细胞生物学额 章节提要 第三章 细胞质膜和跨膜运输
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第三章细胞质膜与跨膜运输选择题1、膜胆固醇的组成与质膜的性质、功能有着密切的关系（D ）。
A、胆固醇可以防止膜磷脂氧化B、正常细胞恶变过程中，胆固醇/磷脂增加C、胆固醇/磷脂下降，细胞电泳迁移率变低D、在质膜相变温度以下，增加胆固醇，可以提高膜的流动性2、下列各组分中，可以通过自由扩散通过细胞质膜的一组物质是（B ）。
A、H2O、CO2、Na+B、甘油、O2、苯C、葡萄糖、N2、CO2D、蔗糖、苯、Cl-3、在培养的小鼠细胞中加少许胰岛素，可促进细胞分裂，这是因为（B ）。
A、胰岛素进入细胞所致B、胰岛素作用于膜受体，使胞内cAMP降低，cGMP升高C、胰岛素作用于膜受体，使cAMP升高，cGMP降低D、以上都不是4、质膜上特征性的酶是（D ）。
A、琥珀酸脱氢酶B、磷酸酶C、苹果酸合成酶D、Na+- K+ ATPase5、心肌梗塞的病因是一种遗传因素引起的膜受体障碍，影响了（C ）的运输。
A、高密度脂蛋白（HDL）B、极高密度脂蛋白C、低密度脂蛋白（LDL）D、极密度脂蛋白6、如果将淡水植物放入海水中，它的细胞会（A ）。
A、发生质壁分离B、裂解C、在巨大的压力下膨胀D、以上都有可能7、下列蛋白质中，单次跨膜的是（C ）。
A、带3蛋白B、血影蛋白C、血型糖蛋白D、细菌视紫红质8、下列物质中，靠主动运输进入细胞的物质是（C ）。
A、H2OB、甘油C、K+D、O29、影响膜脂流动性的重要因素是磷脂分子脂肪酸链的不饱和程度。
不饱和性越高，流动性越（），其原因是（）。
（B ）A、小，双建多、曲折小B、大，双建多、曲哲大C、小，分子排列疏松D、大，分子排列紧密10、关于V型质子泵的特性，下面哪一项是正确的（B ）。
A、存在于线粒体和内膜系统的膜上B、工作时，没有磷酸化和去磷酸化的过程C、运输时，是由高浓度向低浓度进行D、存在于线粒体膜和叶绿体的类囊体膜上11、胞吞作用和胞吐作用是质膜进行的一种（C ）方式A、协助扩散B、被动运输C、主动运输D、简单扩散12、胆固醇分子的哪两个结构特征决定其亲水、疏水两性（A ）。
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特性流动性存在状态液晶态——既具有固态的有序性，又有液态的流动性形式★ 胆固醇的含量：虽可稳定相变温度，但多↓ ★ 脂肪酸链的长短和饱和程度：长↓，短↑★ 卵磷脂、鞘磷脂的比值：卵、鞘占膜脂的50% △卵磷脂：含不饱和脂肪酸程度高 ↑ △鞘磷脂：含 饱和 脂肪酸程度高 ↓ ★ 膜蛋白的含量(内在蛋白):类似胆固醇 影响意义★使膜具有缓冲作用，不易破裂 ★有利于内在蛋白作用发挥★有利于膜的正常分裂及吞噬、吞饮作用发挥不对称性◆ 外层：胆固醇、磷脂酰胆碱(PC)、鞘磷脂(SM)含量多。
①由于碳氢链长互相凝集，伸至全膜； ②三种成分亲合力强，影响流动。
◆ 内层：磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PI)含量多。
上述三种成份头部基团带较强的负电荷，所以细胞内侧负电荷大于细胞外侧。
膜脂的不对称性膜蛋白不对称性◆糖蛋白、糖脂都分布在细胞膜外表面。
◆细胞内膜系统上的糖蛋白都位于膜腔内侧面。
膜糖类不对称性45%膜糖类2-5% 识别 稳定 保护成分膜 55%胆固醇：占膜脂1/3磷脂：占膜脂2/3糖脂：占2%左右磷脂酰胆碱 （卵磷脂PC ） 磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂PE ） 磷脂酰丝氨酸 （PS ） 磷脂酰肌醇 （PI ） 鞘磷脂 （SM ）糖蛋白：占膜糖类90%。
糖 脂：量少。
膜内在蛋白（整合、镶嵌、跨膜）脂锚定蛋白（脂连接蛋白） 占膜蛋白的70-80% 镶嵌于脂质双层中间 主要是跨膜蛋白占膜蛋白的20-30% 主要位于胞质面 细胞外表面很少 位于膜的两侧，与子分子结合 在细胞膜外表面共同构成―细胞外被‖ 或称―糖萼‖◆ 侧向扩散 ◆ 翻转运动◆ 旋转运动 ◆ 弯曲运动 ◆ 伸缩振荡细胞膜概念：包围在细胞质表面的一层薄膜。
又称质膜。
将细胞中生命物质与外界环境分隔开，维持细胞特有内环境。
功能膜 脂膜蛋白细胞膜的功能● “界膜”,对细胞起保护作用，为细胞提供生命活动的内环境 ● 内外物质交换和能量传递 ● 细胞识别与信息传递 ● 催化和调节生命代谢活动 ● 形成细胞表面特化结构 ◆ 极性亲水头部：磷酸、磷脂酰碱基(胆碱)非极性疏水尾部：两条非极性的、疏水的脂肪酸烃链◆ 双层排列：称―脂质双层‖（lipid bilayer ）◆ 磷脂分子亲水头部都向膜的内外表面，疏水尾部向膜的中央 通常脂质双分子层又称为―双亲分子‖● 结 构 (以磷脂分子为例)◆ 构成生物膜的骨架◆ 膜的流动为膜的运动、分裂、物质交换提供了保证和便利 ◆ 膜脂的双亲性对进出细胞的物质起选择和屏障作用 ● 功 能◆ 特 点● 埋在脂质双层内的氨基酸都是疏水的。
细胞生物学各章节重点内容整理
细胞生物学各章节重点内容整理第一章细胞质膜1、被动运输就是指通过直观蔓延或帮助蔓延同时实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜中转。
中转的动力源自于物质的浓度梯度，不须要细胞新陈代谢提供更多能量。
2、主动运输就是由载体蛋白所激酶的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧展开跨膜中转的方式。
中转的溶质分子其自由能变化为正值，因此须要与某种释放出来能量的过程相耦连。
主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。
3、紧密连接就是半封闭相连接的主要形式，通常存有于上皮细胞之间。
紧密连接存有两个主要功能：一就是紧密连接制止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散至另一侧，构成扩散屏障，起至关键半封闭促进作用，二就是构成上皮细胞质膜蛋白与质膜分子侧向蔓延的屏障，从而保持上皮细胞的极性。
4、通讯连接一种特定的细胞相连接方式，坐落于特化的具备细胞间通讯促进作用的细胞。
激酶相连细胞间的物质中转、化学或电信号的传达，主要包含间隙连接、神经元间的化学神经元和植物细胞间的胞间连丝。
动物与植物的通讯相连接方式就是相同的，动物细胞的通讯相连接为间隙连接,而植物细胞的通讯相连接则就是胞间连丝5、桥粒就是一种常用的细胞连接结构，坐落于中间相连接的深部。
一个细胞质内的中间丝和另一个细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相连细胞构成一个整体，在桥粒处内侧的细胞质呈圆形板样结构，汇聚很多微丝，这种结构和强化桥粒的坚韧性有关。
物质跨膜运输的方式和特点ⅰ、被动运输是指物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。
主要分为两种类型：（1）直观蔓延：①沿浓度梯度（或电化学梯度）蔓延；②不须要提供更多能量；③没膜蛋白的帮助。
属这种运输方式的物质存有水分子、气体分子、脂溶性的小分子物质等。
（2）帮助蔓延：①比民主自由蔓延中转速率低；②存有最小中转速率；在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。
例如少于一定限度，浓度不再减少，运输也不再减少。
第三章细胞质膜与跨膜运输考研细胞生物学辅导讲义
第三章细胞质膜与跨膜运输考研细胞⽣物学辅导讲义⼀、概述1.细胞膜的功能（1）界膜和区室化（2）调节物质的运输（3）信号的检测和转导（4）细胞间的相互作⽤（识别、粘连、连接）（5）能量转换（6）功能区室化（这⼀点教科书上⾯有提到）红细胞膜结构的研究关于膜的化学组成和早期研究脂单层脂双层真题再现：03年计算题红细胞膜经S D S-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析，⾎影成分主要有：1.⾎影蛋⽩：由结构相似的α链、β链组成异⼆聚体，两个⼆聚体头与头相接连形成四聚体。
2.锚蛋⽩（a n k y r i n）：与⾎影蛋⽩和带3蛋⽩的胞质部相连，将⾎影蛋⽩⽹络连接到质膜上。
3.带三蛋⽩：阴离⼦载体，通过交换C l－，使H C O3－进⼊红细胞。
为⼆聚体，每个单体跨膜12次。
4.⾎型糖蛋⽩：单次跨膜糖蛋⽩，功能尚不明确，与M N⾎型有关，与带4.1蛋⽩相连。
5.。
⼆、质膜的化学组成1、膜脂1.1膜脂的主要类型磷脂、糖脂、胆固醇学习重点1.细胞膜的个组成成分及细胞膜的结构特点．２.重点掌握不对称性的表现、不对称性的意义和研究⽅法。
在膜的流动性⽅⾯,重点是流动性的表现形式、膜流动性的⽣理意义、膜流动性的研究⽅法、影响流动性的因素等３.物质跨膜运输的⼏种⽅式及其之间的不同本章考题：03（3个，2个⼤题16分），04（5个，1个简答，⼀个实验设计，15分），5（2个⼩题1个简答8分⽩的来源与形成综合问答题10分）06（1个病理⽅⾯1个简答5分）07（2个）08（3个）。
07，08都有⼤题涉及。
第三章细胞质膜与跨膜运输3.2膜蛋⽩的功能功能蛋⽩运输蛋⽩⽰例Na＋泵作⽤⽅式主动将Na+泵出细胞，K+泵⼊细胞连接蛋⽩整合素将细胞内肌动蛋⽩与细胞外基质蛋⽩相连受体蛋⽩⾎⼩板⽣长因⼦(PDGF)受体同细胞外的PDGF结合、在细胞质内产⽣信号，引起细胞的⽣长与分裂酶腺苷酸环化酶在细胞外信号作⽤下，导致细胞内cAMP产⽣3、膜蛋⽩３.１膜蛋⽩的种类：◆外在(外周)膜蛋⽩(e x t r i n s i c/p e r i p h e r a lm e m b r a n e p r o t e i n s)；◆内在（整合）膜蛋⽩(i n t r i n s i c/i n t e g r a lm e m b r a n e p r o t e i n s)。
(完整版)重庆大学细胞生物学-第三章-细胞质膜与跨膜运输
整合蛋白：为跨膜蛋 白（transmembrane proteins），两性分 子。跨膜结构域为1 至多个疏水的α螺旋。 与膜的结合紧密，只 有用去垢剂才能从膜
上洗涤下来。
整合蛋白
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外周蛋白：周边蛋白/附着蛋白。靠离子键或其它较弱的 键与膜表面蛋白或脂分子结合，改变溶液的离子强度、提 高温度就可以从膜上分离下来。
神经节苷脂
N-乙酰神经氨酸/唾液酸 9
胆固醇
存在真核细胞膜上，含量约占膜脂的1/3，植物细胞膜中没有。 功能：提高膜的稳定性，调节流动性，降低水溶性物质的通
透性。
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Байду номын сангаас
脂质体（liposome）
是一种人工生物膜。 双层或单层脂分子球体，直径25~1000nm。 人工脂质体可用于：
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2. 质膜的流动镶嵌模型
细胞膜由流动的脂双层和镶嵌在其中的蛋白质组成。 磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组 成生物膜骨架； 蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨 整个双脂层，表现出分布的不对称性。
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1）质膜的流动性（膜脂和蛋白质分子的运动）
膜脂分子的运动： ①侧向扩散运动；②旋转运动；③摆动运动 ④伸缩震荡运动；⑤翻转运动；⑥旋转异构化
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磷脂酰胆碱（卵磷脂）
7
糖脂
•约占5％以下，神经细胞膜含量高，约占5-10％。 •两性分子，含糖而不含磷酸，由一个或多个糖基与鞘氨醇 的羟基结合。
glycolipids
（鞘胺醇）
（油酸）
（葡萄糖神经酰胺）
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•糖脂结构变化复杂，神经节苷脂是神经元细胞膜中的特征 成分。
Glycolipi ds
第3章细胞质膜与物质的跨膜运输
钠钾泵(Na+-K+ ATPase）
钠-钾泵的结构 Na+-K+ ATPase是由两个大亚基(α 亚基)和两个小亚基(β 亚基)组成； α 亚基是跨膜蛋白，在细胞质面有ATP结合位点，细胞外侧有乌本苷 (ouabain)结合位点，它可抑制该泵活性; 在α 亚基上有Na+和K+结合位点
磷脂（Phospholipids）: 糖脂（Glycolipids） 胆固醇（Cholesterols，is only found in animals) 脂质体
Phosphatidyl choline（磷脂酰胆碱） - a typical membrane component phospholipid. These molecules are based on glycerol, in which two of the three OH groups are esterified to fatty acids and the third OH is linked to phosphate and some other hydrophilic group such as ethanolamine, serine, sugars such as galactose, or sugar alcohols such as inositol.
物质跨膜运动所需的直接动力来自膜两侧离子电化学浓度 梯度，而维持这种离子电化学梯度则是通过Na+-K+泵（动物 细胞）或质子泵（植物细胞和细菌）消耗ATP来实现的。
协同运输
协同运输类型
同向协同（symport）：物质运输方向与离子转移 方向相同。如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的 进入。在某些细菌中，乳糖的吸收伴随着H+的进入。
细胞生物学--细胞膜与跨膜运输 ppt课件
该模型认为膜的骨架是脂肪形成的脂双层结 构,脂双层的内外两侧都是由一层蛋白质包 被,即蛋白质-脂-蛋白质的三层结构,内外两 层的蛋白质层都非常薄。并且,蛋白层是以 非折叠、完全伸展的肽链形式包在脂双层的 内外两侧。1954年对该模型进行了修改：膜 上有一些二维伸展的孔,孔的表面也是由蛋 白质包被的,这样使孔具有极性,可提高水对 膜的通透性。这一模型是第一次用分子术语 描述的结构
膜糖的存在方式
通过共价键同膜脂或膜蛋白相连，即以糖脂或糖蛋 白的形式存在于细胞质膜上。
糖同氨基酸的连接主要有两种形式，即O-连接和N-连接
O-连接:是糖链与肽链中的丝氨酸或苏氨酸残基相连， O-连接糖链较短， 约含4个糖基。
N-连接: 是糖链与肽链中天冬酰胺残基相连，N-连接 的糖链一般有10个以上的糖基。另外，N连接的方式较O 连接普遍。
膜脂的不对称性
细胞质膜各部分的名称 膜脂与糖脂的不对称性
糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础 非对称性形成原因: 磷脂:ER胞质半膜合成,Flippase选择性转运 糖脂: 催化糖基化反应的酶位于Golgi非胞质半膜,转运不
变
膜糖
存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神经细胞糖 脂含量较高；细胞质膜上所有的膜糖都位于质膜的外表面，
极性的头部、非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。胆固醇的分子较 其他膜脂要小, 双亲媒性也较低。胆固醇的亲水头部朝向膜的外侧,疏水的尾部埋 在脂双层的中央。胆固醇分子是扁平和环状的,对磷脂的脂肪酸尾部的运动具有 干扰作用,所以胆固醇对调节膜的流动性、加强膜的稳定性有重要作用。
胆固醇的分子较其他膜脂要小， 双亲媒性也较低。胆固醇的亲水头部朝向 膜的外侧，疏水的尾部埋在脂双层的中央
细胞生物学--第三章 细胞质膜与跨膜运输
两 种 方 式 连 接 的 膜 糖
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◆ 血型
ABO血型抗原是一种糖脂, 其寡糖部分具 有决定抗原特异性的作用。 ■ A型血的人具有一种酶，将N－乙酰半乳 糖胺添加到糖链末端 ■ B型： 有添加半乳糖的酶; ■ AB型：有这两种酶; ■ O型：两种酶都没有。
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ABO Blood Type Antigen
■ 决定血型，除A外，还有B、C、D ，其中A含量最多 ■ 单次跨膜, ■ 其亲水的氨基端露在膜的外侧, 结合16个低聚糖侧链。
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血型糖蛋白Glycophorin
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◆ 带3蛋白
■ 带3蛋白在膜中含量很高，约为红细胞膜蛋白的 25%;
■ 阴离子转运通道，完成红细胞功能的蛋白 ■ 由两个相同的亚基组成的二聚体; ■ 每个亚基跨膜至少12次 ; ■ 糖蛋白，糖基占分子量的6－8％。
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带 3 蛋 白 的 功 能
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◆血影蛋白(Spectrin)
●又称收缩蛋白，有两条相似的亚基∶α亚基， β亚基；
●α链和β链反向平行排列, 扭曲成麻花状，形成异 二聚体；
●两个异二聚体头-头连接成四聚体；
●五个或六个四聚体的尾端一起连接于短的肌动蛋白纤 维, 形成“连接复合物”；
●这些血影蛋白在整个细胞膜的细胞质面下面形成韧性的 网架结构。
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七 种 主 要 的 膜 糖
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膜糖的存在方式
质膜上的糖类与蛋白质（90％以上）和脂类共价连接形 成糖蛋白或者糖脂；
■糖同氨基酸的连接主要有两种形式：
●N-连接（氨基）：与天冬酰胺残基相连 ●O-连接（羟基）：与丝氨酸或苏氨酸残基相连
O-连接糖链较短,约含4个糖基,而N-连接糖链一般有10个 以上的糖基。
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第三章细胞的结构和功能第3节物质的跨膜运输1。
自由扩散、协助扩散、主动运输的比较
方式被动运输主动运输
自由扩散协助扩散
运输方
向
高浓度→低浓度高浓度→低浓度低浓度→高浓度
是否需
要载体
不需要需要需要
是否消
耗能量
不消耗不消耗消耗
图例
举例氧气、二氧化碳、甘
油、乙醇等出入细胞人的红细胞吸收葡
萄糖
小肠吸收葡萄糖、氨
基酸、无机盐等
模型
影响因素细胞膜内外物质的
浓度差
细胞膜内外物质的
浓度差、细胞膜上载
体蛋白的数量
细胞膜上载体蛋白的
种类和数量、供给能
量的多少
2。
胞吐和胞吞的比较。
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细胞质膜和跨膜运输
细胞质膜是细胞结构的基本单位，生物膜具有界膜和区室化、调节运输、功能定位和组织化、信号检测与传递能、能量转换等功能。
现代质膜流动镶嵌模型的建立经历了近百年的时间。
19世纪90年代提出Overton提出脂栅栏模型；1925年Goter和Grendel提出了脂双层膜结构；1935年Danielli和Dacson 提出了三明治模型；1959年J.D.Robertson提出了单位膜模型；1972年，S.J.Singer和G.Nicolson提出了流动镶嵌模型，也是目前的普遍接受的模型。
成熟的红细胞由于没有质膜以外的其他膜结构，成为了理想的膜结构研究细胞。
红细胞中的带3蛋白是阴离子交换蛋白。
血红蛋白是红细胞中唯一的非膜蛋白。
当红细胞的内容物全部渗漏出来以后，质膜可以重新封闭起来，此时的红细胞称为红细胞血影。
红细胞质膜的研究工具之一是Langmuir水盘。
红细胞质膜中主要有三种蛋白：血影蛋白、血型糖蛋白、带3蛋白，它们约占细胞膜蛋白60%以上。
血影蛋白（spectrin）（收缩蛋白）是红细胞骨架的主要成分。
是可伸缩的纤维状蛋白，α亚基和β亚基相似，反向平行排列。
血型糖蛋白A（glycophorin A）(涎糖蛋白 sialo glycoprotein)，它的唾液酸中含有大量负电荷，可能防止了红细胞在循环过程中，通过狭小血管时互相聚集沉积。
带3蛋白（bang 3 protein）、锚定蛋白（ankyrin）、带4.1蛋白（band 4.1 protein）、内收蛋白（adducin）。
细胞质膜主要由膜脂、膜糖、蛋白质组成。
膜脂主要包括磷脂、鞘脂、胆固醇。
总量占细胞的50%,是细胞的骨架结构。
膜质的流动性主要包括有三种形式：侧向扩散、旋转运动、翻转扩散。
胆固醇对于调节膜的流动性和加强膜的稳定性有重要的作用。
膜糖主要包括D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖、N-乙酰-D-半乳糖胺、乙酰N-葡萄糖胺、唾液酸。
占质膜成分的2%-8%,主要存在形式是N-连接方式。
膜糖和细胞识别和信号传递有关。
膜蛋白占膜组分的40%-50%,一共有50多种蛋白质。
根据膜脂与膜蛋白的关系分为整合蛋白、外周蛋白、脂锚定蛋白。
整合蛋白（integral protein）（内在蛋白 intrinsic protein、跨膜蛋白 transmembrane protein），分为单次跨膜、多次跨膜、多亚基跨膜。
跨膜蛋白多含有25%-50%的α-helix。
外周蛋白（膜周边蛋白 peripheral protein）（附着蛋白 attachment protein）主要
通过非共价键附着在脂的极性头部，或整合蛋白亲水区的一侧，间接与膜结合。
可以采用高盐或碱性pH条件分离。
脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）（脂连接蛋白 lipid-linked protein）通过共价键的方式同脂分子结合，位于脂双层的外侧。
一种方式是直接结合于脂双分子层，一种方式是蛋白质通过糖分子结合到脂双层结构上。
后者主要通过短的寡糖与包埋在脂双层外叶中的糖基磷脂酰肌醇（glycosyl-phophatidyl ionositol）相连而被锚定在质膜外部。
质膜的物质运输是细胞质膜的基本功能之一。
细胞运输的范畴包括：细胞运输、胞内运输、转细胞运输。
主要形式有被动运输和主动运输。
被动运输（passive transport）包括简单扩散（simple diffusion）和协助扩散(facilitated diffusion)。
简单扩散的限制性因素是：①脂溶性②分子大小③带电性。
协助扩散需要蛋白质的协助。
包括通道蛋白、载体蛋白和水通道蛋白。
通道蛋白（channel protein）分为电位闸门通道、配体闸门通道、牵张闸门蛋白。
协助扩散基于离子浓度梯度，不需要消耗ATP。
主动运输（active transport）从运输方向上分类包括单向运输和偶联运输。
主要种类有ATPase和协同转运。
在细菌中也有一些特别的主动运输方式。
ATPase包括P型泵、V型泵、F型泵。
依次转运H+\Na+\K+\Ca+、H+、H+。
协同转运的方式转运葡萄糖和Na+。
在细菌中的特殊转运方式，有磷酸化转运(phosphorylating transport)、运输ATP酶（ATP-bingding cassette transporter superfamily，ABC）、细菌视紫红质子泵（bacteriorhodopsin）。
主动运输的意义在于：①保证了细胞或细胞器能从环境周围后表面摄取必需的营养物质②能够将细胞内的一些物质，如分泌物、代谢产物排泄到细胞后细胞器外③维持一些无机离子在细胞内恒定和最适浓度，尤其是Na+、K+和H+。
它具有四个基本特点：逆浓度梯度、依赖膜运输蛋白、需要代谢能，并对代谢毒性敏感、具有选择性和特异性。
细胞质膜的研究技术主要有:去垢剂分离膜蛋白、放射性标记、磷酸酶处理、细胞融合、荧光漂白恢复、电子自旋共振谱技术。