细胞膜动力学
第三章 细胞膜
细胞膜 cell membrane
亦称质膜(plasma membrane)是指包围 在细胞表面的一层极薄的膜。
第一节 细胞膜的化学组成
细胞膜（cell membrane） ——原生质与周围环境相隔的一层薄膜，又称质 膜 （plasma membrane）。 脂类 30~80% 蛋白质:脂类 蛋白质 20~70% 4:1~1:4 细胞膜成分 糖类 2~10% 水 少量 无机盐 少量
外在蛋白——分布在质膜脂双层的内外两 侧，也称外周蛋白。 占膜蛋白总量的20-30%，以细胞膜的内表 面为主。 功能：与细胞的吞噬作用、吞饮作用、变形 运动以及胞质分裂有关。
膜蛋白与脂双分子层结合的几种方式
膜内在蛋白与脂类结合方式 1 单次穿膜; 2 多次穿膜;
3 非穿越性共价结合; 4 肽链与磷脂酰肌醇结合
•1977年Jain&white提出板块模型（blocky model）。 •论点：在流动的脂双层中存在许多有序结构，在有 序结构的板块之间 被流动的类脂区无序结构的板块 分开。
第三节 细胞膜的特性
一. 流动性（mobility） ——膜蛋白和膜脂处于不断的运动状态。 液态 液晶态 晶态 相变温度 膜脂的流动性 流动性 膜蛋白的流动性
1957-J.D.Robertson
主要贡献 提出膜结构的单位膜模型
单位膜的优缺点
优点——单位膜模型指出了各种生物膜 在形态 结构上的共性，具有一定的理论 意义。 缺点——（1）将各种膜视为一种静态的 单一结构，不能解释膜的各种功能。 （2）不能解释不同膜厚度不同 （3）不能解释有些蛋白质难以从膜 分离出来，而另一些蛋白质容易分离。
液态镶嵌模型的缺点： ① 忽视了蛋白质分子对脂质分子 的控制作用。 ② 不能说明具有流动性的细胞膜 在变化中如何维持其相对完整和 稳定性。
细胞生物学中的细胞膜动力学
细胞生物学中的细胞膜动力学细胞生物学是研究生物体各种细胞结构和相互作用的学科。
细胞膜是细胞生物学中非常重要的一个领域，它是细胞的界面，也是细胞内外物质交换和信息传递的通道。
在细胞膜中，细胞膜动力学是研究细胞膜物理性质和细胞膜形态变化的一个重要领域。
本文将结合分子生物学、生物物理学和数学模型等多学科知识介绍细胞膜动力学的研究进展。
细胞膜结构细胞膜是由两层脂质分子组成的，每一层脂质分子的疏水部分向内相互结合，疏水部分朝外则与水接触。
膜片的内部主要由被称为磷脂的脂质分子组成，它们的磷酸基团对吸水，面部对空气呈现出疏水性质。
这样的排列会将膜片分成两个自然的层面，内层朝向细胞液，外层则朝向细胞外。
膜片中还有一些蛋白质，包括通道蛋白、受体、细胞骨架等，这些蛋白质在不同地方有不同的含量和定位。
通过这些蛋白质在细胞膜上的不同位置，可以实现不同的功能，比如物质进出细胞、信号传导、细胞转移等。
细胞膜动力学的研究细胞膜形态的变化可以导致细胞的运动、变形、信号传递等生物学过程，而细胞膜的动力学是这些生物学过程的基础。
细胞膜动力学的过程包括细胞膜形态的变化和细胞膜物理性质的研究两个方面。
对于细胞膜形态的变化，可以通过光学显微镜、电子显微镜和荧光共振能量转移等技术对其进行观察和记录。
其中，荧光共振能量转移(FRET)技术可用于在细胞膜上构建荧光标记，可以用来探测细胞膜上离子浓度、蛋白质分布以及其它生物学运动等信息。
细胞膜的物理性质研究从分子水平上来探究，通过建立物理学模型和数学模型对细胞膜进行研究。
该方法可以帮助人们理解细胞膜的物理本质和功能，也可以帮助发现细胞膜存在的问题。
细胞膜物理性质研究的模型为了研究细胞膜的动力学过程，生物物理学家们建立了一系列的物理模型，其中包括李普希茨模型和膜张力模型等。
李普希茨模型是一个已被广泛研究的模型，用于模拟细胞膜内的磷脂分子运动。
该模型假设细胞膜是由分子状物质组成的自由流体，磷脂分子随机运动，并且能够相互作用。
细胞膜的结构模型假说
细胞膜的结构模型假说
1.脂质双层模型 1925年，Gorter 和Grendel最早对膜结构的模型提出假说，即脂质双层模型。
因为他们通过实验发现从红血球膜中提取出来的脂类在空气-水界面铺成单分子层, 从而可以占据约两倍于完整红血球总表面的面积。
2.三合板式模型 1935年，Danielli 和Davson 假设膜中脂类是夹在两层蛋白质之间, 脂类和蛋白质的相互作用是由静电力所控制的。
但后来发现这一假说与实际结构的距离仍然很远, 因为技术条件和实验手段的限制，这种蛋白质-脂肪-蛋白质的三合板式模型却统治了膜结构的研究三十多年。
3.单位膜模型 1959 年，Robertson 提出以三合板模型为基础的单位膜的概念, 这个模型主要得到电子显微镜和X光衍射的实验数据的支持, 它假定在脂类核心两侧蛋白质的分布是不对称的, 因此可以把单位膜模型看成是三合板模型的进一步完善。
自从单位膜模型提出后, 对膜结构的研究进入了一个新的阶段。
4. 膜的镶嵌模型 20世纪60年代中期,singer和Wallach 提出镶嵌模型, 认为球蛋白埋在脂类的双分子层中, 甚至穿过这个双分子层, 而脂类双分子层尽管还存在, 但它们是不连续的, 可以把膜看作一种脂类和蛋白质的镶嵌体, 这种假说很符合疏水键在确定蛋白质的特定构造中起着关键性作用的实验。
5. 液态镶嵌模型 1972年，Singer 和Nicolson基于膜结构的动力学方面的考虑,将镶嵌模型加以巧妙发挥, 提出目前被广泛接受的液态镶嵌模型, 并能最好地解释已积累起来的来自各种膜的数据。
神经元细胞膜动力学模型的研究与应用
神经元细胞膜动力学模型的研究与应用神经元细胞膜动力学模型是神经科学领域中的一项重要研究内容。
神经元是构成人类神经系统的基本单位，具有很强的信息处理能力。
而神经元细胞膜则是神经元与外部世界进行信息交流的窗口，是神经元信息处理能力的重要基础。
因此，研究神经元细胞膜动力学模型，对于认识神经元的信息处理机制、探索身体内部信息传递的机制、研究神经系统疾病发病机制等具有重要的意义。
一、简介神经元细胞膜动力学模型指的是通过数学或计算模拟方法模拟神经元细胞膜上的电生理现象，如静息膜电位、动作电位等。
这些电生理现象是神经元细胞膜上离子通道和离子泵的共同作用结果。
神经元细胞膜动力学模型主要是通过模拟神经元细胞膜上的离子通道和离子泵的开关状态以及离子浓度等变化过程来模拟神经元膜电生理现象的变化。
这些模型可以帮助研究人员更好地理解神经元膜电生理现象的机制以及如何影响神经系统功能的变化。
二、神经元细胞膜上的离子通道和离子泵神经元细胞膜上的离子通道与离子泵是维持神经元膜电生理状态的关键元素。
离子通道主要是通过在电压变化下打开或关闭来控制离子的进出。
钾离子通道和钠离子通道是神经元膜上最重要的离子通道，控制静息膜电位的产生和动作电位的爆发。
离子泵则不需要电压刺激即可将离子从高浓度区域转移到低浓度区域。
三、神经元膜电生理现象的模拟神经元膜电生理现象的模拟可以通过许多方法进行，如微分方程组、蒙特卡罗模拟等。
其中，微分方程组法是模拟神经元膜电生理现象最常用的方法之一。
通过建立不同的微分方程组来模拟不同类型的神经元细胞膜动力学模型，其结果可以代表不同类型的神经元膜电生理现象的变化。
四、神经元细胞膜动力学模型在神经科学中的应用神经元细胞膜动力学模型在神经科学领域中的应用非常广泛，例如：1.帮助研究人员更好地理解神经元膜电生理现象的机制，从而能够深入探究神经元信息处理的机制。
2.研究神经系统疾病的机制。
例如，在研究癫痫的发生机制时，可以使用神经元细胞膜动力学模型来模拟离子通道和离子泵的开关状态以及离子浓度等变化过程，帮助研究人员更好地理解癫痫的发生机制。
静息电位产生的离子基础
静息电位产生的离子基础静息电位是一种细胞内外质子浓度差异造成的电势差，是真核细胞和很多原核细胞维持生理功能的基础。
这一神奇的生理现象，是由离子通道在细胞膜上的动力学作用以及离子的扩散造成的。
离子是构成细胞质和细胞外液的主要成分之一，静息电位的产生与细胞内外离子的分布有着密切的关系。
在细胞膜上，有许多离子通道能够通透特定类型的离子，这些离子通道可以分为常开和休止态通道两种。
常开通道允许特定类型的离子自由通过，并且在维持静息电位时起到了重要的作用。
休止态通道在细胞静息时关闭，只有在特定刺激下才会打开。
通过这些通道的开关机制，细胞能够调节离子的数量和分布，从而调节静息电位的产生。
常见的离子基础有钠离子（Na+）、钾离子（K+）、氯离子（Cl-）和钙离子（Ca2+）。
细胞内外这些离子的浓度差异是静息电位产生的重要基础。
比如在静息状态下，细胞外液中钠离子的浓度通常较高，而细胞内液中钾离子的浓度相对较高，细胞内外钙离子和氯离子的浓度则相对较低。
这种离子浓度差异会造成离子的扩散运动，从而形成电势差。
静息电位的产生是一个动态平衡过程。
细胞膜上的离子通道会根据细胞内外离子浓度的差异开放或关闭，从而调节静息电位的大小。
比如钠离子通道在静息状态下处于关闭状态，这样就阻止了大量的钠离子进入细胞，保持细胞内钠离子的浓度低于外界。
而钾离子通道在静息状态下倾向于开放，允许细胞内的钾离子通过扩散运动逆向流出，保持细胞内钾离子浓度较高。
这些离子通道的调节作用，使得细胞能够保持静息电位的稳定。
静息电位的产生对细胞功能和生理过程至关重要。
它是细胞兴奋性和信号传导的前提条件。
一旦细胞膜上的离子通道打开，离子会沿着电势梯度流动，形成动作电位，进而触发细胞功能的各种反应。
比如在神经细胞中，静息电位的改变会引起兴奋性神经冲动的产生，进而传递各种信息。
在肌肉细胞中，静息电位的变化会引起肌肉的收缩和放松。
此外，静息电位还与细胞内离子稳态的调节密切相关，比如维持正常细胞内钙离子浓度的平衡，从而影响细胞内许多酶和蛋白的功能。
细胞膜的运动与生理学意义
细胞膜的运动与生理学意义细胞膜是构成细胞的外部结构，类似于细胞的“皮肤”，主要由磷脂、蛋白质和糖类等分子组成。
细胞膜的主要功能包括维持细胞结构和稳态、细胞间通讯、物质转运等。
这些功能的实现需要细胞膜具有一定的动态性，也就是细胞膜的运动。
本文将就细胞膜的运动及其生理学意义展开阐述。
一、细胞膜的运动方式细胞膜有多种运动方式，包括依靠细胞骨架的内源性运动和受到外力刺激的外源性运动等。
其中，内源性运动主要指由细胞骨架蛋白介导的微小管道系统的动力学过程，包括正向运动和反向运动。
正向运动指微小管道系统中蛋白质“小车”沿细胞骨架蛋白向正端移动，反向运动则相反。
这种内源性运动方式被称为微小管道系统的动力学平衡。
细胞膜的外源性运动可以分为三种类型：拉伸运动、流动运动和驱动运动。
拉伸运动是指细胞受到外界拉扯力后，细胞膜的形态发生改变，从而展现出拉伸的运动状态；流动运动则指细胞膜内部的分子在细胞骨架的作用下形成流动状态；驱动运动则是指细胞内部某些分子的水平移动，在这些分子的把握下，细胞膜也可以随之发生运动。
二、细胞膜运动的生理学意义1. 维持细胞结构和稳态细胞膜的运动可以维持细胞的结构和稳态。
例如，细胞的运动需要借助细胞骨架的存在来实现细胞形态的改变和移动，而微小管道系统的动力学平衡就是细胞骨架蛋白和微小管道系统的动力学平衡，是对于细胞骨架和细胞膜的共同稳态控制。
2. 参与细胞信号传递细胞膜的运动也与细胞信号传递有密切关联。
细胞膜的运动改变细胞膜内部分子和外部环境相互作用的规律，进而参与到细胞信号传递的过程中。
例如，当细胞膜拉伸时，可以刺激膜上的受体分子，从而转导下游信号，影响细胞生理反应。
3. 实现细胞分裂和细胞迁移细胞膜的运动也与细胞分裂和细胞迁移有关。
在细胞分裂的过程中，细胞膜需要参与将细胞分裂成两个新细胞的过程；在细胞迁移的过程中，细胞膜的移动性能起到了重要的驱动作用。
这些运动过程的实现离不开细胞膜的实时运动和调控。
第三章 细胞反应动力学
四、胞内代谢反应
根据功能分为： 供能反应 生物合成反应 多聚反应 组装反应 根据过程分为： 初级代谢 次级代谢
五、胞内代谢调控
实质 把细胞内所有酶组织起来，通过活化某些酶、抑 制另一些酶，甚至出现一些新酶，去掉某些原有的酶， 以使整个代谢过程适应细胞生理活动的需要
两个重要机制 酶活性调控 酶合成调控
cS cS max exp( ) K S cS K SI cS cS ) exp( )] Teissier等： max [exp( K SI KS
三、有抑制的细胞反应动力学
产物抑制 对产物竞争性抑制：
max cS
cP cS K S (1 ) K PI
三、有抑制的细胞反应动力学
底物抑制 对底物非竞争性抑制：
d max， 0 dcS
* cS KSI KS
*
max
1 2 K S / K SI
三、有抑制的细胞反应动力学
底物抑制 对底物竞争性抑制：
经验方程 Aiba等：
max cS
cS cS K S (1 ) K SI
cS 为限制性底物的质量浓度，g/L K S 为饱和常数，g/L
二、无抑制的细胞反应动力学
Monod模型方程
cS
二、无抑制的细胞反应动力学
Monod模型方程
不同K S值的Monod曲线
二、无抑制的细胞反应动力学
Monod模型方程 max 和 c S 为一级动力学关系 cS ， K S时， 当 cS KS 提高限制性底物浓度可以提高比生长速率
13401370436生物反应工程第三章细胞反应动力学概述研究对象以细胞微生物催化剂的反应过程动力学研究内容在细胞水平上通过对细胞的生长速率代谢产物的生成速率和底物的消耗速率等动力学特性的描述反映出细胞反应过程的本征动力学特性研究目的细胞反应过程动力学是进行细胞反应过程优化和生物反应器设计的重要理论依据主要内容第四节底物消耗和产物生成动力学第一节细胞反应概论一基本概念细胞细胞是一切生物体进行生长遗传和进化等生命活动的基本单位也是决定生物体形态结构和功能的基本单位代谢产物排泄进入胞外非生物相二细胞的基本特征组成chon四种元素约占细胞质量的90spnacakclmgfe含量其次以上12种元素约占细胞质量的99细胞的化学组成二细胞的基本特征组成活细胞的主要成分是水占总量8095干物质中90是由蛋白质核酸糖类和脂类等四类大分子物质所组成细胞的元素和化学组成将直接影响细胞大规模培养时的培养基设计二细胞的基本特征组成蛋白质
第十七章-生物膜
11.Na+/K+-ATP酶是膜内在蛋白，由四个亚基组成
A.3个大亚基（亚基）,1个小亚基（亚基） B.2个大亚基（亚基）,2个小亚基（亚基） C.1个大亚基（亚基）,3个小亚基（亚基） D.4个大亚基（亚基） E.4个小亚基（亚基）
Peter Agre 和Roderick MacKinnon
共享2003年获诺贝尔化学奖
AQP的结构
二、主动转运
定义
主动运输是物质由低浓度的一侧 跨膜转运到高浓度的一侧，同时消耗 ATP能量的运输方式。
特点 （1）消耗能量 （2）逆浓度差
（一）初级主动转运 1.ATP依赖性转运蛋白 - Na+,K+-ATP酶
重量百分比 A. 35%脂,45%蛋白质,5%碳水化合物,10%RNA B. 35%脂,55%蛋白质,5%碳水化合物,0%RNA C. 20%脂,75%蛋白质,0%碳水化合物,0%RNA D. 60%脂,30%蛋白质,0%碳水化合物,5%RNA E. 35%脂,40%蛋白质,20%碳水化合物,0%RNA
(三) 糖脂
糖脂约占总脂的5%，存在于几乎所有的细胞膜上。 种类 甘油糖脂:细菌和植物的细胞膜上 鞘糖脂 :动物细胞膜上
二、蛋白质
膜蛋白
外周蛋白
主要是通过静电引力及氢键与膜脂分子 的头部或膜内在蛋白相互作用而间接的
与膜结合，结合力一般较弱，采用温和
手段就可使之与膜分离。
内在蛋白 具有两性分子的性质，其疏水部分通常 (镶嵌蛋白) 插入脂双层的核心疏水区，而亲水部分
人心旷神怡
细胞膜功能特性
细胞膜功能特性细胞膜是生物细胞中重要的组成部分，具有多种功能特性。
以下是关于细胞膜功能特性的几点说明：1. 分隔功能：细胞膜具有选择性透过性，能够有效地分隔细胞内外环境。
细胞膜通过调节物质的进出，维持细胞内外环境的稳定。
它可以选择性地允许某些物质通过，而阻止其他物质的进入。
这种选择性透过性有助于维持细胞内外浓度的平衡。
2. 灵敏性和传导功能：细胞膜是细胞中信息传递的重要媒介。
在细胞膜上的受体和通道蛋白可以感知外界刺激，将刺激信号转化为细胞内的化学信号，并传递到细胞内部，从而引发细胞内的一系列反应。
这种灵敏性和传导功能使得细胞能够对外界环境做出适应性反应，并参与细胞的各种生理功能。
3. 液体动力学特性：细胞膜是由脂质双分子层组成的，这使得细胞膜具有液体动力学特性。
细胞膜上的蛋白质和其他分子可以在膜上自由扩散和移动，这种动态特性有助于细胞内许多生化反应的进行。
此外，细胞膜的液体动力学特性也使得细胞能够对外界环境的变化做出快速响应。
4. 识别功能：细胞膜上的糖蛋白和糖脂可以与其他细胞或物质发生特异性的相互作用。
这种识别功能使得细胞能够辨认自身和非自身分子，从而参与细胞间的相互识别、信号传导和细胞黏附等过程。
5. 载体功能：细胞膜上的转运蛋白可通过主动或被动运输机制，运输物质跨越细胞膜。
通过主动运输，细胞膜可以耗费能量将物质从低浓度区域运输到高浓度区域；而通过被动运输，物质则沿浓度梯度自由扩散。
这种载体功能使得细胞可以有效地吸收和排泄物质，参与细胞的新陈代谢和生理调节。
综上所述，细胞膜具有分隔、灵敏、传导、液体动力学、识别和载体等多种功能特性，这些特性保证了细胞的正常运作。
生物体中电荷传递的动力学研究
生物体中电荷传递的动力学研究电荷传递是生物体内不可或缺的过程，它涉及到细胞内的电活性、离子通道的开闭以及神经传导的正常功能。
因此，对生物体中电荷传递的动力学进行深入研究对于揭示生命的奥秘具有重要意义。
在生物体中，电荷传递主要基于离子通道的开闭。
细胞膜上的离子通道是电活性的关键组成部分，能够使离子从细胞内向外或从外向内传递，进而引发电流的传导。
这种电流的传导速率受到离子通道的导通时间以及离子浓度梯度等因素的影响。
因此，通过研究离子通道开闭的动力学过程，我们可以深入了解电荷传递的机制。
研究表明，离子通道的开闭过程受到多种因素的调控。
一方面，离子通道的开闭受到细胞内外的电位差的影响。
当细胞膜内外的电位差达到一定程度时，离子通道会发生开闭，从而引发电信号的传导。
另一方面，细胞内分子的结构与功能也对离子通道的开闭产生重要影响。
例如，细胞内蛋白质的结构变化、离子通道的磷酸化等因素都可以改变离子通道的开闭状态。
因此，通过研究这些因素的相互作用，我们可以更好地理解电荷传递的动力学过程。
最近的研究还发现，离子通道的开闭过程可能与细胞代谢有关。
研究人员发现，细胞内的代谢产物可以与离子通道结合，从而影响其开闭状态。
例如，酸碱平衡与离子通道的开闭密切相关，当细胞内酸碱平衡发生变化时，会改变离子通道的开闭速度。
此外，氧气浓度和温度等环境因素也可以调控离子通道的动力学过程。
这些研究为探索生物体中电荷传递的动力学提供了新的思路。
除了理论研究，生物体中电荷传递的动力学还可以应用于医学领域。
例如，在神经科学领域，对电荷传递的动力学研究可以帮助我们更好地了解神经元的功能和疾病的发生机制。
通过研究离子通道的开闭过程，我们可以揭示神经元之间的信息传递方式，进而开发新的神经调控方法和治疗手段。
同时，电荷传递的动力学研究也在药物开发领域具有潜力。
通过了解离子通道的调控机制，我们可以筛选出与其相互作用的相应药物，从而开发出更具针对性的治疗药物。
细胞分裂中的肌动蛋白与微管动力学分析
细胞分裂中的肌动蛋白与微管动力学分析细胞分裂是生命活动中的基本过程之一。
在这个过程中，肌动蛋白和微管是非常重要的蛋白质，它们参与了细胞分裂的多个阶段。
本文将详细介绍肌动蛋白和微管在细胞分裂中的作用及其动力学分析。
一、肌动蛋白在细胞分裂中的作用肌动蛋白是一种可以与ATP结合并通过ATP酶活性产生收缩力的蛋白质。
它通过与微丝（actin filaments）结合，促进细胞分裂中的各个步骤，包括：1. 细胞皮层形成细胞皮层（cell cortex）是指位于细胞质膜下的一层细胞骨架，它由肌动蛋白和微丝等蛋白质组成。
在细胞分裂早期，肌动蛋白会在细胞皮层内形成收缩环，导致细胞皮层变薄并形成凹陷，对于细胞分裂后期的细胞膜分离起到了关键作用。
2. 分裂时期细胞核分离在细胞核的分裂过程中，肌动蛋白通过结合细胞核的边缘细胞皮层，形成了一个肌动蛋白带，将细胞核分成两半并最终实现细胞核分离。
3. 着丝粒纺锤体的形成在细胞分裂开始时，肌动蛋白会与粗线粒体一起在染色体周围形成着丝粒纺锤体（mitotic spindle）。
着丝粒纺锤体由微管和肌动蛋白等蛋白质组成，它发挥了将染色体拉向细胞的两端的作用。
二、微管在细胞分裂中的作用微管是一种主要由α-和β-微管蛋白构成的空心管状结构。
在细胞分裂中，它们具有如下作用：1. 着丝粒纺锤体的形成和功能着丝粒纺锤体是由微管和与其相关联的蛋白质组成的复杂结构，它将染色体结构拉向细胞的两端，实现染色体的分离。
微管是着丝粒纺锤体中的重要成分之一，它们在这个过程中通过动态失控的方式不断缩短和加长，最终将染色体拉向两端。
2. 细胞衣裂和细胞膜形成微管还与细胞衣裂和细胞膜形成相关。
在细胞衣裂发生时，细胞会分泌一种被称为blasting agent的物质，它们通过引发微管的动态发生改变从而导致细胞衣裂的形成。
同时，在细胞膜的形成中，微管也凸显出了它的作用。
细胞膜的形成是在细胞分裂期间的游离内质网（endoplasmic reticulum）上进行的，微管和游离内质网之间的相互作用使得新的细胞膜材料得以运输并在细胞质膜之间进行融合。
人体及动物生理学总结
各章知识总结第一章绪论1．生理学4个水平上的研究：（1）细胞和分子水平（2）组织和器官水平（3）系统水平（4）整体水平2．生理活动的调节方式及特点：（1）神经调节①机制：由神经系统的活动从而调节生理功能的调节方式。
其调节基本方式是反射，即是指在中枢神经系统参与下，机体对内外环境变化产生的适应性反应．实现反射活动的结构基础是反射弧．②特点：迅速而精确，作用部位较局限，持续时间较短．（2）体液调节：①机制：机体的某些细胞能产生某些特异性的化学物质，经血液循环运输调节全身各处的生理功能的调节方式。
其调节方式是激素．②特点：效应出现缓慢，作用部位较广泛，持续时间较长．（3）自身调节：①机制：体内、外环境变化时，局部的细胞、组织、器官本身自动发生的适应性反应。
②特点：作用精确，作用部位较局部，有利于维持机体细胞自稳态．第二章细胞膜动力学和跨膜信号通讯1．细胞跨膜物质转运方式：（1）单纯扩散（简单扩散）：如O2、CO2、NH3等脂溶性物质的跨膜转运（2）膜蛋白介导的跨膜转运：①主动运输：A.原发性主动转运：如K+、Na+、Ca2+逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运B.继发性主动转运：如小肠粘膜和肾小管上皮细胞吸收和重吸收葡萄糖时跨管腔膜的主动转运②被动运输A.经载体易化扩散：如葡萄糖由血液进入红细胞B.经通道易化扩散：如K+、Na+、Ca2+顺浓度梯度跨膜转运（3）胞吞和胞吐：如白细胞吞噬细菌、异物的过程为入胞作用；腺细胞的分泌，神经递质的释放则为出胞作用。
2．细胞间通讯和信号传导的类型：（1）G蛋白耦联受体介导的信号转导①cAMP-PKA途径②磷脂酰肌醇代谢途径（2）酶耦联受体介导的信号转导①酪氨酸激酶受体②鸟甘酸环化酶受体（3）离子通道受体介导的信号转导①化学门控通道②电压门控通道③机械门控通道第三章神经元的兴奋和传导1．细胞膜动作电位：（1）相关概念：①阈强度：刚能引起组织兴奋的临界刺激强度。
②极化：静息状态下，细胞膜内外存在电位差的现象。
细胞膜动力学中的虚拟细胞模型
细胞膜动力学中的虚拟细胞模型细胞膜动力学是研究细胞膜在生物过程中的变化规律的一门学科，它探究了各种细胞膜蛋白、鞘脂、胆固醇等分子在细胞膜内的相互作用，以及它们随着时间推移而导致的膜形态的改变和功能的变化。
虚拟细胞模型是一个人为构建的数学模型，可以模拟细胞膜的行为，并通过数值计算来理解细胞膜动力学的行为，这也被认为是理解细胞膜行为的最佳方法之一。
在构建虚拟细胞模型时，首先需要理解细胞膜的结构和组成。
细胞膜是由两层磷脂分子组成的，这些磷脂分子可以在膜内移动，并且可以随时发生旋转或者翻转。
细胞膜内还包含有很多重要蛋白，以及一些鞘脂和胆固醇。
这些分子共同作用，使细胞膜变得非常复杂，而且需要大量的计算力才能进行建模和模拟。
虚拟细胞模型的一个主要应用是研究细胞膜变形和运动的机制。
细胞膜的变形和运动可以由细胞骨架和分子马达共同作用产生。
分子马达是一些可以在细胞膜内定向移动的蛋白质，它们与细胞骨架相互作用，从而导致细胞膜的运动和变形。
虚拟细胞模型可以模拟这些分子马达的行为，并且推断这些分子在细胞膜中的流动和扭曲是如何影响细胞运动的。
虚拟细胞模型还可以用来研究细胞膜中离子通道的行为。
细胞膜上有许多离子通道，它们可以将离子从一个侧面转移到另一侧面，并维持细胞内和细胞外的离子浓度差异。
这些离子通道的行为和细胞膜的形态和组成密切相关，因此虚拟细胞模型可以帮助我们理解细胞膜的一些基本物理和化学性质。
虚拟细胞模型还可以用来研究细胞间的信号转导过程。
细胞膜上有很多受体，这些受体可以响应其它细胞或外部环境的信号，并通过某些化学反应将该信号转化为细胞内的反应。
虚拟细胞模型可以模拟这些受体与其它物质的相互作用，以及它们在细胞膜中的扩散和聚集的行为，从而帮助我们理解细胞信号转导的动态过程。
虚拟细胞模型在医学研究中也有很多的应用。
比如研究癌细胞如何逃过免疫系统的检测和攻击，研究药物如何通过细胞膜作用于细胞内等。
虚拟细胞模型可以帮助我们预测分子的相互作用，以及这些相互作用对细胞膜功能和细胞行为的影响，从而设计更有针对性的药物和治疗方案。
细胞生物学中的细胞骨架与细胞膜动力学的相互作用
细胞生物学中的细胞骨架与细胞膜动力学的相互作用细胞是生物体的基本单位，它们通过各种细胞器和分子结构相互作用，维持生命活动。
在细胞内部，细胞骨架和细胞膜是两个重要的结构，它们通过相互作用，调节细胞的形态和功能。
本文将探讨细胞生物学中细胞骨架和细胞膜动力学的相互作用。
一、细胞骨架的结构和功能细胞骨架是由蛋白质纤维组成的网络结构，分为微丝、中间纤维和微管三种类型。
微丝主要由肌动蛋白组成，参与细胞的收缩和运动；中间纤维由多种中间丝蛋白组成，提供细胞的结构支持和机械强度；微管由β-微管蛋白构成，参与细胞的分裂和运输。
细胞骨架在细胞中起到许多重要的功能。
首先，它能够维持细胞的形态稳定性和机械强度。
细胞骨架的网络结构通过连接细胞内外的各种蛋白质和细胞器，使细胞能够保持正常的形态和结构。
其次，细胞骨架还参与细胞的运动和迁移。
例如，在肌肉细胞中，微丝与肌球蛋白相互作用，引发肌肉的收缩。
此外，细胞骨架还参与细胞内物质的运输和分布，通过微管系统和细胞器相互作用，实现细胞内物质的快速转运。
二、细胞膜的结构和功能细胞膜是细胞的外部边界，由脂质双层和各种蛋白质组成。
脂质双层主要由磷脂和胆固醇构成，形成了一个半透性的屏障，控制物质的进出。
蛋白质则负责细胞膜的稳定性和功能特性。
细胞膜的功能非常复杂多样。
首先，它是细胞内外环境的分隔层，通过选择性渗透和主动运输，控制物质的进出。
其次，细胞膜还参与细胞的感知和信号传导。
许多受体蛋白和信号转导蛋白位于细胞膜上，它们能够感知外界信号并调控细胞内的生理反应。
此外，细胞膜还能够参与细胞的黏附和细胞间的相互作用，通过黏附蛋白和细胞间连接蛋白，细胞能够形成组织和器官。
三、细胞骨架和细胞膜的相互作用细胞骨架和细胞膜之间存在着密切的相互作用关系。
首先，细胞骨架能够影响细胞膜的形态和动力学。
微丝和中间纤维通过与细胞膜的连接蛋白相互作用，能够调节细胞膜的张力和形态改变。
其次，细胞骨架还能够调控细胞膜上蛋白质的定位和活性。
细胞膜动力学的理论与实践应用研究
细胞膜动力学的理论与实践应用研究细胞是生命的基本单位，它们通过细胞膜进行分子和离子的交换来维持生命活动。
细胞膜动力学是研究细胞膜物理化学性质的学科。
这个领域涉及到许多方面，如单分子层膜的特性研究、细胞活动性的实验测量，以及利用这些技术来研究人体疾病。
本文将着重讨论细胞膜动力学的理论与实践应用研究。
一、细胞膜动力学的理论细胞膜是由各种磷脂、蛋白质和糖组成的可逆膜结构。
它不仅是细胞的重要结构，还承担着许多功能，如物质的运输、细胞识别、信号转导等。
细胞膜动力学正是研究这些功能的物理学基础。
细胞膜的动力学特性有很多方面，其中最基本的是膜的张力和膜的流动性。
张力决定了膜表面的形态，而流动性则影响了膜内物质的扩散和分布。
另外，细胞膜的弯曲和形变也很重要，在细胞内不同的过程中，膜必须弯曲或形变以执行其功能。
细胞膜动力学理论的研究正是在探究这些问题。
细胞膜的动力学性质与膜内的物理化学相互作用密不可分。
其中最重要的是磷脂双层的性质，如双层的厚度、弹性和颗粒分布等。
此外，膜的流动性也受到蛋白质和糖组分的影响。
细胞膜动力学的理论研究正是通过对这些物理化学特性的理解，来揭示细胞膜的动力学特性。
二、细胞膜动力学的实践应用细胞膜动力学的实践应用范围很广，从药物筛选到人类疾病的诊断和治疗，都有着广泛的应用。
1.药物筛选细胞膜动力学的技术可以应用于药物筛选。
药物与膜的相互作用是药物的活性和毒性的重要因素。
通过研究药物与膜的相互作用，可以提高药物的疗效，减少不必要的毒性。
膜成分的不同会影响药物作用，将不同成分的膜作为药物筛选的样本，可以为新药物的研发提供重要参考。
2.细胞诊断与治疗细胞膜动力学技术还可以应用于细胞诊断和治疗。
人类疾病的诊断和治疗研究需要对细胞膜的动力学特性有完整的理解。
例如，针对心脏疾病的治疗，需要对心脏细胞膜的厚度、弹性等特性进行研究和分析。
在癌症诊断中，借助于癌细胞界面区域面积的监测，在具备特异性上具备了突破性的优势。
细胞膜的成分
细胞膜的成分细胞膜构成了细胞的外部结构，它既是细胞的边界，也是细胞的保护屏障。
细胞膜可以筛选它接受和拒绝的物质，决定细胞与外界的相互作用及其内部结构和功能。
细胞膜的组成物质是复合结构，而它的主要成分是脂质、蛋白质和糖蛋白。
脂质是细胞膜的基础，占该结构的大约50％-80％。
它们是有机化合物，由三醇和一个脂肪酸组成。
细胞膜最常见的三种脂质是磷脂、核糖苷和酰胺。
磷脂脂质最多，可以占细胞膜中脂质的50％以上。
它们是细胞膜的最重要的组成部分，可以控制细胞膜的形状，增加其稳定性，并且具有活性部分，可以和其他细胞膜分子发生作用。
核糖苷是另一种常见的细胞膜脂质，它们是半官能团所构成的大分子，主要由糖和脂肪酸组成。
酰胺是一种类似的脂质，它们也是由糖和脂肪酸组成的，但是它们比核糖苷更小，而且更具有活性。
这三种脂质可以形成脂质双层，为细胞膜提供保护和稳定性。
蛋白质是细胞膜的主要成分之一，占细胞膜重量的20％-30％。
它们是多肽链组成的高分子结构，具有复杂的结构和功能。
细胞膜中的蛋白质可以分为内膜蛋白和外膜蛋白两类。
内膜蛋白是固有蛋白质，一般与细胞器有关，主要负责细胞器功能，如膜蛋白质参与膜动力学。
外膜蛋白主要负责细胞与外界间的信号传递、膜质量控制以及免疫反应等作用。
糖蛋白是细胞膜的另一个成分，占细胞膜重量的10％-15％。
它们由糖基和蛋白质组成，表面具有抗原性抗体特异性。
糖蛋白的表面抗原决定了其在血液循环和免疫反应中的作用。
糖蛋白通过其表面抗原，可以识别和辨认其他细胞，从而改变它们的行为，如粘附、分泌物的分泌和凝集等。
总之，细胞膜是细胞的外部结构，它的主要成分是脂质、蛋白质和糖蛋白。
它们是细胞膜结构的最重要组成部分，可以控制细胞膜的形状、增加稳定性和控制细胞与外界的相互作用。
它们在保护细胞，为细胞提供能量，支持细胞间传递信号，以及参与免疫反应等方面都发挥着重要作用。
细胞膜的动力学研究
细胞膜的动力学研究细胞膜是细胞的关键组成部分，它是由脂质双层构成的具有微弹性的动态结构。
细胞膜不仅是细胞的保护屏障，同时还参与信号传递、细胞运动以及细胞内外物质的交换等重要生物学过程。
因此，对细胞膜动力学的研究对于深入了解细胞生物学以及相关疾病的原因、预防和治疗都具有重要的意义。
首先，在细胞膜动力学研究中，细胞膜的流变性和微观结构是关键的观察对象。
流变性指的是细胞膜在外力作用下发生的形变和变形程度，而微观结构则指的是细胞膜内部的分子排列结构和相互作用。
通过相关的实验手段，研究者们已经逐步揭示了细胞膜的流变学特性和微观结构。
例如，传统的流变学测试方法可以测定细胞膜在不同应力下的弹性模量，这是描述细胞膜硬度和刚度的重要物理量，同时也是表征细胞膜变形能力的指标。
同时，通过红外光谱、荧光共振能量转移等技术手段，科学家们已经对细胞膜的分子成分和内部构型进行了研究。
比如，通过荧光共振能量转移技术，越来越多的证据表明，在细胞膜的内部，纤维蛋白是一种具有关键作用的基本构件之一。
其次，细胞膜动力学研究还关注细胞膜的力学特性与功能关联。
在生物体内，细胞膜不仅受到外力的作用，还参与内部生物化学过程的调节，如离子通道的开闭以及各种信号通路的传递。
因为这些过程涉及到细胞膜的特定物理变化，所以动态力学研究对于理解这些生物化学过程的本质和调节机制至关重要。
例如，在神经科学领域，细胞膜的特殊力学行为与神经信号传递有着密切的联系。
事实上，探究细胞膜的弹性和塑性的研究启发了生物学家们提出了许多神经学模型。
尤其是针对大脑的神经元来说，通过将细胞膜纳入野心的模型中，可以更加真实地刻画神经元兴奋的传导、信号变化以及突触功能等关键过程。
最后，了解细胞膜动力学的进展是探索新型生物传感器和生物芯片的基础。
细胞膜是生物传感器和芯片的主要材料之一，因为它的衣服具有高度自适应性和选择性，可以用来检测多种分子和生物化学条件变化。
当然，目前对于细胞膜动力学的研究还处于起步阶段，许多问题需要更深入和全局思考。
物理生物模拟细胞的结构与功能
物理生物模拟细胞的结构与功能在现代生物学研究中，细胞是一个非常基础且重要的研究对象。
细胞是生物体的基本结构和功能单位，它们构成了生物体的各个组织和器官，是生命的基石。
近年来，随着物理学的发展，物理生物学开始探索如何用物理方法去模拟生物细胞的结构和功能。
本文将从物理的角度，讨论物理生物模拟细胞的结构与功能。
一、细胞的结构模拟模拟细胞的结构是物理生物学中的一个重要研究方向。
传统生物学认为细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核组成，但是，通过物理模拟，我们可以更深入地了解细胞的内部结构。
1.细胞膜模拟细胞膜是细胞的外部边界，起到了隔离细胞内外环境的作用。
物理学家通过模拟脂质双层结构，尝试用物理方法模拟细胞膜的功能。
一种常见的模拟方法是利用脂质纳米颗粒构建人工细胞膜。
这些纳米颗粒被设计成可以自组装成脂质双层结构，从而模拟自然细胞的膜结构。
2.细胞质模拟细胞质是细胞膜与细胞核之间的区域，包含了细胞内的各种有机分子。
物理学家通过模拟细胞质的物理性质，例如黏度和形变行为，研究细胞质在不同条件下的流动和运动规律。
通过物理模拟，我们可以更好地理解细胞质在维持细胞内部稳定性和调控细胞功能中的重要作用。
3.细胞核模拟细胞核是细胞的控制中心，包含了遗传物质DNA。
物理学家试图通过模拟细胞核内DNA的染色质结构和组织方式，研究基因的表达调控机制。
他们使用物理模拟方法，如粒子动力学模拟、连续介质力学模拟等，来研究DNA在细胞核内的空间组织和动力学行为，从而解析基因的调控网络。
二、细胞的功能模拟除了结构模拟，物理生物学还致力于模拟细胞的功能。
细胞生物学中，细胞功能包括代谢、物质运输、细胞分裂等。
通过物理生物学的方法，我们可以更好地理解和模拟这些细胞功能。
1.代谢模拟代谢是细胞的基本生命活动，涉及到许多化学反应。
物理学家通过建立化学反应的动力学模型，模拟细胞内的代谢网络。
这些模型可以预测细胞内化学反应的速率和物质转换的规律，从而进一步理解细胞的代谢机制。
pi3p结构
pi3p结构Pi3P的结构与功能Pi3P是一种磷脂，是一种磷酰肌醇（PI）的衍生物。
它是细胞信号转导和细胞膜动力学中的重要分子，与内质网（ER）和高尔基体（Golgi）之间的细胞内运输有关。
Pi3P的结构和功能在细胞的许多过程中都扮演着至关重要的角色。
Pi3P的结构Pi3P的结构由一个酯化的肌醇头和一个磷酸基团组成。
肌醇头上有一个氧原子，该氧原子与磷酸基团结合。
Pi3P的磷酸基团与其他磷脂的磷酸基团不同，因为它的磷酸基团连接在肌醇的第三个羟基上，而不是第四个羟基上。
这种特殊的组合使Pi3P在细胞内的位置和功能都与其他磷脂不同。
Pi3P的功能Pi3P在细胞内的位置和功能非常多样化。
它最初被发现是一种在细胞内膜上形成的标志物，是在细胞内膜上形成的。
它可以通过多种方式通过各种酶和蛋白质来合成和降解。
Pi3P主要在内质网和囊泡形成上起作用。
Pi3P在细胞自噬中的作用Pi3P在自噬过程中起着关键作用。
当细胞需要分解和回收其细胞器或其他细胞成分时，自噬被激活。
这是一个复杂的过程，要求细胞形成一个双层的囊泡，称为自噬体。
这个自噬体随后与溶酶体融合，从而使其内部的分子和成分被分解和回收。
Pi3P在自噬体形成的早期起着关键作用。
它被合成并在细胞膜上形成一个小斑点。
然后，它招募了其他蛋白质和酶，这些蛋白质和酶一起形成了自噬体。
Pi3P在细胞膜动力学中的作用Pi3P在细胞膜动力学中也起着重要作用。
它可以引导细胞内的蛋白质到它们需要的位置，并在细胞内形成囊泡和泡腔。
例如，Pi3P可以在细胞膜上形成小斑点，从而吸引特定的蛋白质和酶。
这些蛋白质和酶随后可以与Pi3P结合，从而形成一个囊泡。
这个囊泡可以运输分子和成分到它们需要到达的位置。
总结Pi3P作为一种磷脂，在细胞信号转导和膜动力学中扮演着重要的角色。
它通过在细胞膜上形成标志物，招募其他蛋白质和酶，形成自噬体和囊泡，参与了细胞的许多重要过程。
对于理解细胞内的信号转导和运输过程，以及自噬和其他膜动力学过程，对Pi3P的结构和功能的研究非常重要。
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主动运输
注意载体构象的变化
细 胞 内
细 胞 膜
能量
载体蛋白
细 胞 外
Na＋-K＋泵——Na＋-K＋-ATP酶
功能：泵入K+ 泵出Na+，形成并保持膜内高钾 膜外
高钠的分布。维持渗透压平衡维持正常细胞体
积， 建立势能贮备，提供驱动力。为蛋白质合
成及许多代谢反应提供必要的离子浓度。
特性：
运出3 Na+ 转入 2 K+ ATP
同向转运(symport)：小肠上皮细胞吸收葡萄糖 对向转运(antiport) ： Na+-K+ 交换载体、 Cl--HCO3-交换器
转运分子
协同转运的离子
脂 双 层
单转运
共运输 协同转运
对运输
肠腔
小肠上 皮细胞 吸收葡 萄糖
微绒毛 Na+驱动 葡萄糖 共转运 紧密连接 肠上皮细胞
介导葡萄糖 易化扩散 的载体蛋白 细胞外液
化学
化学
电压门控通道
化学门控通道
通道的特征： ①离子选择性 ②门控性 通道转运的功能特点： ①转运速率比载体快 ②无饱和现象，无竞争性抑制 ③通道有不同的功能状态
通道蛋白状态：静息、激活、失活
三、主动转运
active transport
细胞膜通过本身某种耗能过程， 借助细胞膜某些蛋白质的帮助，将非 脂溶性物质分子或离子逆电化学梯度 差进行的转运。 根据转运能量是否直接来源于ATP 的不同分为:原发和继发两种主动转运 形式。
④竞争抑制competitive inhibition;
2.经通道的易化扩散
Facilitated diffusion via channel：转运物质:
带电离子
离子通道： 是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲 水性孔道的膜蛋白。 通道的分类： 化学门控通道 Chemically-gated channel 电压门控通道 Voltage-gated channel 机械门控通道 Mechanical-gated channel
1.经载体的易化扩散 Facilitated diffusion via carrier
转运物质:小分子物质,如GS、AA、核苷酸
载体：是 贯穿脂质 双层的整 合蛋白。
易化扩散
细 胞 外 细 胞 膜 细 胞 内
载体蛋白
经载体的易化扩散的特点：
①顺浓度差转运,速度比依溶质物理特 性预期的快; ②饱和现象saturation; ③结构特异性:如对GS转运,只转运右 旋GS,因为载体是D-GS carrier或称 glucose transporter;
（一）原发性主动转运 Primary active transport
指细胞直接利用代谢产生的能量(ATP) 将物质(通常是带电离子) 逆浓度梯度 或电位梯度进行的跨膜转运过程。介 导这一过程的膜蛋白称为离子泵(ion pump),如： 钠-钾泵 sodium-potassium pump + + 简称钠泵sodium pump,又称Na -K + + ATP酶(Na -K -ATPase)
• 功能：增加膜的稳定性， 调节膜流动性。
3. 糖脂：
组成： 是含一个或几个糖基的脂类，由寡糖+脂类构成。
含量约占脂总量的5％以下。 糖脂也是两性分子.
定位：存在于所有动物细胞膜的表面，糖脂均位于膜的
非胞质面，并将糖基暴露于细胞表面。
结构：双亲性分子，极性头部由一个或几个糖基构成， 疏水尾部为脂肪酸链。 功能：作为某些分子的受体，与细胞识别及信号转导有 关。
生物膜的化学组成
(一)膜脂是构成细胞膜的基本骨架
膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。
膜脂是双嗜性分子脂是构成膜脂的基本成分
磷脂约占整个膜脂的50％以上。
磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂PE）
甘油磷脂 磷脂酰丝氨酸(PS)
（3）胆固醇的影响：双向调节
（4）卵磷脂/鞘磷脂比值： 卵磷脂和鞘磷脂的比值↑膜流动性↑ （5）脂双层中嵌入的蛋白质越多，膜脂流动 性越小。 （6）其它因素：膜蛋白、温度、离子强度
影响膜流动性的因素
生物膜的流动性
4、膜蛋白分子在质膜中的运动
1. 侧向扩散 2. 旋转运动
5、膜流动性的生理意义
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜 的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运
Primary active transport
Na+-K+ 依赖式ATP酶（钠泵）
3Na+(由胞内向胞外): 2K+ (由胞外向胞内)
钠钾泵（Na+-K+ -ATP酶）的结构
Na+-K+泵
Na+
Na+
水解1个ATP，排除3 个Na+，摄入2个K+。 ATP/秒
P
ADP ATP
细胞外间隙 细胞质
2. 膜脂分子的运动形式
• ⑴ 侧向扩散运动 • （2） 旋转运动 （3）摆动作用 • （4）伸缩震荡运动
• ⑸ 翻转运动
（6）烃链的旋转异构作用
生物膜的流动性
3. 影响膜脂流动性的因素 （1）脂肪酸链的饱和程度： 不饱和程度↑膜流动性↑ （2）脂肪酸链的长度： 长链脂肪酸相变温度高， 膜流动性降低。
第三节 小分子物质的跨膜转运
细胞膜是选择性半透膜
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，不需要消耗能量。
─
简单扩散
─易化扩散（协助扩散）
主动运输（active transport）：物质逆浓度梯度 进出细胞，而且需要载体、消耗能量。
一、 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，不需消耗能量， 又称被动扩散（passive diffusion） 。
2. 特点：
–⑴ 不消耗能量； –⑵ 不需要膜蛋白协助； –⑶ 运输速度取决于分子的大小和脂溶性。 3. 运输对象： O2、 CO2、乙醇、尿素
简单扩散
输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。
利 用 细 胞 融 合 技 术 观 察 蛋 白 质 运 动
生物膜的特性
膜脂的流动性
膜的流动性
膜蛋白的运动性
侧向扩散 翻转运动 旋转运动 弯曲运动 伸缩振荡 侧向扩散
旋转扩散
膜脂不对称
膜的不对称性
糖脂及糖蛋白不对称
膜蛋白不对称
三
细胞膜的分子结构模型
反应 -连接蛋白：支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分 -结合于质膜的酶蛋白：发挥催化作用
1、整合蛋白（intrinsic proteins）
• 占膜蛋白的70%~80%，与膜结合紧密。
2、表面蛋白（extrinsic proteins）
• 水溶性蛋白，占膜蛋白的20%~30%，
• 靠离子键或氢键与膜表面的蛋白质分子或脂分子
P
P
Na+
Na+-K+泵： Na+、K+浓度差维持 渗透压平衡，保持细胞容积恒定。
Primary active transport
钠泵活动的生理意义：
①细胞内高K+—胞内代谢反应所必需； ②膜内外K+、Na+浓度差—RP、AP产生前提； ③维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定； ④生电性活动—影响RP数值； ⑤胞外高Na+势能储备： —GS、AA继发性主动转运； —Na+-H+交换, 维持胞内pH稳定； —Na+-Ca2+交换, 维持胞内Ca2+浓度稳定；
肠上皮细胞转运蛋白的不 对称分布造成葡萄糖从肠 腔到血液的跨细胞膜转运
典型的继发性主动转运：
① GS和AA在小肠粘膜上皮的吸收； ② GS和AA在肾小管上皮的重吸收； ③神经递质在突触间隙被神经末梢
所重摄取； ④甲状腺上皮细胞的聚碘过程； ⑤ Na+-H+交换,Na+-Ca2+交换；
小 结
简单扩散 被动运输 易化扩散
磷脂
磷脂酰肌醇(PI)
鞘磷脂(SM)
磷脂酰胆碱的分子结构
极 性 头 部 （ 亲 水 基 团 ） 胆 磷 甘
脂 肪 酸 链
碱 酸 油
不 饱 和 脂 肪 酸 链
亲水基
非 极 性 尾 部 （ 疏 水 基 团 ）
疏水基
膜脂
生物膜的化学组成
2. 胆固醇：
• 主要存在真核细胞膜上， 含量 一 般不超 过膜脂 的 1/3。 • 双亲性分子
细 胞 被 脂 双 层 细胞内
二、细胞膜的特性
（一）细胞膜的不对称性(asymmetry)
1. 膜脂分布的不对称
• 卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜外层 磷脂酰乙醇胺、 磷脂酰丝氨酸和 磷脂酰肌醇， 多分布在膜的内层
糖脂的分布为绝对不对称
2.膜蛋白分布的不对称性 • 整合蛋白跨越脂双层有一 定的方向性，亲水端长度、 氨基酸种类顺序不同。
片层结构模型：蛋白质 — — 磷脂 —— 蛋白质 三夹 板式结构。 单位膜模型：厚7.5nm。 液态镶嵌模型：1972年， Singer和Nicolson。
液态镶嵌模型(fluid mosaic model)：
认为脂双层构成膜的连续主体，它即具有固 体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。 蛋白分子以不同程度镶嵌于脂双分子层中。 膜脂和膜蛋白具有流动性和不对称性.
Glycolipids
半乳糖脑苷脂
神经节苷脂
唾液酸
生物膜的化学组成
膜脂在水溶液中自动形成双层