细胞膜与物质转运
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细胞膜是所有生物细胞的外壳，它不仅保护了细胞的内部结构，还负责细胞内外物质的交换和信号传递。
细胞膜的结构和物质转运功能是细胞生命活动的基础。
本文将从细胞膜的结构、物质转运功能以及相关的研究进展等方面进行阐述。
一、细胞膜的结构细胞膜是由磷脂双层组成的，磷脂分子具有亲水性和疏水性两种特性。
在水中，磷脂分子排列成双层结构，亲水性的磷酸基团朝向水相，疏水性的脂肪酸基团则朝向内部。
这种排列方式形成了细胞膜的基本结构。
除了磷脂分子外，细胞膜还包含许多蛋白质、糖类和胆固醇等分子。
这些分子在细胞膜上分布不均，形成了许多不同的结构和功能区域。
例如，膜蛋白可以形成通道、受体、酶等结构，参与物质转运和信号传递等生命活动。
二、物质转运功能细胞膜的物质转运功能是指细胞膜通过不同的机制，将物质从细胞内或外转移到另一侧。
这种物质转运可以是主动的或被动的，也可以是选择性的或非选择性的。
下面将分别介绍几种常见的物质转运机制。
1.扩散扩散是一种被动的物质转运机制，它是指物质从高浓度区域自发地向低浓度区域移动。
这种移动是无序的，不需要能量输入。
扩散可以通过细胞膜上的通道蛋白、载体蛋白或直接通过磷脂双层进行。
扩散的速度取决于物质的浓度梯度、分子大小和极性等因素。
2.运输蛋白运输蛋白是一种主动的物质转运机制，它需要能量输入。
运输蛋白可以将物质从低浓度区域转移到高浓度区域，这种转移是有选择性的。
运输蛋白分为两种类型：一种是离子泵，它可以将离子从低浓度区域转移到高浓度区域，例如Na+/K+泵；另一种是转运体，它可以将小分子物质从低浓度区域转移到高浓度区域，例如葡萄糖转运体。
3.胆固醇转运胆固醇是一种重要的细胞膜成分，它可以调节细胞膜的流动性和稳定性。
胆固醇的转运是通过载体蛋白实现的。
载体蛋白将胆固醇从细胞内转移到细胞膜上，然后再将其转移到细胞外。
这种转运可以被药物所干扰，例如他汀类药物可以抑制胆固醇合成，从而降低胆固醇的含量。
请说明细胞膜跨膜物质转运方式的分类及特点。
请说明细胞膜跨膜物质转运方式的分类及特
点。
细胞膜跨膜物质转运方式可以分为三种：被动转运、主动转运和调控性转运。
1.被动转运：是指通过细胞膜的结构和化学性质的变化，利用细胞膜的电位差和温度差，来实现外部与细胞腔内物质的流动，而无需细胞能量的补充。
2.主动转运：是指利用细胞内有机高分子，如ATP、GTP等，充当载体，辅以特定的转运蛋白实现细胞膜跨膜物质的转运。
3.调控性转运：是指外部刺激能诱导特定的转运蛋白，通过调节其转运量来调控内外环境的平衡。
它是一种可以根据环境的变化自动调节的物质流动方式。
细胞膜与物质转运
细胞膜与物质转运细胞膜是细胞的外围结构，分隔了细胞内部与外部环境。
它是由磷脂双层组成的，具有选择性通透性，起到了筛选物质进出细胞的重要作用。
物质在细胞膜上的转运过程是细胞内正常生理活动的基础，无论是细胞的营养供给还是废物排除等，都需要依靠细胞膜与物质的相互作用来实现。
下面将详细探讨细胞膜与物质转运之间的关系及其机制。
一、被动运输被动运输是指物质通过细胞膜进出细胞时，不需要消耗能量的过程。
其中包括扩散、渗透和简单扩散等。
1. 扩散：扩散是指高浓度物质向低浓度物质自发传播的过程。
在细胞膜中，物质的扩散依靠其浓度梯度推动，直到细胞内外浓度相等。
扩散通过细胞膜上的离子通道、载体蛋白以及裸露脂质层等途径进行。
2. 渗透：渗透是指在细胞膜中溶质由高浓度向低浓度方向通过的过程。
在渗透过程中，只有水分子能够跨越细胞膜，而溶质则无法通过。
渗透是生物体维持水分平衡的重要机制。
3. 简单扩散：简单扩散是指非极性物质通过细胞膜的脂质层进行跨膜运输的过程。
由于脂质层具有亲疏性，非极性物质能够迅速通过细胞膜进出细胞，而不需要依赖于膜上的通道或载体蛋白。
二、主动运输主动运输是指物质进出细胞时需要消耗能量的过程。
其中包括主动转运和容器转运两种方式。
1. 主动转运：主动转运是指通过细胞膜上的载体蛋白，将物质从低浓度区域转移到高浓度区域的过程。
此过程需要耗费细胞内储存的能量(ATP)，以维持细胞内外物质浓度梯度。
2. 容器转运：容器转运是一种介于被动运输和主动运输之间的过程。
在容器转运中，细胞膜通过形成容器来将物质引入或排出细胞。
这些容器可以是囊泡、液泡等细胞器的一部分。
容器转运依赖于配体与受体的结合，使细胞内的物质经由适当的膜泡运输到目的地。
三、离子通道细胞膜上的离子通道扮演着物质转运的重要角色。
离子通道是一种高度选择性的膜蛋白，具有特定的质子或离子通道，使得不同种类的离子能够快速地通过细胞膜。
细胞膜上的离子通道可以通过电化学梯度、浓度梯度或膜电位梯度驱动物质的转运。
举例说明细胞膜的各种物质转运形式
举例说明细胞膜的各种物质转运形式细胞膜是细胞的重要组成部分，它不仅是细胞的保护屏障，还能够调节细胞内外物质的转运。
细胞膜上的不同转运蛋白质能够实现不同的物质转运形式，本文将以举例的方式详细介绍细胞膜的各种物质转运形式。
一、被动扩散被动扩散是指物质沿着浓度梯度自由扩散，不需要能量消耗。
细胞膜上的许多小分子（如氧气、二氧化碳、甘油等）和水可以通过被动扩散进出细胞。
例如，氧气可以自由扩散进入细胞，供细胞进行呼吸作用。
二、主动运输主动运输是指物质逆浓度梯度运输，需要能量消耗。
细胞膜上的ATP酶能够将ATP水解成ADP和磷酸，释放出能量，使物质能够逆浓度梯度运输。
主动运输又可分为原位运输和转运蛋白介导的运输。
1. 原位运输原位运输是指细胞膜上的ATP酶作用于膜内或膜外的物质，使其逆浓度梯度运输。
例如，钾离子泵是一种原位运输蛋白，它能够将细胞内的钾离子向膜外运输，同时将膜外的钠离子向细胞内运输，维持细胞内外的离子平衡。
2. 转运蛋白介导的运输转运蛋白是一种能够与特定物质结合并将其跨越细胞膜的蛋白质。
转运蛋白介导的运输可以分为被动转运和主动转运两种形式。
（1）被动转运被动转运是指转运蛋白将物质沿浓度梯度运输，不需要能量消耗。
例如，葡萄糖转运蛋白就是一种被动转运蛋白，它能够将葡萄糖从高浓度区域运输到低浓度区域，满足细胞的能量需求。
（2）主动转运主动转运是指转运蛋白将物质逆浓度梯度运输，需要能量消耗。
例如，钙离子转运蛋白是一种主动转运蛋白，它能够将细胞内的钙离子向膜外运输，维持细胞内外的钙离子浓度差，参与细胞信号传导等生命活动。
三、内吞作用和外泌作用内吞作用和外泌作用是指细胞通过细胞膜将物质从细胞内部运输到细胞外部或从细胞外部运输到细胞内部的过程。
1. 内吞作用内吞作用是指细胞通过细胞膜将物质从细胞外部运输到细胞内部的过程。
细胞膜上的一些蛋白质（如受体蛋白）能够将特定的分子结合在细胞膜上，形成一个与细胞外部环境隔离的小囊泡，然后将其运输到细胞内部进行消化或处理。
简述细胞膜物质转运方式
简述细胞膜物质转运方式细胞膜物质转运是生物体最重要的细胞信号传递方式，它的细胞物质的运动特别容易受到其他一些非生化因素的影响，因此具有独特的重要性。
细胞膜物质转运可以分为活性转运和非活性转运两大类。
活性转运以细胞膜的自身动力为能源，是一种涉及化学耦合的有效转运，而非活性转运则依赖于与细胞膜相关的物质在膜上或细胞内部的游动或发生变化，而实现细胞膜物质的转运。
活性转运又可以分为被动转运、相对活性转运、载体蛋白和离子通道转运等。
被动转运是指在没有能量的情况下，沿着细胞膜物质浓度梯度自下而上或自上而下的转运。
相对活性转运作用于非极性物质，它要求一种载体蛋白参与，以实现细胞膜物质的转运。
载体蛋白利用ATP等能源，产生浓度梯度，达到转运的目的。
离子通道转运是指在细胞膜上开辟洞口，通过渗析力为离子及水分子输送物质。
而解偶联吸附则是指在细胞膜上贴有两个不同类型的离子吸附体，形成两个不同的气体团，从而达到转运的目的。
非活性转运则是指不依赖能量，仅依靠细胞膜中的微小分子及其变构所引起的分子游动而产生的物质运动。
它有三大类：浸渍膜渗透、膜排斥和膜聚合及交联。
其中，浸渍膜渗透是指物质随着溶剂的渗透而易穿过细胞膜的运动，而膜排斥则是指物质的游动与膜分子的相斥形成的聚合及交联是指构成细胞膜的脂质介孔有时会彼此结合，形成一个小的脂质团，从而促进膜物质的转运。
细胞膜物质的转运是生物体最重要的细胞信号传递方式之一，也是学习和研究生命现象的基础。
因此，了解其转运方式及其机理对深入研究生命科学有重要意义。
细胞膜物质转运可以分为活性转运和非活性转运。
活性转运以细胞膜的自身动力为能源，通过具有化学耦合功能的多种载体蛋白，离子通道转运、解偶联吸附等方式，实现细胞膜物质的运输。
而非活性转运依赖于细胞膜的分子游动，通过浸渍膜渗透、膜排斥、膜聚合及交联等方式，实现物质的转运。
活性转运能源的来源是自身的细胞膜，而非活性转运则是以膜的分子游动为基础，具有低成本、高效率和耗费能量少等特点。
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。
试述细胞膜的物质转运功能
试述细胞膜的物质转运功能
试述细胞膜的物质转运功能
细胞膜是细胞核心组分，它隔绝细胞内外两个物质环境，限制细胞的物质流动，起着保护细胞的作用。
细胞膜也是细胞代谢的主要场所，参与了物质的转运、传导和催化反应等一系列生理过程。
其中，细胞膜的物质转运功能是其最重要的功能之一。
细胞膜物质转运功能是指细胞膜通过不同的机制，将细胞外环境和细胞内环境的物质以及细胞膜本身的物质，通过膜质转运方式运移、聚集到另一侧细胞内外环境或膜质连接器网络连接的质路中，以满足细胞器和细胞的结构功能需求。
物质转运在细胞膜内有两种主要的机制：一种是游离转运，一种是动力转运。
游离转运是指细胞膜通过扩散、自由渗漏和静电势差等机制，使某些特定分子在细胞膜内外环境中自由的运动，不受任何限制，因此又称自由转运。
比如氯离子、水分子等小非蛋白质物质，可以通过膜质来游离转运。
动力转运是指细胞膜通过载体蛋白、酶、激素、膜通道等有序转运机制，将特定的分子或物质从细胞外环境转运到细胞内环境的过程，一般称为动力转运。
比如氯化钠、钾离子、糖类物质等大分子物质，可以通过细胞膜的动力转运运移。
细胞膜物质转运功能参与细胞的内部环境和外部环境之间的物
质交换，保持细胞内外的适宜环境，以及物质的进出，使细胞能够充分运用外部物质，并作出适应性反应，从而实现良好的生理功能。
请阐述细胞膜在物质运输中的功能
请阐述细胞膜在物质运输中的功能
细胞膜在物质运输中具有重要的作用。
它不仅可以保护细胞结构和功能，而且还起到控制细胞内外环境的作用，它能够控制细胞内外的水分、离子和其他物质的进出，以及物质在细胞内的转运运输。
细胞膜的主要功能有三：
第一，它可以作为一个“筛子”，只允许形状、大小和性质适合细胞的物质进入细胞，从而控制细胞内环境的构成和活动。
第二，它可以屏蔽细胞内环境的不良影响，如光、温度、有毒物质等，以保护细胞的结构和功能不受破坏。
第三，它能够促进细胞内某些物质的交换，这些物质通常是参与代谢过程的物质，如氧、碳水化合物、氮等。
此外，细胞膜还可以促进物质在细胞内的转运，有助于细胞内多种化学反应的完成。
细胞膜的物质转运功能(主动转运)
吞饮：液体细胞入胞
主动转运
物质逆电—化学梯度运动
细胞本身需耗能
过程
特点
原发性主动转运
物质在离子泵的帮助下逆电—浓度梯度的跨膜转运需要细胞本身消耗能量
继发性主动转运
主动转运的另一种形式，在伴随Na+转运的同时而转运其他物质最终由钠泵提供能量。
出胞
细胞内物质通过膜上暂时出现的裂孔而被排出细胞过程
吞饮
细胞摄取液体物质的过程
吞噬
细胞摄取固体颗粒物质的过程Байду номын сангаас
6、一定程度上影响静息电位的数值
7、某些物质继发性转运的动力如葡萄糖，氨基酸
2、继发性主动转运
特点：主动转运的另一种形式，在伴随Na+转运的同时而转运其他物质最终由钠泵提供能量。
出胞和入胞的作用
1、出胞是指胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程
2、入胞是指大分子物质或某些物质团块进入细胞的过程
细胞膜的物质转运功能
主动转运：借助细胞膜泵蛋白的作用，将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧向高浓度一侧个过程。
特点：逆浓度、需要消耗能量、需要泵蛋白的帮助
1、原发性主动转运
特点：物质在离子泵的帮助下逆电—浓度的跨膜转运并需要细胞本身消耗能量
实质：Na+、K+依赖ATP细胞内高K+C外高Na+
主动转运的意义：细胞可以根据生理需求，主动选择物质的吸收和排出，从而使细胞内外离子保持分布的不均衡性。
实质：不均衡性，细胞内高K+细胞外高Na+
浓度差的形成和维持需要依靠细胞膜上的一种特殊膜蛋白即钠泵
钠泵的生理意义：
1、钠泵活动造成的细胞内高K+细胞外高Na+的必须条件
简述细胞膜的物质转运方式
简述细胞膜的物质转运方式
细胞膜作为细胞外膜的一种，起着重要的作用，决定了细胞的外观形态，参与细胞的信息交换，维持细胞的营养和能量的平衡，保持细胞的稳定状态，它的物质转运也是起着非常重要的作用。
细胞膜的物质转运方式有三种：排斥现象、转运蛋白和细胞膜潜力差异。
首先，排斥现象是指，细胞膜具有抑制物质跨越膜的能力，这主要是由细胞膜的结构引起的。
细胞膜主要由三种不同的结构元素组成，即脂质双层，蛋白质和脂糖构成。
其中，脂质双层和蛋白质是细胞膜的主要构成元素，可以抑制物质通过膜的运动，从而起到排斥的作用。
其次，转运蛋白是指，细胞膜上含有许多转运蛋白，这些蛋白能够将细胞内和细胞外的物质有机地结合在一起，并转移到指定的目的地。
一般来说，转运蛋白分为两类，一类是结合蛋白质，它们能够将特定的分子或小分子与细胞膜的蛋白结合；另一类是载体蛋白质，它们能够将特定的分子或小分子转运到细胞膜的对侧。
最后，细胞膜潜力差异是指细胞膜的另一种物质转运方式，它的原理是，细胞膜的双层具有电荷分布不均的特点，以及细胞膜内部的溶质梯度，这些特点决定了质粒能够从高潜力边移动到低潜力边，从而实现物质的运动。
总之，细胞膜的物质转运方式包括排斥现象、转运蛋白和细胞膜潜力差异三种方式，它们都起着重要的作用，维护着细胞的正常运行，维持着细胞的正确生理功能，促进着细胞的进化过程。
研究细胞膜的物质转运方式，对于深入了解细胞的多种功能及其复杂性，与研究细
胞的生理机制有着深远的意义。
第五章细胞膜与物质转运
简单扩散
被动运输 离子通道扩散
物 质 进
穿膜
易化扩散
运输 主动运输 (膜载体蛋白，逆
出
浓度梯度，消耗
细
胞 膜
小泡 运输
ATP)
1、ATP驱动泵 [特点]
需“转运蛋白”（具有载体功能和 ATP酶活性）
ATP直接提供能量 [举例]
Na+-K+泵，Ca2＋泵，H＋泵等
钠钾（钠）泵血浆来自3Na+6
30
红细胞内
消耗ATP）
主动运输 （载体蛋白，逆浓
出
度梯度，消耗ATP）
细
胞
膜
简单扩散
被动运输 离子通道扩散
物 质 进
穿膜
易化扩散
运输 主动运输
出
细 胞 膜
小泡 运输
（一）简单扩散：指物质从高浓度一侧直接穿 过膜的脂双分子层向浓度较低的一侧转运。
[特点] 不耗能 不需膜蛋白 依靠物质浓度差（高至低）
[举例] 脂溶性物质如苯、醇、甾类激素； 气体分子如 O2、CO2、N2 、不带电的极性 小分子如尿素、H2O等。
（二）离子通道扩散：指极性很强的离子通过细
胞膜上特异离子通道蛋白从高浓度向低浓度方向
的转运。
[特点]
（1）需通道蛋白（跨膜蛋白,P64）
（2）选择性、门控性
（3）瞬间、大量运输（高效）
Na+
（4）顺电化学梯度
+＋ ＋ ＋ ＋＋＋
－－－
离子通道扩散
非选择性持续开放通道：线粒体或叶绿体外 膜、革兰氏阴性菌外膜
离子
人工脂质双层膜对各 种分子的相对通透性
Permeability coefficients (cm/sec) for the passage of various molecules through synthetic lipid bilayers.
细胞膜的物质转运功能(被动转运)
细胞膜的物质转运功能
（一）细胞膜的分子结构
1、脂质双分子层
脂质以磷脂为主，其构成了膜的基本基架
2、细胞膜的蛋白
膜的基本基架中镶嵌了许许多多的形成功能不同的蛋白质
蛋白质或镶嵌与脂质双分子层中，或贯穿与脂质双分子层
3、细胞膜的糖类
在细胞膜的外表还有少量糖类物质
细胞膜的主要功能有：1、细胞内外物质交换
2、接受来自外界环境或细胞外液的刺激并发
生反应
3、对外界信息的辨别功能
（二）细胞膜的物质转运功能
物质通过细胞膜主要有两种方式：被动转运和主动转运
被动转运的特点：1、转运过程本身不需要消耗能量
2、顺浓度梯度转运
主动转运的特点：1、转运过程本身需要消耗能量
2、逆浓度梯度转运
（一）被动转运（单纯扩散、易化扩散）
1、单纯扩散：是指一些脂溶性物质和少数分子量很小的水溶性物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程
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
单纯扩散的最终结果：该物质在膜两侧的浓度差消失
2、易化扩散：指一些水溶性或在脂质中溶解度很小的物质，在某些特殊蛋白质的协助下从膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。
易化扩散分为
载体介导的易化扩散：有些重要的物质
很难溶于脂质由高浓度一侧向低浓度一侧较容易地移动，
（2）通道介导的易化扩散：离子通道简称通道；允许溶液中的Na+、K+、Ca2+、Cl-等电离子穿过亲水性孔道进出细胞（无机离子和水）。
简述细胞膜物质转运方式
简述细胞膜物质转运方式细胞膜是细胞的重要组成部分，它为细胞提供了非常重要的保护和调节，同时也起着非常重要的物质转运的作用。
物质转运是细胞的重要功能之一，它允许细胞吸收和排出营养物质、激素、药物等，以维持细胞正常的运作和维持细胞的稳定性。
物质的转运分为三种方式：动力转运、非动力转运和主动转运。
一、动力转运动力转运是一种利用细胞膜蛋白质协同作用进行物质转运的方式，它使用膜蛋白质作为驱动力，利用能量抵消物质的化学势，导致物质在细胞内外之间进行转运。
它涉及到多种膜蛋白质，包括ATP酶活动、四羧酸脱氢酶、四羟基脱氢酶和酰胺脱氢酶等。
举例来说，模式化合物Na+/K+ATP酶、Ca2+ATP酶等都是动力物质转运的重要蛋白质。
二、非动力转运非动力转运是利用物质的差异化学势而发生的物质转运。
它充分利用膜电位，使物质随膜电位方向自然地进行穿越。
根据膜电位结构，非动力转运被分为两类：相同性质物质的自发转运，也称为简单隧道效应（simple tunnel effect）；不同性质物质的相应转运，也称为积分调控效应（integral regulation effect）。
简单隧道效应是物质随膜电位向低电位移动，而积分调控效应则是物质随膜电位的变化而变化的。
三、主动转运主动转运是物质通过膜蛋白质进行转运而发生的，主要发生在一些特殊情况下，它在物质在细胞膜内外转运过程中具有至关重要的作用。
主动转运需要利用能量，因此主动转运又称能力驱动（energy-driven）转运。
主动转运可以分为两类：一类是ATP驱动的主动转运，另一类是不涉及能量的主动转运。
ATP驱动的主动转运又可以分为两种：把物质从低浓度区转运到高浓度区（也称为依赖转运）；把物质从高浓度区转运到低浓度区（也称为反依赖转运）。
总结细胞膜物质转运方式包括动力转运、非动力转运和主动转运。
动力转运是利用膜蛋白质（如ATP酶）驱动物质进行转运；非动力转运是利用物质的化学势分布引起的自发转运；主动转运则是利用能量，将物质从低浓度区和高浓度区进行转运。
简述细胞膜物质转运的方式
细胞膜物质转运的方式（一）被动转运（不需要消耗能量）：1、单纯扩散（simple diffusion）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。
特点：不需要消耗能量；转运速率取决于膜两侧物质的浓度差和膜对该物质的通透性，浓度差越大，通透性越高，相同时间内物质扩散的越多。
所转运的物质：脂溶性（非极性）物质和少数不带电荷的极性小分子物质，如O2、CO2、N2、水、类固醇激素、甘油、尿素、乙醇等2、易化扩散（facilitated diffusion）:是指非脂溶性的小分子物质或带电离子在跨膜蛋白的帮助下，顺浓度梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运。
分为i）经通道的易化扩散：特点：不需要消耗ATP；借助通道蛋白（离子通道）转运，具有离子选择性和门控特性。
所转运的物质：几乎都是离子ii）经载体的易化扩散：特点：不需要消耗ATP；借助载体转运，具有结构特异性（各种载体只能识别和结合具有特定化学结构的底物）、饱和现象和竞争抑制性（两种结构形似的物质都能与同一载体结合，两底物之间就可以发生竞争性抑制）。
所转运的物质：葡萄糖、氨基酸（二）主动转运（需要消耗能量）：1、原发性主动转运（primary active transport）:细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度和（或）电位梯度转运的过程。
特点：逆物质浓度梯度和（或）电位梯度转运；要消耗能量；需要离子泵（介导原发性主动转运的膜蛋白或载体）。
所转运的物质：带电离子，例如钠离子、钾离子、钙离子、氢离子等2、继发性主动转运：某些物质的主动转运不直接来自ATP的分解，而是利用原发性主动转运的机制建立起Na+或H+的浓度梯度，在Na+或H+离子顺浓度梯度扩散的同时使其他物质逆浓度梯度和（或）电位梯度转运的过程，是一种间接利用ATP的主动转运过程。
分为同向转运（被转运的离子或分子都向同一方向转运）和反向转运（被转运的离子或分子向相反方向转运）特点：需要消耗能量；间接利用能量。
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J.F.Danielli和H.Harvey(1935)：鲐鱼卵油滴实验 加入蛋白质 表面张力↓
推想：细胞膜←脂质，蛋白质
球形蛋白质 静电作用
（二）单位膜模型：（ Robertson,1959年 ）
暗
细胞膜
明
细胞质
暗
“暗___明___暗” 2nm + 3.5 + 2 = 7.5nm
借助于载体蛋白、通过消耗代谢能、将物质逆 浓度梯度转移的运输方式。
顺 浓度梯度转运的方式。帮助扩散
②机制：
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 无机离子：Na+、K +、CI¯、H+
（三）通道蛋白介导的运输： ①可转运的物质：适当大小的带电荷的分子或离子，
如：Na+, K+, Ca2+, H2O 。 ②机理：
细胞
环境 选择性通透性 半透膜
交换的方式： 小分子和离子的穿膜运输。 大分子和颗粒物质的膜泡转运。
第三节 小分子物质的跨膜运输
☆ 运输方式 ☆ 转运机理（难点） ☆ 基本概念
一、被动运输（passive transport)： 是指物质顺浓度梯度、不消耗细胞代谢能的穿膜
运输。 包括:简单扩散、易化扩散、通道蛋白介导的运输
①蛋白质：单层伸展的片状，β折叠，静电作用， 内、外层不对称
②脂质分子极性头 + 蛋白质层 →暗 脂双层非极性尾 →亮
合理性： 生物膜形态学上的共性，与观察到的膜形态吻合。 质膜有高电阻； 脂溶性的不同物质，通透性不同。
不足： 把膜看成是静止的，各种生物膜功能上差异性； 各种膜厚度不完全相同； 酶的活性同构型的关系； 膜蛋白分离难易度不同。
整合蛋白
（跨膜蛋白）
外周蛋白
极性键
（附着蛋白）
非极性键（疏水键） 静电键
脂锚定蛋白 共价键
（二）膜蛋白分子的流动：
侧向运动 旋转
人鼠细胞体外融合间接免疫荧光法： ——Frye和Edidin（1970年）
成纤维细胞融合——杂交细胞表面抗原分布的变化
小鼠细胞
膜蛋白(抗原）
人细胞
异核细胞 抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B
磷脂 ：亲水区（极性区） 疏水区（非极性区）
1925年E.Gorter-F.Grendel学说:
人红细胞
直径7um 表面积100um2 1.8～2.2 ：1
由双层脂质分子构成
二、几种有代表性的质膜模型 （一）Danielli-Davson 模型（ 1935年）：
（片层模型、夹层模型、三明治模型）
细胞内
生物膜结构的一般模型
第二节 细胞膜的化学成分
脂类、蛋白质、糖类
一、膜脂
(一)类型:
磷 脂 生物膜的主要成份。 糖脂 胆固醇
1、磷脂： 甘油磷脂
鞘磷脂
X
极
性
头
部
基
团
（
亲
水
）
鞘
非
胺
极
醇
性
尾 部
基 团
（
疏 水
）
2、糖 脂： 3、胆固醇：
鞘 胺 醇
鞘 胺 醇
极
性
头 部
平 面
固
醇
环
结
构非
极
性
尾
部
半乳糖苷脂
60年代，蛋白和脂结合主要是疏水键； 膜脂双分子层中心分布有蛋白颗粒； 膜蛋白是-螺旋的球形结构。
60年代后期到70年代初期，生物膜具有流动的性质。
（三）流动镶嵌模型 （液态镶嵌模型）：
Singer和 Nicolson 1972年 1、脂质双分子层。
2、球形膜蛋白镶嵌在 脂双分子层中。 整合、外周、脂锚定式
第二章 细胞膜与物质转运
细胞膜（cell memberane）（质膜）
内膜（internal membrane）
生物膜
细胞膜的功能：保护：屏障 交流：物质、信息、能量 门户
第一节 细胞膜研究的发展历程
☆ 了解：细胞膜（组成和结构）研究的发展历程。 ☆ 掌握：单位膜的概念、液态（流动）镶嵌模型
一、关于膜的化学组成和结构的早期研究 1895年，E.Overton认为：细胞膜由脂质组成。 1917年，Langmuir 脂类单分子膜技术（膜平衡）：
（一）简单扩散 （simple diffusion）： 单纯扩散、自由扩散( free diffusion )
指不借助膜蛋白、不消耗细胞代谢能而使物质 顺浓度梯度自由穿膜的运输方式。
高浓度
电
脂 质 双
化 学 梯
分
度
子
层
低浓度
影响通透性的因素：分子大小、脂溶程度、带电性 适合简单扩散的物质：
非极性小分子: 苯、醇、O2、 CO2、N2 。 不带电荷的极性小分子：H2O、尿素、甘油。
高浓度
通道蛋白
简单扩散
低浓度
③通道蛋白类型： 持续开放 间断开放——闸门通道
配体闸门通道 电压闸门通道
配体
高浓度
通道蛋白
低浓度
神经肌肉连接处的闸门通道
④通道蛋白特点：运输速度快（10 000 000个/S）； 具有选择性（已发现50）多种。
二、主动运输( active transport ) ：
水
磷脂分子团
磷脂双层
水
水
磷脂脂质体
（二）膜脂的流动性：
1、运动方式： 侧向扩散 旋转 摆动 翻转
2、影响流动性的因素： 脂肪酸链的长度 脂肪酸链的饱和程度 胆固醇的含量 卵磷脂 / 鞘磷脂
长-----小 大-----小 多-----小 大-----大
二、膜蛋白： （一）类型：
非胞质面
脂 质 双 层 胞质面
＊ 膜转运蛋白(membrane transport protein)： 载体蛋白 ( carrier protein ) 通道蛋白（channel protein )
（二）易化扩散( facilitated diffusion ) ： ——葡萄糖的转运为例
①概念： 借助于载体的帮助、不消耗细胞代谢能、使物质
镶嵌蛋白 附着蛋白
3、流动性。 不对称性。成分、功能
生物膜两大特性
总之： 生物膜是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的 液态体。
（四）晶格镶嵌模型： 1975 Wallach 提出
1、脂质相变
无序
有序
（液态） （固态）
2、膜蛋白对脂类分子的活动有控制作用。
界面脂 晶格
糖链（分布在非胞质面）
脂 双 层
膜 蛋 白
标记小鼠膜蛋白抗体 +小鼠膜蛋白（抗原）
抗人膜蛋白抗体+荧光素A
标记人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白（抗原） 孵育（370C,40分钟）
三、膜糖类 膜 糖 类
细 胞 衣 脂 双 层
共价键
糖类+膜脂
糖脂
共价键
糖类+膜蛋白
糖蛋白
膜 蛋 白 细胞内
细胞衣（糖萼）：细胞外表的糖链 + 该细胞分泌的糖蛋白
物质的跨膜运输