细胞膜的跨膜物质转运功能
第二节 细胞的跨膜
动作电位
2）复极化：细胞去极化至一定程度 Na+通道 关闭，K+通道开放，在细胞内外△【K+】 的 作用下K+外流，形成复极化。 3）后电位：钠泵 排钠摄钾 形成微小的电
位波动 。
NF受刺激→膜去极化→部分电压门控Na+通 道开放（激活）→Na+顺电－化学梯度入C→ 膜进一步去极化（阈电位）→大量Na+通道开 放→形成AP上升支（去极相）→达到Na+平 衡电位，膜电位内正外负（动力：浓度差； 阻力：电位差）→Na+通道失活→膜对K+通 道开放→膜内K+顺电－化学梯度向外扩散→ 膜内电位变负→AP下降支（复极期）→K+平 衡电位→Na+通道恢复（复活）。
根据细胞膜上受体的种类以及与受体发生 联系，参与跨膜信号转导的相关分子不同， 主要有以下几种跨膜信号转导的途径：
一、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导 二、通道介导的跨膜信号转导 三、酶偶联受体介导的跨膜信号转导
一、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号 转导 1、受体（receptor）
存在于细胞膜上或细胞内的能与特定的化学 物质如神经递质、激素、药物等进行特异 性结合并引起生物学效应的特殊蛋白质。 2、G蛋白 是一类位于受体和效应器分子之间的偶联 蛋白
受体介导式入胞：
是一种最重要的入胞形式，通过这种方 式入胞的物质有50多种，包括血浆低密 度脂蛋白颗粒、运铁蛋白、VitB12 运输 蛋白、多种生长调节因子、胰岛素、抗 体和某些细菌毒素、病毒等。
coated pit
endosome
Primary lysosome
入胞的基本过程： 转运物质被 细胞膜识别 与转运物质相接触的膜发 生内陷，并逐渐将其包绕 吞食泡与溶酶 体融合，其内 容被酶消化
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。
细胞膜的跨膜物质转运功能
(2)分类:
①经通道的易化扩散 ②经载体的易化扩散
（1）经通道的易化扩散
转运的物质:各种带电离子
（2）经载体的易化扩散
转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质
பைடு நூலகம்
(3)载体运输的特点:
①特异性 ②饱和性 ③竟争性抑制
度一侧移动的过程。
(2)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。
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。
2.易化扩散(facilitated diffusion)
(1)概念: 物质在膜蛋白质的“帮助”下,由高浓
细胞膜的跨膜物质转运功能
（一）被动转运(passive transport) 概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： ①不耗能（依赖电-化学梯度的势能） ②顺电-化学梯度进行 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
1.单纯扩散(simple diffusion)
(1)概念:物质直接透过细胞膜由高浓度一侧向低浓
02生理学-细胞
跳跃式传导
局部电流发生在相邻的郎飞氏结之间 传导速度快
第三节 肌细胞的收缩功能
一、神经—肌接头处的兴奋传递
（一）神经—肌接头处的结构
囊泡内含乙酰胆碱（ACh） 电压依从式钙通道 2、接头间隙： 细胞外液，50-60nm 3、接头后膜（终板膜）：
1、接头前膜（轴突末梢膜）：
皱褶
N2型ACh受体阳离子通道 胆碱酯酶
（三）动作电位的特征
1.“全或无”现象（all or none） 2.不衰减性传导 3.脉冲式
（四）动作电位的传导
在一般可兴奋细胞和无髓神经纤维：
—
局部电流
在有髓神经纤维：
—
跳跃式传导
局部电流
静息部位膜内 负外正，兴奋 部位膜极性反 转，兴奋区与 未兴奋区之间 存在电位差， 形成局部电流， 使邻近未兴奋 膜去极化达阈 电位而产生动 作电位。
概念 : 水溶性或脂溶性很小的小分子物质或离子，借助细胞 膜上特殊蛋白质的帮助，从细胞膜的高浓度一侧向低 浓度一侧转运的过程。
特点 : ⑴ 转运非脂溶性或脂溶性很小的物质 ⑵ 不耗能，顺浓度差转运，属被动转运 ⑶ 需要膜蛋白的帮助 分类 : ⑴ 载体转运 转运对象：葡萄糖（Glu） 氨基酸（AA） 特点：特异性 饱和性现象 竞争性抑制
eg.氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等 脂溶性小分子 水、乙醇、尿素、甘油等分子量小的极性分子
影响因素：⑴ 细胞膜两侧浓度差（正比） ⑵ 细胞膜对该物质的通透性（正比）
一、细胞膜的物质转运功能
常见的物质跨膜物质转运形式：
单纯扩散 易化扩散
主动转运
入胞和出胞
（二）易化扩散
细胞的跨膜物质运输的方式及特点
细胞的跨膜物质运输的方式及特点细胞膜是细胞与外界环境的屏障,也是细胞内外物质交换的通道。
细胞需要通过膜来获取营养物质和排出代谢产物,因此物质的跨膜运输对于细胞的生存和代谢活动至关重要。
细胞跨膜物质运输主要有以下几种方式及特点:1. 简单扩散简单扩散是最基本的跨膜运输方式,不需要消耗细胞能量。
小分子和无电荷的极性分子可以通过这种方式自由地穿过细胞膜,从高浓度区域向低浓度区域扩散,直至两侧浓度达到平衡。
扩散速率取决于浓度差和膜的通透性。
2. 促进扩散对于一些无法直接穿过膜的极性分子或离子,细胞膜上存在特殊的蛋白质载体,可以将这些物质结合并转运到细胞内外。
这种过程称为促进扩散,也不需要消耗细胞能量,但有一定的专一性和饱和性。
3. 主动转运主动转运是指细胞利用ATP等能量源,通过膜上的转运蛋白将物质从低浓度区域转移到高浓度区域的过程。
这种过程违背了浓度梯度,需要消耗能量。
主动转运具有高度的专一性和饱和性。
4. 胞吞作用和胞吐作用胞吞作用是细胞通过膜的凹陷将外界的固体颗粒或液滴包裹进入细胞内的过程。
胞吐作用则是细胞将不需要的物质包裹成小泡,排出细胞外的过程。
这两种作用都需要消耗细胞能量。
细胞跨膜物质运输的特点可总结为:1)选择性:细胞膜对不同物质具有不同的通透性。
2)调节性:细胞可以根据需要调节物质的进出。
3)方向性:物质运输有特定的方向,可以与浓度梯度相同或相反。
4)能量依赖性:部分运输过程需要消耗细胞能量。
细胞通过多种方式有序地进行跨膜物质运输,从而维持细胞内环境的稳态,满足细胞的生存和代谢需求。
细胞膜的功能——大分子跨膜运输(共42张PPT)
三、运输小泡的类型
在细胞分泌和内吞过程中,从膜上形成的小泡通常由不 同的蛋白质包被，因此称为被膜小泡(coated vesicles), 有三种类型的被膜小泡。
（一）网格蛋白小泡(clathrin-coated vesicle）
（二）COPⅡ被膜小泡(COPⅡ coated vesicle) （三）COPⅠ被膜小泡(COPⅠcoated vesicle)
网格蛋白(clathrin)是一种进化上高度保守的蛋白质，
由相对分子质量为180kDa的重链和相对分子质量为35～
40kDa的轻链组成二聚体, 三个二聚体形成包被的基本结
构单位--三联体骨架(triskelion),
称为三腿蛋白
(three-legged protein)。许多三腿复合物再组装成六
边形或五边形网格结构,即包被亚基,然后由这些网格蛋
调节型分泌途径
见于某些特化的细胞，如内分泌细胞。在这些细胞中,调节型 分泌小泡成群地聚集在质膜下，只有在外部信号的触发下，质 膜产生胞内信使后才和质膜融合，分泌内容物。
调节型途径中形成的小泡称为分泌泡(secretory vesicles)。
调节型分泌有两个特点:一是具有选择性;二是具有浓缩作用 ,可使被运输的物质浓度提高200倍。
（一）网格蛋白小泡
从反面高尔基体网络出芽形成的选择性的分泌 小泡,包括溶酶体酶运输小泡, 以及细胞质膜中 由受体介导的内吞作用形成的内吞泡都是由网 格蛋白参与形成的网格蛋白小泡。这些小泡的 表面都包裹一层聚合的网格蛋白。网格蛋白小 泡参与反面高尔基体和质膜之间的选择性分泌 和内吞活动。
网格蛋白(clathrin)
小于150nm
连续的过 程
胞吞泡形 成机制
简述细胞膜的四种物质转运功能及其特点。
简述细胞膜的四种物质转运功能及其特点。
细胞膜是由磷脂双分子层、蛋白质和其他生物分子组成的生物膜，是细胞的外层保护层。
细胞膜对于细胞内外物质的转运起着至关重要的作用。
细胞膜的物质转运功能可分为主动转运和被动转运两类。
其中，主动转运分为主动转运和次级主
动转运，被动转运分为简单扩散和载体介导扩散。
下面将对这四种物质转运功能及其特点进行简要介绍。
1.主动转运：主动转运是指细胞膜通过ATP酶水解ATP的能量来推动物质跨
越膜，实现物质从低浓度区向高浓度区的转移。
主动转运分为直接和间接两种类型。
直接主动转运是通过一些特殊的跨膜蛋白质直接将离子或分子从低浓度区移动到高浓度区。
而间接主动转运则是通过某些离子的扩散向外释放能量，再利用这些能量驱动其他物质的转运。
2.次级主动转运：次级主动转运也是需要ATP酶提供能量的主动转运方式，但不同于直接主动转运，次级主动转运需要先将一种离子从高浓度区移动到低浓度区，同时把另一种物质跟随着移动到高浓度区。
该过程需要耗费ATP酶提供的能量。
常见的次级主动转运机制有钠离子-葡萄糖共转运、钠离子-钾离子共转运等。
3.简单扩散：简单扩散是指分子在不需要任何载体蛋白质帮助下，根据其自身
浓度梯度的差异从高浓度区移动到低浓度区的过程。
这种转运方式通常适用于小
分子和非极性分子，如氧气、二氧化碳和脂溶性分子等。
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
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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。
电子载体蛋白的功能主要是将物质从一个高能状态转移到一个低能状态，两个过程同
时进行。
电子载体蛋白一般使用脂质质子载体、氧气和酶蛋白质原子携带电子。
为了激活
这一过程，要向膜内侧添加物质，而向膜外侧添加物质则可以阻止这一过程。
激动蛋白和抑制蛋白分别代表的是跨膜物质转运的两个不同的机制。
激动蛋白能够催
动物质运输并促进物质的转换，而抑制蛋白则会延迟或阻断物质的转运，防止细胞的过度
负荷或过量损失物质。
细胞膜的跨膜物质转运是一种复杂的过程，它是细胞内部物质平衡和活性维持的重要
因素。
在这种过程中，许多跨膜蛋白同时参与，它们都担任其特定的角色并起到重要的作用。
自然界所有生物细胞都必须通过跨膜蛋白运行正常，因此这些蛋白是维持生命活性的
重要驱动因素。