细胞膜的物质转运功能2017
细胞膜的物质转运功能
• 钠-钾泵的生理意义主要表现在以下几点
– ①钠泵活动维持细胞内外钠、钾离子分布不均衡的状态，是可兴奋 细胞产生生物电的基础；
– ②为继发性主动转运提供能量来源； – ③维持细胞内晶体渗透压的稳定，防止细胞水肿； – ④为细胞代谢提供必需条件。钠泵活动造成的膜内高K+是许多代谢
• 通道的开放和关闭是由“闸门”来调控的，所以通道又可称为门控通 道。根据引起通道开与关的条件的不同，可将门控通道分类，如由膜 电位变化引起闸门开与闭的称为电压门控性通道；由化学物质引起闸 门开与闭的称为化学门控性通道。
经通道易化扩散
三、主动转运
• 主动转运（active transport）是指某些物质的分子或离子， 在细胞膜特殊蛋白质的帮助下，从细胞膜浓度低的一侧向 浓度高的一侧转运的过程。
分子物质从细胞膜浓度高的一侧向浓度低 的一侧转运的过程。
如:氧气 氮气
二氧化碳 水 乙醇 尿素 甘油
二、易化扩散
• 易化扩散（facilitated diffusion）是指脂溶性很 小的物质或者水溶性的物质，在细胞膜特殊蛋 白质的帮助下，从细胞膜浓度高的一侧向浓度 低的一侧转运的过程。
• 根据参与转运的蛋白质的构型不同，可将易化 扩散分为载体转运（carrier transport）和通道 转运（channel transport）两种。
（一）载体转运
• 载体转运又称载体介导的易化扩散，是指借助于细胞膜上的载 体蛋白质将物质从细胞膜高浓度的一侧向低浓度的一侧进行转 运的过程。
• 某些小分子的有机物质，如葡萄糖、氨基酸等在细胞膜两侧存 在着浓度差，但无法通过细胞膜的脂质双分子层，而载体蛋白 质分子上存在着一个或多个能与该物质结合的位点，物质在高 浓度的一侧与载体蛋白质结合，此时，载体蛋白质的构型发生 改变，立刻将物质运载到低浓度的一侧，随后两者分离，载体 蛋白质回复原来的结构，并可反复使用。
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
(1)膜结构的液态镶嵌模型：细胞新陈代谢过程中需要不断选择性地通过细胞膜摄入和排出某些物质。
细胞膜和细胞器膜主要是由脂质和蛋白质组成。
根据膜结构的液态镶嵌模型，认为膜是以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。
(2)细胞膜的物质转运功能：物质的跨膜转运途径有：
①单纯扩散：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。
容易通过的物质有O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。
②经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。
经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等;经通道易化扩散指溶液中的Na+、C1-、Ca2+、K+等带电离子，离子通道分为电压门控通道、化学门控通道和机械门控通道。
③主动转运：分原发性主动转运和继发性主动转运。
原发性主动转运的膜蛋白为离子泵(钠-钾泵，简称钠泵，也称Na+-K+-ATP 酶)。
继发性主动转运：它是间接利用ATP 能量的主动转运过程。
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二十、衣原体
1.生物学性状
概念、形态、染色及培养特性
2.主要病原性衣原体
（1）沙眼衣原体的生物型和所致疾病
（2）肺炎嗜衣原体所致疾病
（3）鹦鹉热嗜衣原体所致疾病
二十一、螺旋体
1.钩端螺旋体
形态、染色、培养特性、所致疾病和防治原则
（3）血小板生理：血小板的数量，血小板的生理特性及其功能
３.血液凝固、抗凝和纤溶
（1）血液凝固的基本步骤
（2）主要抗凝物质的作用，纤维蛋白溶解系统及其功能
４.血型
（1）血型与红细胞凝集反应
（2）ＡＢＯ血型系统和Ｒｈ血型系统
（3）输血原则
三、血液循环
１.心脏的泵血功能
（1）心动周期的概念；心脏泵血的过程和机制
（2）心脏泵血功能的评价：每搏输出量、每分输出量、射血分数、心指数、心脏做功
（3）影响心输出量的因素：每搏输出量和心率对心输出量的影响
２.心肌的生物电现象和生理特性
（1）工作细胞和自律细胞的跨膜电位及其形成机制
（2）心肌的兴奋性、自动节律性、传导性和收缩性
（3）正常心电图的波形及生理意义
３.血管生理
隐性感染、显性感染，急性感染、持续性感染（慢性感染、潜伏感染、慢发病毒感染和急性病毒感染的迟发并发症）
3.致病机制
（1）病毒对宿主细胞的直接作用
（2）病毒感染的免疫病理作用
4.病毒的感染与免疫
（1）抗病毒感染的免疫
（2）机会致病菌的致病条件
2.医院感染
（1）医院感染的来源
（2）医院感染的控制
3.细菌的致病性
（1）细菌的毒力
细胞膜的物质转运功能、转运对象与特点
细胞膜的物质转运功能、转运对象与特点细胞膜是细胞内部与外部环境之间的界面，扮演着物质转运的重要角色。
细胞膜的物质转运功能主要包括主动转运和被动扩散两类。
主动转运是指细胞通过耗费能量的方式将物质从浓度低的区域
转移到浓度高的区域，从而实现对物质的积累。
主动转运的一个例子是钠-钾泵，它能够将钠离子从细胞内部排出，同时将钾离子从外部
吸入。
被动扩散是指物质在细胞膜中沿着浓度梯度自由扩散，不需要耗费能量。
被动扩散的物质包括氧气、二氧化碳、水和一些小分子物质。
细胞膜的物质转运对象主要包括离子、小分子物质和大分子物质。
离子的转运主要通过离子通道实现，离子通道具有高度选择性，只能允许特定的离子通过。
小分子物质的转运则主要通过扩散和转运蛋白实现，转运蛋白可以选择性地将特定的物质从一个侧面转移到另一个侧面。
大分子物质的转运则需要通过胞吞作用或胞吐作用实现，这需要依赖于细胞膜上的特殊膜蛋白。
细胞膜的物质转运具有高度的选择性和特异性，这是由于细胞膜上的转运蛋白和离子通道具有特定的结构和功能。
同时，细胞膜的物质转运也受到许多因素的影响，如物质浓度、温度、pH值、离子浓
度和分子大小等。
对于细胞内部的物质代谢和外部环境的适应性具有重要的意义。
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细胞膜的物质转运作用
细胞膜的物质转运作用1.细胞膜的物质转运2.物质转运的分类3.各类物质转运的实例【细胞膜的物质转运】细胞膜是细胞的保护膜，它具有着重要的作用，不仅起到屏障保护作用，还可以实现细胞内部和外部物质的转运、选择性过滤等功能。
细胞膜的物质转运是这么一个过程，它允许细胞利用外部物质来增强各自的功能，并保护细胞免受外界影响。
【物质转运的分类】物质转运可以分为三类，分别是随机运输、电动运输和液体运输。
随机运输是指通过细胞膜的自由渗透来实现的运输方式，这种方式物质来去自由，也可以被称为非结构性运输。
电动运输也就是细胞膜电位梯度的自发作用下，某些物质受控于细胞膜上电压势的影响而被运输，这种方式可以将细胞外的某些重要元素如离子、苯甲清等运入细胞内部。
液体运输，即利用细胞膜的液快机制，通过改变其外形以便物质的运输，是一种自发性的运输方式。
【各类物质转运的实例】在随机运输的运输方式中，比如O2的渗透运输，它的这种自由渗透受到细胞膜膜电位的影响，当细胞膜电位发生变化时，O2就会随着变化而发生渗透；此外，K+、Ca2+等离子可以通过细胞膜的随机运输进入细胞内。
电动运输中，由于细胞内外电压差的存在，Na+和K+等阳离子可以被尤其是Na+运[3]输参与的转运蛋白“操纵”穿过细胞膜，将细胞外离子传输到细胞内;然而质子（如H+）在电动运输时，只能借助转运蛋白实现运输，且只能从低离子到高离子，从细胞内到细胞外。
液体运输也是一种重要的细胞膜物质转运形式，其最大特点是被运输物质只要满足缩减就可以转换为胞囊或胞泡形式，在利用细胞膜改变形态的作用下运输到另一端，它可以实现大分子的跨膜传输。
比如有一种能量转换的叫做雨后橄榄球，它能够利用一个细胞，将膜外或膜内的大分子疏水物质运入细胞内，而不用通过渗透或转运蛋白等方式。
第二章细胞膜的物质转运功能
递质和其它生物活性物质结合，并能引起特定生物学效 应的特殊结构。
指细胞拥有的能够识别和选择性结合某种配体（化 学物质）的蛋白质大分子，它与配体结合后，启动一系 列过程，最终引发细胞的生物学效应。
受体按照存在的部位不同可分为细胞膜受体、胞浆 受体和核受体。
1、静息电位的概念 1）概念：细胞静息时存在于细胞膜两侧的电位差 2）极化状态：细胞膜保持外正内负的电生理状态。 3）静息电位的范围：-10mv~ -100mv 极化状态：（如图）
2、产生静息电位的机理：
1）正常细胞所具有的特点 （1）细胞内钾离子的浓度是细胞外的30倍
细胞内蛋白质的浓度是细胞外的10倍 （2）细胞外钠、氯离子的浓度是细胞内的20倍 （3）蛋白质带负电且不能通过细胞膜 （4）带正、负电荷的水合离子有极小的通透性。被、易
变化的能力或特性。 （二）刺激与反应 1 适宜刺激与不适宜刺激
凡能被某种细胞接受的刺激就称为这种细胞的适宜 刺激；反之，称为不适宜刺激。 2 刺激引起兴奋的条件 （1）刺激的强度
阈值（threshold intensity）：能引起Na通道大量开 放而爆发AP的临界膜电位水平。
阈刺激：在一定时间内，引起组织细胞产生兴奋的最 低刺激强度。 阈下刺激；阈上刺激 （2）刺激的作用时间
强 度
0.8 A
0.4
B
0.4
0.8
时间
内膜 K+ ProK+ ProK+
外膜 Na+ ClNa+
ClNa+
内膜 -
-
-
外膜 +
+内膜
细胞膜的物质转运功能
细胞膜的物质转运功能
细胞膜的主要物质转运功能包括：
1. 跨膜转运：细胞膜能够将溶质跨越膜，从细胞外转移到细胞内或者从细胞内转移到细胞外。
膜内蛋白质通道和载体蛋白质等结构体可协助物质通过细胞膜。
2. 承运转运：细胞膜上存在一种被称为转运体的蛋白质，它们可将各种分子或离子穿过细胞膜，如糖类、氨基酸、脂质等。
3. 分泌：细胞膜可分泌各种物质，包括酶、激素等。
4. 吞噬：吞噬是指细胞膜通过改变形态将外界固体物质包裹在细胞内部形成胞吞体，其中溶酶体可降解吞噬的物质。
5. 呼吸作用：细胞膜可对货物进行透过和离子选择，支持细胞呼吸过程中的生成和消耗能量。
6. 细胞识别：细胞膜上的一些分子（如糖蛋白、黏蛋白等）具有特殊的受体，通过与外界分子进行特异性结合，完成细胞识别功能。
细胞膜的物质转运功能、转运对象与特点
细胞膜的物质转运功能、转运对象与特点细胞膜是细胞内外物质交换的关键结构之一，它通过物质转运功能调节细胞内外营养物质的平衡。
细胞膜上的转运蛋白质是实现物质转运功能的关键分子，它们可以选择性地将特定物质从细胞内向外排放，或从外部环境转运进细胞内。
这些转运蛋白质还可以根据物质的输送方向进行分类，包括主动转运和被动转运两种类型。
细胞膜的物质转运对象包括各种有机小分子、离子和水分子等，可以通过不同类型的转运蛋白质实现其转运。
其中，氨基酸、糖类和核苷酸等有机小分子的转运常常由运载体蛋白质实现，而离子如钠、钾、钙、镁等则由离子通道蛋白质或离子泵蛋白质实现转运。
各种转运蛋白质在转运过程中具有一些共同的特点，如具有高度的选择性、灵敏性和饱和性等。
同时，它们的功能受到多种因素的影响，如温度、pH、化学物质等，这些因素可能会影响转运蛋白质的构象和活性，从而影响物质的转运效率。
总之，细胞膜的物质转运功能是维持细胞正常生理活动的一个重要组成部分，不同类型的转运蛋白质在其中发挥着不可替代的作用。
对于转运过程的深入研究，有利于我们更好地理解细胞的物质代谢和调控机制，为疾病的治疗研究提供更多的思路和途径。
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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”
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
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（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.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
• 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)
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）
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+ 。
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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
•
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
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。
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
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
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
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。
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。
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：
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 。