泌。 入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入 细胞的过程。
2.易化扩散(facilitated
diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,
在膜转运蛋白的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低
浓度一侧移动的过程。
膜转运蛋白（membrane transport protein）
细胞膜上负责转运物质的特定的膜蛋 白。主要有两类：载体蛋白和通道蛋白。
凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡
吞食泡与胞内体的膜性结构相融合
29
（2）Ca2+泵：
存在部位：
肌细胞的肌浆网上及神经终末的质膜
原理：
类似钠钾泵，ATP酶，通过磷酸化和去磷酸化改变 构象，结合与释放Ca2+ 功能： 保持胞质内的低钙浓度，参与细胞的重要活动。
如：肌肉收缩、分泌、神经递质释放、跨膜信息转
导等。
2.继发性主动转运（也称协同转运）
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。
1.单纯扩散(simple 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。
[O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞[CO2]o
(2)特点:
①扩散速率高 ②无饱和性 ③不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ④不需另外消耗能量 ⑤扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关， 用扩散通量（mol or mol数/min.cm2)表示。 (3)转运的物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇 类激素 等少数几种。 （4）决定因素：浓度差；膜对该物质的通透性； 注：∵膜对H2O具高度通透性，∴H2O除单纯扩散 外，还可通过水通道跨膜转运。
定义：与特定配体结合后构象改变，闸门开放，介 导某种离子的跨膜转运。 特点：离子通道型受体
高浓度
配体
通道蛋白
低浓度
（3）应力激活通道
• 通道蛋白受应力作用，构象改变而开启“闸门”，
离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化，产 生电信号。
• 如内耳毛细胞感受声波震动
(3)特点:
①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
机理：
高浓度
通道蛋白
简单扩散
低浓度
④通道蛋白类型： 持续开放 间断开放——闸门通道 电压门控通道 配体门控通道 压力激活通道
高浓度 配体
通道蛋白
低浓度
1）电压门控通道： 跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象改变，使通道 开放，离子顺浓度梯度跨膜转运。
通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。
见于可兴奋细胞：神经元、肌细胞及腺上皮细胞等
• ②不需另外消耗能量
• ③选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性）
• ④饱和性（∵结合位点是有限的）
⑤竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运） • ⑥离子通道的门控性（∵特殊膜蛋白质的变构是有 条件的，如配体门控通道、电压门控通道、机械门控 通道）
•有相应的离子通道阻断剂
(二)主动转运(active transport)
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 如此交替进行 Na+和K+转运， 每秒内约 可发生1000次构象变化，每循环水解一 个ATP，输出3个 Na+ ，输入2个K+ 。
wk.baidu.com
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Jens C. Skou
"for the first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase" 1997年诺贝尔化学奖
通道蛋白(channel protein)： 跨膜蛋白，多次跨膜形成亲水性通道， 贯穿脂双层，当孔开放时特定的溶质可以经 过通道穿透细胞膜。
(2)易化扩散类型: ①经通道的易化扩散
②经载体的易化扩散
（1）载体介导的易化扩散
定义：是指借助膜上载体蛋白的帮助，将物质作 顺电-化学梯度转运的方式。
②机制：
载体蛋白即可介导被动运输，也可介导主动运输。
通道蛋白只能介导被动运输。
膜转运蛋白（membrane transport protein）
载体蛋白（carrier protein）: 与特定的溶质结合，改变蛋白本身构象， 使溶质穿越细胞膜的膜转运蛋白。
载体蛋白又称做载体、通透酶和转运器。
膜转运蛋白（membrane transport protein）
细胞膜的物质转运功能
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。
（一）被动转运(passive transport) 概念：小分子物质顺电位或化学梯度跨膜的 转运过程。 特点： ①不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯 度所贮存的势能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ③顺电-化学梯度进行 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
•
概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
•
特点：①需要消耗能量,能量由分解ATP来提供； ②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”；
③是逆电-化学梯度进行的。
分类： ① ATP直接供能（原发性主动转运）（简称：
泵转运）如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 ② ATP间接供能（继发性主动转运）（简称： 联合转运）； ③光能驱动的主动运输
高浓度
载体蛋白
低浓度
③特点：速度快、高度选择性、速率最大值。 ④适于易化扩散的物质： 亲水性物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸
（2）通道介导的易化扩散 定义：是指由镶嵌在细胞膜上的通道蛋白来 完成的一种易化扩散方式。
[Na+]o ＞[Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
可转运的物质：适当大小的带电荷的分子或离子， 如：Na+, K+, Ca2+, H 2O 。
1.泵转运——Na+-K+泵
Na+-K+泵又称Na+-K+依赖式ATP酶，简称钠泵。
当 [Na + ] i ↑ [K + ] o ↑ 时， 都可被激活， ATP分解产 生能量，将 胞内的3个 Na+移至胞 外和将胞外 的2个K+移 入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
分 为：吞噬=转运物质为固体; 吞饮=转运物质为液体。
出胞：
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
入胞:
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 “有被小窝”处的膜凹陷
即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量 非直接来自 ATP 的分解，是来自膜两侧 [Na + ] 差，而 [Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。
分类：
①同向转运 ②逆向转运
33
34
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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。 出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排 出的过程。 主要见于细胞的分泌过程：如激素、神 经递质、消化液的分泌。 入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入 细胞的过程。
2.易化扩散(facilitated
diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,
在膜转运蛋白的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低
浓度一侧移动的过程。
膜转运蛋白（membrane transport protein）
细胞膜上负责转运物质的特定的膜蛋 白。主要有两类：载体蛋白和通道蛋白。
凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡
吞食泡与胞内体的膜性结构相融合
29
（2）Ca2+泵：
存在部位：
肌细胞的肌浆网上及神经终末的质膜
原理：
类似钠钾泵，ATP酶，通过磷酸化和去磷酸化改变 构象，结合与释放Ca2+ 功能： 保持胞质内的低钙浓度，参与细胞的重要活动。
如：肌肉收缩、分泌、神经递质释放、跨膜信息转
导等。
2.继发性主动转运（也称协同转运）
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。
1.单纯扩散(simple 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。
[O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞[CO2]o
(2)特点:
①扩散速率高 ②无饱和性 ③不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ④不需另外消耗能量 ⑤扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关， 用扩散通量（mol or mol数/min.cm2)表示。 (3)转运的物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇 类激素 等少数几种。 （4）决定因素：浓度差；膜对该物质的通透性； 注：∵膜对H2O具高度通透性，∴H2O除单纯扩散 外，还可通过水通道跨膜转运。
定义：与特定配体结合后构象改变，闸门开放，介 导某种离子的跨膜转运。 特点：离子通道型受体
高浓度
配体
通道蛋白
低浓度
（3）应力激活通道
• 通道蛋白受应力作用，构象改变而开启“闸门”，
离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化，产 生电信号。
• 如内耳毛细胞感受声波震动
(3)特点:
①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
机理：
高浓度
通道蛋白
简单扩散
低浓度
④通道蛋白类型： 持续开放 间断开放——闸门通道 电压门控通道 配体门控通道 压力激活通道
高浓度 配体
通道蛋白
低浓度
1）电压门控通道： 跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象改变，使通道 开放，离子顺浓度梯度跨膜转运。
通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。
见于可兴奋细胞：神经元、肌细胞及腺上皮细胞等
• ②不需另外消耗能量
• ③选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性）
• ④饱和性（∵结合位点是有限的）
⑤竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运） • ⑥离子通道的门控性（∵特殊膜蛋白质的变构是有 条件的，如配体门控通道、电压门控通道、机械门控 通道）
•有相应的离子通道阻断剂
(二)主动转运(active transport)
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 如此交替进行 Na+和K+转运， 每秒内约 可发生1000次构象变化，每循环水解一 个ATP，输出3个 Na+ ，输入2个K+ 。
wk.baidu.com
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28
Jens C. Skou
"for the first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase" 1997年诺贝尔化学奖
通道蛋白(channel protein)： 跨膜蛋白，多次跨膜形成亲水性通道， 贯穿脂双层，当孔开放时特定的溶质可以经 过通道穿透细胞膜。
(2)易化扩散类型: ①经通道的易化扩散
②经载体的易化扩散
（1）载体介导的易化扩散
定义：是指借助膜上载体蛋白的帮助，将物质作 顺电-化学梯度转运的方式。
②机制：
载体蛋白即可介导被动运输，也可介导主动运输。
通道蛋白只能介导被动运输。
膜转运蛋白（membrane transport protein）
载体蛋白（carrier protein）: 与特定的溶质结合，改变蛋白本身构象， 使溶质穿越细胞膜的膜转运蛋白。
载体蛋白又称做载体、通透酶和转运器。
膜转运蛋白（membrane transport protein）
细胞膜的物质转运功能
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。
（一）被动转运(passive transport) 概念：小分子物质顺电位或化学梯度跨膜的 转运过程。 特点： ①不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯 度所贮存的势能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ③顺电-化学梯度进行 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
•
概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
•
特点：①需要消耗能量,能量由分解ATP来提供； ②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”；
③是逆电-化学梯度进行的。
分类： ① ATP直接供能（原发性主动转运）（简称：
泵转运）如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 ② ATP间接供能（继发性主动转运）（简称： 联合转运）； ③光能驱动的主动运输
高浓度
载体蛋白
低浓度
③特点：速度快、高度选择性、速率最大值。 ④适于易化扩散的物质： 亲水性物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸
（2）通道介导的易化扩散 定义：是指由镶嵌在细胞膜上的通道蛋白来 完成的一种易化扩散方式。
[Na+]o ＞[Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
可转运的物质：适当大小的带电荷的分子或离子， 如：Na+, K+, Ca2+, H 2O 。
1.泵转运——Na+-K+泵
Na+-K+泵又称Na+-K+依赖式ATP酶，简称钠泵。
当 [Na + ] i ↑ [K + ] o ↑ 时， 都可被激活， ATP分解产 生能量，将 胞内的3个 Na+移至胞 外和将胞外 的2个K+移 入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活