细胞跨膜物质转运(庄)

结合的分子通过。介导被动运输或主动运输。
大多数动物细胞质膜通过构象改变输入溶质（如葡萄糖）的被动运输：状态A 时溶质结合位点在膜外侧暴露，状态B时在膜内侧暴露。两种构象的转变不依赖 于是否有溶质结合。若膜外侧溶质浓度高，状态A转变为状态B更常发生。
几种载体蛋白
载体蛋白 葡萄糖载体 部位 大多数动物细胞质膜 能源 无 Na+梯度 功能 被动输入葡萄糖 主动输入葡萄糖
① ② ③
A．细胞膜具有流动性 B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合 C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率 D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中的蛋白质或脂质的流动速率
2010年浙江省高考理综生物试题
5.下图①-⑤依次表示蛙坐骨神经爱到刺激后的电位 变化过程。下列分析正确的是
A．图①表示甲乙两个电极处的膜电位的大小与极性不同 Ｂ．图②表示甲电极处的膜处于去极化过程，乙电极处的 膜处于极化状态 Ｃ．图④表示甲电极处的膜处于去极化过程，乙电极处的 膜处于反极化状态 Ｄ．图⑤表示甲乙两个电极处的膜均处于极化状态
细胞跨膜物质转运
浙江金华第一中学 庄金友 Zj.jhzjy@yahoo.com.cn QQ:419460660
主要内容
前言 一、细胞膜的不透性和膜转运蛋白
二、被动运输与主动运输 三、胞吞作用与胞吐作用
前
言
2009年浙江省高考理综生物试题
5．对某动物细胞进行荧光标记实验，基本过程如下示意图所 示：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现斑点。 ②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光消失而变 白。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复， 即又出现了斑点。这个实验不能说明的是
传导
一个内 1.神经元： 神经膜内外 2.结构： 3.过程: 4.功能: 神经冲动
产生和传导
传递
二个之间 突触
使下一个神经元 产生兴奋或抑制
电信号→化学信号→电信号
5.信号: 6.特点:
电信号 (1)双向性 (2)生理完整性 (3)绝缘性 (4)不衰减性 (5)速度快速 (6)相对不疲劳
(1)单向性 (2)易受环境的影响 (3)时间延搁 (4)速度较慢 (5)要衰减
2010年浙江省高考理综生物试题
29．Ⅱ： 为研究兔红细胞在不同浓度 NaCl溶液中的形态变化，请根据以 下提供的实验材料与用具，写出实 验思路，设计记录实验结果及原因 分析的表格，并填入相应内容…….
2011年浙江省高考理综生物调研卷
• 1.下图表示物质跨膜转运的一种方式。据图分 析正确的是
A．这种转运方式可逆浓度梯度进行 • B．乙醇分子是以这种方式进入细胞的 • C．细胞产生的能量增加会提高物质的转运速 率 • D．载体蛋白在物质转运过程中形状会发生改 变
Na+ Na+ Na+ ++ K NaK K+ K+
Na+
Na+
Na+
Na+
复极化
兴奋在神经纤维上的传导
①
适宜刺激
③
① ⑤
++++++----++++----+++++++ ----+ + + + + + + ⑥ ⑥
④
②
⑤
------++++----++++------++++++----++++----+++++++
(1)电压门控离子通道 电压门控离子通道对膜电位的变化极为敏感， 在膜电位小于阈电位时关闭，在膜电位达到阈 电位时开放，如电压门控的Na+通道、K+通道。
电压门K+通道 (Voltage gated K+ channel)
4th subunit not shown K+通道有四个亚单位，每个亚基有6个跨膜α螺旋(S1-S6) ，N和C端均位于胞质 面。连接S5-S6段的发夹样β折叠 (P区或H5区)构成通道的内衬，大小可允许K+ 通过。K+通道具有三种状态：开启、关闭和失活。目前认为S4段是电压感受器。
Na+
Na+ Na+ K+ K+ K+ Na Na+
极化 去极化 反极化
膜外 膜内 膜外
+ + + + - - - - ++ + + + + + - - -- - + + + + Na + + + K++ K K - - - - + + + + -- - - - + + + + - - - - ++ + + + +
上海：神经电位的测量装置如 右上图所示，其中箭头表示施 加适宜刺激，阴影表示兴奋区 域。用记录仪记录A、B两电极 之间的电位差，结果如右侧曲 线图。若将记录仪的A、B两电 极均置于膜外，其它实验条件 不变，则测量结果是 （ ）
C
• 6．随着生活水平的提高和生活方式的改变，高血 脂人群相对增多。脂类在血液中以脂蛋白的形式 进行运送，并可与细胞膜上存在的特异性受体相 结合，进入细胞内进行代谢（如图所示）。对该 图分析不合理的是 • A．图中物质X很可能是具 • 有识别功能的受体蛋白 • B．物质X在溶酶体酶的作 • 用下被水解为氨基酸 • C．该过程的完成与生物膜 • 的结构特点密切相关 • D．该过程需要消耗ATF， • 直接提供的能量
细胞跨膜物质转运
被动转运 单纯扩散 易化扩散
载体介导 通道介导 钠钾泵 钙泵 质子泵
同向转运 反向转运
ATP直接供能
主动转运
ATP间接供能 光能驱动 胞吞胞吐
（三）膜转运蛋白（载体蛋白、通道蛋白）
1、载体蛋白（carrier proteins——通透酶(permease）
性质：是多次跨膜的蛋白质分子。只允许能与载体蛋白结合部位
二、被动运输与主动运输
●被动运输：通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度 方向的跨膜运输。转运的动力来自物质的浓度梯度，不消耗能量。 类型：简单扩散（simple diffusion），协助扩散 （facilitated diffusion）需要膜转运蛋白。 ●主动运输：通过转运蛋白介导，物质逆浓度梯度跨膜运输。运输 过程需要与释放能量的过程相偶联。 ●膜泡运输：大分子和颗粒物质被运输时并不直接穿过细胞膜，都 是由膜包围形成膜泡，通过一系列膜囊泡的形成和融合来完成转 运的过程，也称吞排作用或称批量运输，包括细胞内膜系统各个 部分之间的膜泡运输。大多数运输小泡是在膜的特定区域以出芽 方式产生的。在转运过程中，涉及膜的融合与断裂，因此需要消 耗能量。
(2)配体门控离子通道 配体门控离子通道通过与细胞内外某些小分子 配体的结合和分离来改变构象，调节通道开关， 如配体门控Na+通道。
配体门通道 (Nicotinic acetylcholine receptor)
离子通道型受体。
(3)压力激活离子通道 压力激活通道通过感应压力来调节构象，如内 耳听觉毛细胞依赖这一机制产生兴奋。
（2011年浙江卷）
• 3.在离体实验条件下单条神经纤维的电位示 意图如下，下列叙述正确的是 • A. a—b段的内流是需要消耗能量的 • B. b—c段的外流是不需要消耗能量的 • C. c—d段的外流是不需要消耗能量的 • D. d—e段的内流是需要消耗能量的
（11年四川卷）
• 2.下列有关生物膜结构和功能的描述，不正确的 是 • A.植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性 • B.合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发 达 • C.分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同 完成 • D.生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分 的更新
（一）自由扩散、简单扩散、扩散
被转运物质顺浓度梯度跨膜扩散
1.简单扩散（simple diffusion）
特点： •运输方向：高浓度向低浓度 •跨膜动力：物质的浓度梯度 •不需要转运蛋白协助 •不消耗能量 人工脂质膜对各类物质的通透率： 1.脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小； 2.非极性分子比极性容易透过，极性不带电荷小分子，如H2O、O2 等可以透过人工脂双层； 3.小分子比大分子容易透过； 4.分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过； 5.人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透的
2、通道蛋白（channel proteins）
性质：1.多次跨膜的蛋白质通道。 2.只介导被动运输。
离子通道类型
电压门通道 配体门通道
配体门通道 压力激活通道
特点： 1.具有离子选择性，依赖于通道的 直径与形状以及内衬的带电荷氨 基酸的分布。 2.转运速率比载体蛋白高。 3.无饱和现象。 4.离子通道是门控的，即由开和关 两种构象所调节。
适宜刺激
AB C
AC=CD
D E
AB C
AC=CD
D E
AB C
AC=CD
D E
A
B
C
D
物质基础： 神经细胞膜内外各种离子浓度不同(内K+ 外Na+) 细胞膜的通透性不同。
Na+ + + Na + Na Na Na+ + + + + K Na Na Na
K
适宜刺激
K+ K+
Na+ Na
+
极化 去极化 反极化
Na+驱动的葡萄糖泵 肠和肾细胞的顶部质膜 Na+-K+泵 Ca2+泵 大多数动物细胞质膜 真核细胞的质膜
ATP水解 主动输出Na+和输入K+ ATP水解 主动输出Ca2+
跨膜转运的特点： 1.特异性； 2.可饱和性； 3.转运速率类似于酶与底物作用的饱和动力学曲线； 4.pH依赖； 5.可被底物类似物抑制，故也称为通透酶。
膜外 膜内 膜外
+ + + + + + + + ++ + + + + - - -+ - - + + K K
Na+
- - - - - - - - -- - - - + + + + + + + + ++ + + + +
Na+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
动作电位：
内正外负
物质基础： 神经细胞膜内外各种离子浓度不同(内K+ 外Na+) 细胞膜的通透性不同。
压力激活通道（stress-activated channel）
（4）非门控的离子通道
少数种类离子通道是持续开放的，如神经 细胞膜上非门控的K+渗漏通道、Na+渗漏通道。
电压门控离子通道
配体门控离子通道 压力激活离子通道
神经肌肉接点由Ach门控通道开放而出现终板电位时，可 使肌细胞膜中的电位门Na+通道和K+通道相继激活，出现 动作电位；引起肌质网 Ca2+通道打开，Ca2+进入细胞质， 引发肌肉收缩。
一、细胞膜的不透性和膜转运蛋白
（一）细胞膜的不透性：细胞膜除了脂溶性分子和小的不带电荷 的分子能以简单扩散的方式通过细胞膜外，对绝大多数的溶质分 子和离子是高度不透的。
疏水性分子（烷烃、油、脂肪和多数含有油脂的物质）
（二）细胞内外离子分布差异的机制
Baidu Nhomakorabea
特殊的膜转运蛋白的活性 质膜本身的脂双层所具有的疏水性
56．离子通道是细胞膜上仅能使无机盐离子选择性被动通过的一类 通道蛋白。在离子通道上常具有门，因此又称为门通道。根据门开 关条件的不同，大体分为电压门通道、配体门通道和压力激活通道 （如图一）。电压门通道由膜电位控制门的开关：配体门通道门的 开关取决于细胞内外特定的物质（配体）与相应的通道蛋白（受体） 结合，从而影响离子进出细胞；压力激活通道门的开关取决于机械 力的作用。图二是神经肌肉接头处传递神经冲动、刺激肌肉收缩过 程中相关离子通道先后开放和关闭的示意图（各闩通道开放顺序以 数字标注）。请分析回答。 （1）神经肌肉接头处的离子通道X、Y、Z中属于配体门通道的 是 。 （2）进入突触小体中的Ca2+的作用是 ，从而使兴奋传导信号 类型发生的转变是 。 （3）图二中，Na+和Ca2+跨膜运输过程 （填“需要’’或 “不需要’’）消耗能量。 （4）突触前膜和突触后膜都属于细胞的 系统，但它们执行不 同的功能，从其组成成分上分析，原因是 不同。
• 30 II、（12分）下图为反射弧中神经—肌肉接头的结构及其生理变化示意图。
（11年四川卷）
• （1）发生反射时，神经中枢产生的兴奋沿___________神经传到突触前膜， 导致突触小泡与前膜________________，释放神经递质（Ach）；Ach与 Ach受体结合后，肌膜发生__________，引起肌肉收缩。 • （2）重症肌无力是自身免疫病，其病因是患者免疫系统把Ach受体当作抗原， 使___________被激活而增殖、分化、产生Ach受体抗体。Ach受体抗体与 Ach受体特异性结合，造成Ach不能与Ach受体正常结合，导致 _______________信号转换过程受阻。 • （3）临床上治疗重症肌无力的重度患者，可采用胸腺切除法，目的是抑制 _________发育成T细胞，不能产生淋巴因子，从而抑制___________免疫的 应答。