第二章++细胞的基本功能
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生理学第二章_细胞的基本功能
特点：主动、耗能、蛋白质参与、膜面积改变 形式：出胞（exocytosis）、入胞（endocytosis）
出胞(exocytosis)
胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。 例如
外分泌腺细胞排放酶原颗粒和粘液 内分泌腺细胞分泌激素 神经纤维末梢神经递质的释放。 形式 持续性出胞：安静自发 Байду номын сангаас调节性出胞：诱导释放
效应器酶：催化生成第二信使 腺苷酸环化酶 (AC)、磷脂酶C (PLC)、 磷脂酶A2 (PLA2)、鸟苷酸环化酶 (GC)
离子通道 转运蛋白
第二信使 （second messenger）
环磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环磷 酸鸟苷(cGMP)、Ca2+
作用：使靶蛋白（蛋白激酶、离子通道）磷酸化、构象变化
Ca2+信号系统 Ca2+
总结：G蛋白偶联受体介导的信号转导过程
第一信使
G蛋白耦联 受体
G蛋白 α α
G蛋白 GT
GDβγ
PP
细胞 功能 改变
…
…
效应器酶 第二信使
蛋白激酶 或通道
三、酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体： 自身具有酶的活性或能与酶结合的膜受体 结构特征：
仅一个跨膜区段 胞外结构域含有可结合配体的部位 胞内结构域则具有酶的活性或含能与酶结合的位点
本质：载体或转运体（transporter）:贯穿脂质双层整合蛋白 对象：水溶性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等） 特点：
（1）结构特异性 （2）饱和现象 （3）竞争性抑制 （4）顺浓差或电位差 机制： 载体蛋白分子内部的变构
（三）主动转运 (active transport)
出胞(exocytosis)
胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。 例如
外分泌腺细胞排放酶原颗粒和粘液 内分泌腺细胞分泌激素 神经纤维末梢神经递质的释放。 形式 持续性出胞：安静自发 Байду номын сангаас调节性出胞：诱导释放
效应器酶：催化生成第二信使 腺苷酸环化酶 (AC)、磷脂酶C (PLC)、 磷脂酶A2 (PLA2)、鸟苷酸环化酶 (GC)
离子通道 转运蛋白
第二信使 （second messenger）
环磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环磷 酸鸟苷(cGMP)、Ca2+
作用：使靶蛋白（蛋白激酶、离子通道）磷酸化、构象变化
Ca2+信号系统 Ca2+
总结：G蛋白偶联受体介导的信号转导过程
第一信使
G蛋白耦联 受体
G蛋白 α α
G蛋白 GT
GDβγ
PP
细胞 功能 改变
…
…
效应器酶 第二信使
蛋白激酶 或通道
三、酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体： 自身具有酶的活性或能与酶结合的膜受体 结构特征：
仅一个跨膜区段 胞外结构域含有可结合配体的部位 胞内结构域则具有酶的活性或含能与酶结合的位点
本质：载体或转运体（transporter）:贯穿脂质双层整合蛋白 对象：水溶性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等） 特点：
（1）结构特异性 （2）饱和现象 （3）竞争性抑制 （4）顺浓差或电位差 机制： 载体蛋白分子内部的变构
（三）主动转运 (active transport)
第二章 细胞的基本功能
化学（配体） 化学（配体）门控通道 电压门通道 机械门控通道
D. 通道没有饱和性
电压门控通道（ channel） 电压门控通道（voltage gated channel） 接受电信号的受体，并通过通道的开放、 接受电信号的受体，并通过通道的开放、闭合和离子跨 膜流动的变化把信号传递到细胞内部。 膜流动的变化把信号传递到细胞内部。 机械门控通道(mechanically 机械门控通道(mechanically gated channel) 接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部， 接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部，引 起细胞功能的改变。 起细胞功能的改变。
动转运
以通道为中介 动转运
动转运
（一）简单扩散
1 概念：如CO2 、O2 、尿素、乙醇、脂肪酸等 概念： 2 影响因素： ① 膜两侧分子的浓度差 影响因素： ② 膜对物质的通透性 3 特点： ① 脂溶性物质 特点： 顺浓度梯度： ② 顺浓度梯度：高→低 低 ③ 不耗能
（二）易化扩散 易化扩散
1 概念：如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子） 概念：如葡萄糖、氨基酸， 等无机离子） 2 特点： ① 顺浓度差； 特点： 顺浓度差； ② 不耗能； 不耗能； ③ 需膜蛋白参与 3 分类：（根据膜蛋白的不同） 分类：（根据膜蛋白的不同） ：（根据膜蛋白的不同 ① 以载体为中介的易化扩散 ② 以通道为中介的易化扩散
（二）肌醇信号转导系统
配体 G蛋白偶联受体 配体配体-受体复合物 G蛋白 PLC PIP2 激活的G 激活的G蛋白 激活的PLC 激活的PLC IP3 Ca2+
+
DG PKC
激活酶蛋白 蛋白磷酸化 生理效应 生理效应
D. 通道没有饱和性
电压门控通道（ channel） 电压门控通道（voltage gated channel） 接受电信号的受体，并通过通道的开放、 接受电信号的受体，并通过通道的开放、闭合和离子跨 膜流动的变化把信号传递到细胞内部。 膜流动的变化把信号传递到细胞内部。 机械门控通道(mechanically 机械门控通道(mechanically gated channel) 接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部， 接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部，引 起细胞功能的改变。 起细胞功能的改变。
动转运
以通道为中介 动转运
动转运
（一）简单扩散
1 概念：如CO2 、O2 、尿素、乙醇、脂肪酸等 概念： 2 影响因素： ① 膜两侧分子的浓度差 影响因素： ② 膜对物质的通透性 3 特点： ① 脂溶性物质 特点： 顺浓度梯度： ② 顺浓度梯度：高→低 低 ③ 不耗能
（二）易化扩散 易化扩散
1 概念：如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子） 概念：如葡萄糖、氨基酸， 等无机离子） 2 特点： ① 顺浓度差； 特点： 顺浓度差； ② 不耗能； 不耗能； ③ 需膜蛋白参与 3 分类：（根据膜蛋白的不同） 分类：（根据膜蛋白的不同） ：（根据膜蛋白的不同 ① 以载体为中介的易化扩散 ② 以通道为中介的易化扩散
（二）肌醇信号转导系统
配体 G蛋白偶联受体 配体配体-受体复合物 G蛋白 PLC PIP2 激活的G 激活的G蛋白 激活的PLC 激活的PLC IP3 Ca2+
+
DG PKC
激活酶蛋白 蛋白磷酸化 生理效应 生理效应
动物生理学 第二版 第二章 细胞的基本功能 PPT课件
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
出胞作用（exocytosis）
指细胞把大分子物质或团块由细胞内 向细胞外排出的过程。 例如，腺细胞分泌某些酶和粘液，内 分泌腺分泌激素以及神经末稍释放递质等 都属于出胞作用
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 一、跨膜信号转导的概念
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能 （三）主动转运（active transport） 2. 继发性主动转运 继发性主动转运的特点： ①逆浓度差； ②依靠转运体蛋白“帮助”； ③能量来自Na+的势能差。 体内主要的继发性主动转运过程： ◆小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞等对葡萄糖、氨 基酸等营养物质的吸收 ◆甲状腺细胞的聚碘过程 ◆神经末梢处被释放的递质分子( 如单胺类和肽类 递质) 的再摄取过程
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
（二）易化扩散（facilitated diffusion） 易化扩散：一些非脂溶性或脂溶性小的物质，在膜上一些特殊蛋 白质的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
（二）易化扩散（facilitated diffusion）
• 通道运输：能使离子通过其水相孔道越膜进行扩散的蛋白质称为离子 通道（ion channel ）。目前发现在细胞膜上转运Na+、K+、Ca2+、 Cl-等离子的通道有几十种。以离子通道（ion channel）为中介的易 化扩散称通道运输；一些离子如Na+、K+、Ca2+等的顺浓度差转运就属 于通道运输
《生理学》第二章细胞的基本功能
细胞膜在新陈代谢过程中所需的营养物质，以及细胞产生的代谢产物，都必须跨越细胞膜这 一屏障才能转到相应的部位，即物质转运。常见的细胞膜物质转运方式有以下几种。
第一节 细胞膜的物质转运功能
一、单纯扩散
第5 页
单纯扩散是指脂溶性小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧跨细胞膜转运的过程。单
纯扩散是一种简单的物理现象。一般来说，只有脂溶性的小分子物质才能通过脂质分子的间隙进
103～105个）。离子扩散速率的
大小除取决于膜两侧离子的浓度 差外，还受膜两侧电位差的影响。 浓度差和电位差合称为电化学梯 度。电化学梯度越大，驱动力就 越大。
每种通道只对一种或几种 离子有较大的通透性，其他离子 则不易或不能通过。根据离子选
择性，通道可分为Na+通道、K+ 通道、Ca2+通道和Cl－通道等。
哺乳动物细胞膜上普遍存在着钠-钾 泵，简称钠泵。钠泵是镶嵌在脂质双分 子层中的具有ATP酶活性的一种特殊蛋白 质，它能因细胞内Na+浓度升高和细胞外
K+浓度升高而激活，因此又称为Na+-K+依
赖式ATP酶。
第一节 细胞膜的物质转运功能
三、主动转运
第 12 页
（一）原发性主动转运
正常细胞膜外Na+浓度远高于细胞内， K+浓度远低于细胞内，当细胞受到有效刺激后，导致细胞 内Na+浓度升高（仍低于膜外）或细胞外K+浓度升高（仍低于膜内）时，钠泵被激活，分解ATP，释放 能量，将Na+从细胞内泵出，同时将细胞外的K+泵入。通常每分解1个ATP分子，可将3个Na+泵出膜外， 同时将2个K+泵入膜内（图2-3）。但这种化学定比关系在不同情况下可以改变。
第二章 细胞的基本功能
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小分子 或离子 物质 转运 大分子 或团块
单纯扩散 易化扩散 主动转运
不耗能
耗能 入胞 出胞
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物质跨膜转运的方式
1. 单纯扩散 （simple diffusion）
2. 易化扩散（facilitated diffusion）
3. 主动转运（active transport）
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几个概念：
极化Polarization
去极化
Depolarization 反极化 超极化 Hyperpolarization
复极化
Repolarization
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（二） RP的产生机制
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1. 离子在细胞膜内外的不均匀分布
第二章 细胞的基本功能
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本章主要内容
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
第二节 细胞的信号转导 第三节 细胞的电活动
第四节 肌细胞的收缩
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第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
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为什么要去极化到阈电位才能产生AP？
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去极化与Na+ 内流的正反馈 再生性循环
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（二）局部兴奋 1. 形态
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2. 局部兴奋的形成
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（三）AP和局部兴奋的特点
1. AP的特点：① “全或无”(all or none) 现象，指在同一细胞上动作电位大小不随 刺激强度的增大而增大；②不衰减性传播。 2. 局部兴奋的基本特性：①不是“全或无” 的，而是随着刺激强度的增大而增大；② 电紧张性扩布；③可以发生时间和空间的 总和。 为什么局部兴奋和AP有上述不同特点？
生理学-第二章-细胞的基本功能
③等张收缩。 正常人体骨骼肌的收缩大多是混合式的,而且总是等长收缩在前,当肌 张力增加到超过后负荷时,才出现
复习思考题
1.试述神经肌肉接头传递的过程及其特点。 2.何谓兴奋-收缩偶联？其结构基础是什么？Ca2+起何 作用？ 3.几种收缩蛋白质各起什么作用？ 4.肌细胞收缩是怎样发生的？ 5.何谓单收缩和强直收缩？
2.后负荷：
在等张收缩条件下观察负荷对肌缩 张力和速度的影响。 后负荷为 0→肌缩速度、幅度 ↑ 和 张力最小；后负荷 ↑ →肌缩速度、幅度 ↓ 和张力 ↑； 后负荷 ↓ →肌缩速度、幅 度↑和张力↓。 ∴后负荷过大，虽肌缩张力 ↑， 但 肌缩速度、幅度 ↓， 不利作功 ； 后负荷 过小，虽肌缩速度、幅度 ↑，但肌缩张 力↓，也不利作功。
①肌膜电兴奋的传导:指肌膜产生AP后,AP由横管系统迅速
传向肌细胞深处，到达三联管。 • ②激活Ca2+通道,促使Ca2+释放入胞质。 ③胞质中Ca2+浓度的升高,促使肌钙蛋白与Ca2+结合并引发 肌肉收缩。 (4). 激活LSR膜上的钙泵, 将Ca2+泵回终池,使胞质中Ca2+降低, 肌肉舒张。
∴Ca2+是兴奋-收缩耦联的关键物质(耦联物).
（四）骨骼肌舒张机制
兴奋-收缩耦联后
肌膜电位复极化 终池膜对Ca2+通透性↓ 肌浆网膜Ca2+泵激活 肌浆网 [Ca2+]↓ 原肌凝蛋白复盖 结合位点 Ca2+与肌钙蛋白解离 骨骼肌舒张
小结：骨骼肌收缩全过程
1.兴奋传递 (AP)传到N末梢
N末梢对Ca2+通透性 Ca2+内 流↓ 促使ACh释放 ACh释放入接头间隙 ACh与终板膜受体结合 终板膜对Na+的通透性增加 产生终板电位(EPP)
第二章 细胞的基本功能
Tropomyosin 原肌凝蛋白
三. 肌肉收缩的力学分析 产生运动 对外作功
肌肉收缩 产生张力 对抗重力
前、后负荷和肌肉收缩能力对肌肉收缩的影响
第四节 发电器和电感受器
一、发电器官 1 强电：用来攻击敌害和觅食 2 弱电：只作为电感受器的一部分 3 发电器组成：发电细胞（发电板）， 是由肌肉纤维（细胞）衍生的神经肌肉 器（特殊化的运动终板、运动轴突未梢） 4 形状：扁平
第二节 细胞膜的功能
1 物质转运功能 2 信号传递功能 3 膜受体功能 4 保护细胞完整性
1 细胞膜的物质运转功能
•被动运输 单纯扩散 易化扩散： 1.载体 2.通道
•主动运输：1.泵 2.继发性的主动运输
3.入胞和出胞作用
第三节 细胞的兴奋性与生物电
兴奋性：指细胞对刺激发生反应的能力。
变化快 mS 电压幅度小 Mv 一.细胞膜电位的记录
骨骼肌收缩的机理和兴奋-收缩偶联
一.骨骼肌的结构 1.肌原纤维和肌小节 2.肌管系统：横管、纵管、三联管
兴奋-收缩偶联过程
动作电位→T管→ Ca++从终末池释放→ Ca++ 与 Troponin结合 解除tropomyosin阻断作用→横桥形 成 →滑行 → Ca++ 吸收到肌质网→ ↓Ca++ → Ca++与 Troponin 解离→ Tropomyosin复位 横桥解离→肌 肉松弛
1.微电极＜0.1微米 2.放大器 3.示波器 二.膜电位 1.静息膜电位：细胞静息时膜内外侧的电位差
2 动作电位
在静息电位的基础上细胞受刺激时，细胞膜两 侧形成的电位波。
组成：去极化、阈电位、快速去极化、反极化 （峰电位）、复极化
三. 肌肉收缩的力学分析 产生运动 对外作功
肌肉收缩 产生张力 对抗重力
前、后负荷和肌肉收缩能力对肌肉收缩的影响
第四节 发电器和电感受器
一、发电器官 1 强电：用来攻击敌害和觅食 2 弱电：只作为电感受器的一部分 3 发电器组成：发电细胞（发电板）， 是由肌肉纤维（细胞）衍生的神经肌肉 器（特殊化的运动终板、运动轴突未梢） 4 形状：扁平
第二节 细胞膜的功能
1 物质转运功能 2 信号传递功能 3 膜受体功能 4 保护细胞完整性
1 细胞膜的物质运转功能
•被动运输 单纯扩散 易化扩散： 1.载体 2.通道
•主动运输：1.泵 2.继发性的主动运输
3.入胞和出胞作用
第三节 细胞的兴奋性与生物电
兴奋性：指细胞对刺激发生反应的能力。
变化快 mS 电压幅度小 Mv 一.细胞膜电位的记录
骨骼肌收缩的机理和兴奋-收缩偶联
一.骨骼肌的结构 1.肌原纤维和肌小节 2.肌管系统：横管、纵管、三联管
兴奋-收缩偶联过程
动作电位→T管→ Ca++从终末池释放→ Ca++ 与 Troponin结合 解除tropomyosin阻断作用→横桥形 成 →滑行 → Ca++ 吸收到肌质网→ ↓Ca++ → Ca++与 Troponin 解离→ Tropomyosin复位 横桥解离→肌 肉松弛
1.微电极＜0.1微米 2.放大器 3.示波器 二.膜电位 1.静息膜电位：细胞静息时膜内外侧的电位差
2 动作电位
在静息电位的基础上细胞受刺激时，细胞膜两 侧形成的电位波。
组成：去极化、阈电位、快速去极化、反极化 （峰电位）、复极化
第二章 细胞的基本功能
主动转运与被动转运的区别
主动转运 需由细胞提供能量
逆电-化学势差 使膜两侧浓度差更大
被动转运
不需外部能量 顺电-化学势差 使膜两侧浓度差更小
（三）出胞和入胞
出胞作用
入胞作用
第二节 细胞的跨膜信号传导功能
细胞外信号分子通称为配体。 受体是指存在于细胞膜或细胞内能特异性识别生 物活性分子（配体）并与之结合进而诱发生物效 应的特殊蛋白质，即细胞接受信息的装置。 细胞外环境变化的信息以新的信号形式传递到膜 内，引发靶细胞相应的功能改变，包括细胞出现 电反应或其他功能改变。这一过程称为跨膜信号 转导，是细胞的基本功能之一。
3．DG-PKC途径
DG留在膜的内表面，和膜磷脂中的磷脂 酰丝氨酸共同激活蛋白激酶C（PKC）。 PKC有多种亚型，它们广泛分布于不同类 型的组织细胞，激活后可使底物蛋白磷 酸化，产生多种生物效应。
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的基本结构和 物质转运功能
一、细胞膜的结构和化学组成
（一）脂质双分子层
构成：由双嗜性脂质分子两两相对 排列成双分子层
（二）嵌在细胞膜上蛋白质
以两种 形式存在: 外周蛋白 整合蛋白
（三） 糖类
形式： 糖蛋白或糖脂
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
小分子: 被动转运、主动转运 大分子、物质团块：胞纳、胞吐
“钠-钾泵”，简称钠泵：分解ATP，逆浓度差 主动地把细胞内的Na+移出膜外，同时把细 胞外的K+移入膜内。
钠泵的意义：
①细胞内高钾是许多代谢反应的必要条件 ②维持正常细胞体积（防止细胞水肿）
③建立势能贮备（生电性）
继发性主动转运： 钠泵形成的势能贮备是某些非离子物质 进行跨膜主动转运的能量来源，因而把这种 类型的转运称为继发性主动转运或称为协同 转运。 小肠上皮、肾小管上皮等对葡萄糖、氨 基酸等营养物质的吸收就是继发性主动转运 过程。
第二章 细胞的基本功能1
刺激
机体或组织 机体或组织兴奋性 或机能状态?
? 反应 程度大小
12
二、细胞的生物电现象及其产生机制
静息电位(resting potential,RP)
动作电位(action potential,AP)
13
（一）静息电位(Resting Potential,RP)
1、静息电位概念 指细胞处于相对安静状态时， 膜内外侧存在的电位差。 2、静息电位产生机制 离子流学说的要点：细胞内外各 种离子的浓度分布不均。细胞膜 对各种离子有选择的通透性。 机制：钾离子外流所达到的电化 学平衡电位。
相对特异性 存在通道阻断剂 通道状态的可控性及 突变性
通道 通道蛋白 易化扩散 (电压门控通道) (channel transport) (化学门控通道)
4
三）主动转运(active transport)
1、概念：由细胞膜的生物泵作用，将某种物质（分子或离子）逆 浓度梯度（电位梯度）跨膜转运过程。
第二章
细胞的基本功能
第一节 细胞膜的基本结构和物质转运功能
第二节 细胞的兴奋性和生物电活动 第三节 细胞的跨膜信号转导（自学） 第四节 骨骼肌的兴奋和收缩
1
第一节 一、
脂质双分子层
细胞膜的基本结构和物质转运功能 细胞膜的化学组成和分子结构
细胞膜蛋白质
细胞膜糖类
2
二、细胞膜的物质转运功能
一）单纯扩散(simple diffusion)
15
（二）动作电位 (Action Potential, AP)
1、概念：可兴奋细胞在适宜刺激作用下，在RP基础上所产生的
膜电位的短暂、迅速、可逆、可扩布的波动过程。
AP出现=兴奋；膜电位随时间连续变化过程。 动作电位的变化过程
第二章 细胞的基本功能-3_PPT幻灯片
2. 组成
上升支 下降支 锋电位
后电位 负后电位 正后电位
超射
（后去级化） （后超级化）
Ap的特点
1. “全或无”；（阈值概念） 2. 不衰减扩布；（幅度和波形） 3. 有不应期 4. 不能总和
动作电位的产生及传导
＋ ＋ ＋ ＋－＋－＋－＋－＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － －＋－＋－＋－＋－ － － － － － － － －
细胞膜的被动电学特性
1. 平行板电容器:细胞膜脂质双层将细胞内外液隔开,类似于平 行板电容器。
2. 膜厚度=6 nm, 较高的介电常数
细胞膜的被动电学特性
3. 细胞膜电学特性:细胞膜具有 ①膜电容Cm : 较大，约1µF/cm2 ②膜电阻Rm: 可变,与通道及转运体数目有关；
Rm倒数即膜电导Gm=带电离子通透性 ③细胞膜通道开放→带电离子跨膜移动→相当于电容器充电或
其精确数值可按Nernst公式计算：
EKR ZlF T n [[K K ]]O i (mV 59)[[.5 K K ]]o il(gm
• 计算值比测定值稍高，主要是静息时有少量Na+内移，抵
消部分K+外移造成的电位差数值。
影响静息电位水平的因素
1. 细胞外钾离子浓度：[K]out↑→EK负值减小 →RP↓(去极化）
放电→可产生电位差即跨膜电位 transmembrane potential, Em 因此电学特性可用并联的阻容耦合电路来描述
一、 电紧张电位 electrotonic potential
流向 扩散 衰减 ----电流的流动会导致
膜电位的改变，这种由 膜的被动电学特性决定 其空间分布的膜电位称 电紧张电位
闸门：
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启动机制： 启动和活动强度与膜内多Na+和膜外多K+有关。
三、主动转运 (active transport)
概念：某些物质在膜蛋白的帮助下，由细胞代谢供能
而进行的逆浓度梯度和/或电位梯度跨膜转运。
分类： （根据膜蛋白是否直接消耗能量）
①原发性（简称：泵转运，如Na+-K+泵） ②继发性（简称：联合转运）
细胞膜脂质双层是一个天然屏障，各种离子和水 溶性分子都很难穿越细胞膜脂质双层的疏水区，从而 使胞质中溶质的成分和浓度与细胞外液显著不同。
在新陈代谢过程中，细胞不断地通过细胞膜与 内环境进行物质交换。而交换的物质种类繁多，理 化性质各异，这决定了进出细胞的形式也是多种多 样的。常见的物质跨膜转运形式包括四种类型。
了解 骨骼肌的收缩形式及影响因素
第一节 细胞膜的物质转运功能
❖是包被在细胞表面的薄膜，是具有特殊结
细
构和功能的半透膜；
胞
❖将细胞内容物与细胞外液隔开，使细胞独
立地存在；
膜 ❖直接与内环境接触，是物质进出细胞及信
息传递的必经之路。
细胞膜的主要功能：
1.屏障作用：使细胞内各种物质成分保持 相对稳定，及物质在细胞内、外的浓度差。
第二章 细胞的基本功能
BASIC FUNCTIONS OF THE CELL 第一节 细胞膜的物质转运功能 第二节 细胞的信号转导(自学) 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩
掌握※※ 1.细胞膜的物质转运形式 2.静息电位和动作电位的概念及产生机制 3.阈电位的概念
熟悉※ 1.受体的概念及功能 2.动作电位的传导
分类:
化学门控通道： 膜两则（外测）出现 化学信号时开放。 电压门控通道： 膜两则电位差改变决定 其开放或关门。 机械门控通道：
√ （三）主动转运
概念: 离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下，逆浓度差或 逆电位差的耗能转运过程。
化学本质： 钠泵是Na+-K+依赖式ＡＴＰ酶的蛋白质。 也称Na+-K+-ＡＴＰ酶。
★钠泵(也叫钠-钾泵或Na+-K+-ATP酶）
钠泵的化学本质
细胞膜上一种特殊的蛋白质，具有ATP酶的活性，可以将 ATP分解，释放能量，并利用此能量逆浓度梯度转运Na+和K+。
钠-钾泵:
当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
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 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力－继发性主动 转运（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的 复合体形式进行的联合转运）。
特点：①转运方向是逆电-化学梯度进行的；
②需要消耗能量； ③依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 。
1、原发性主动转运(primar1)概念：细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度 和/或电位梯度进行跨膜转运的过程。
2)结构基础：离子泵 如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、 H+-K+泵等
细胞膜上的钠泵活动的意义：
（1）由钠泵活动造成的细胞内高K+ 细胞外高Na+， 是许多代谢反应进行的必需条件；
（2）Na+和K+浓度梯度使细胞生物电活动产生的 前提条件。(是维持细胞正常兴奋性的离子基 础）
2、继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。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。
2.物质转运功能：营养物质与代谢产物的 进入和排出都经过细胞膜转运。
3.受体功能：细胞膜受体具有识别和接受 刺激信号的能力，并引起细胞内信号转 导过程。
细胞膜确切的分子排列结构目前尚不清楚，比较公 认的是 “液态镶嵌模型”学说：细胞膜是以液态脂质双 分子层为基本骨架，其中镶嵌着不同生理功能的蛋白质， 细胞膜外表面的糖类分子有糖链附着，与脂质和蛋白质 形成糖脂或糖蛋白。
转运速率取决于该物质在膜两侧的浓度差和电位差（高→低）
2、特点
顺浓度或电位差； 需要膜蛋白帮助； 不消耗能量； 被动过程；
3、类型（根据膜蛋白不同）
载体转运 通道转运
1.经载体易化扩散
（1）转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子有机物。 （2）特点: ①结构特异性②饱和现象③竞争性抑制
2.经通道易化扩散 （1）转运的物质：绝大部分为离子（如Na+、K+ 、 Ca2+、 CI-） （2）特征：①选择性②门控性③高速度
占20%~30%,以静电引力或离子键与整 合蛋白结合,附着于膜表面，主要在内表面。
p.ser.
+--+-+
arg
---
+++
+--+-+
+--+-+
整合蛋白（Peripheral proteins）
占70%~80%,它们是以其肽链一次或反复多 次穿越膜的脂质双层为特征的。
功能：与物质跨膜转运功能有关 如：载体、通道、离子泵、转运体等 都是整合蛋白
脂质双分子层
组成：70％磷脂， 30％胆固醇 存在形式：双分子层 特点：具有流动性 功能：1. 屏障作用
2. 传递信息
细胞膜蛋白质
功能：酶蛋白 转运蛋白 受体蛋白 ①转运物质② 传递信息③ 免疫标志
结构：主要以а-螺旋或球形蛋白质的形式存在。 表面蛋白
存在形式 整合蛋白
特点：流动性（横向移动）
表面蛋白（Peripheral proteins）
1.定义
❖脂溶性小分子物质由细胞膜的高浓度一侧向 低浓度一侧转运的过程。
膜两侧该物质的浓度差（高→低）
转运速率取决于 膜对该物质的通透性
脂溶性 小分子
2.转运的物质 O2 、CO2 、N2、H2O、尿素、乙醇
3.特点：
顺浓度差； 不需要膜蛋白帮助； 不消耗能量； 被动过程。
√ （二）易化扩散
1、定义 ❖非脂溶性小分子物质或离子由细胞膜的高浓度一侧 向低浓度一侧转运的过程。
小分子物质 大分子物质
单纯扩散 易化扩散 主动转运
被动转运
入胞和出胞
小分子物质或离子的跨膜运转根据其是顺浓度差 还是逆浓度差，或消耗能量与否，分为被动转运和主 动转运两大类：
被动转运
特点：顺电-化学梯度进行；不消耗能量； 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
主动转运
特点：逆电-化学梯度进行；消耗能量；
√ 一 单纯扩散
三、主动转运 (active transport)
概念：某些物质在膜蛋白的帮助下，由细胞代谢供能
而进行的逆浓度梯度和/或电位梯度跨膜转运。
分类： （根据膜蛋白是否直接消耗能量）
①原发性（简称：泵转运，如Na+-K+泵） ②继发性（简称：联合转运）
细胞膜脂质双层是一个天然屏障，各种离子和水 溶性分子都很难穿越细胞膜脂质双层的疏水区，从而 使胞质中溶质的成分和浓度与细胞外液显著不同。
在新陈代谢过程中，细胞不断地通过细胞膜与 内环境进行物质交换。而交换的物质种类繁多，理 化性质各异，这决定了进出细胞的形式也是多种多 样的。常见的物质跨膜转运形式包括四种类型。
了解 骨骼肌的收缩形式及影响因素
第一节 细胞膜的物质转运功能
❖是包被在细胞表面的薄膜，是具有特殊结
细
构和功能的半透膜；
胞
❖将细胞内容物与细胞外液隔开，使细胞独
立地存在；
膜 ❖直接与内环境接触，是物质进出细胞及信
息传递的必经之路。
细胞膜的主要功能：
1.屏障作用：使细胞内各种物质成分保持 相对稳定，及物质在细胞内、外的浓度差。
第二章 细胞的基本功能
BASIC FUNCTIONS OF THE CELL 第一节 细胞膜的物质转运功能 第二节 细胞的信号转导(自学) 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩
掌握※※ 1.细胞膜的物质转运形式 2.静息电位和动作电位的概念及产生机制 3.阈电位的概念
熟悉※ 1.受体的概念及功能 2.动作电位的传导
分类:
化学门控通道： 膜两则（外测）出现 化学信号时开放。 电压门控通道： 膜两则电位差改变决定 其开放或关门。 机械门控通道：
√ （三）主动转运
概念: 离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下，逆浓度差或 逆电位差的耗能转运过程。
化学本质： 钠泵是Na+-K+依赖式ＡＴＰ酶的蛋白质。 也称Na+-K+-ＡＴＰ酶。
★钠泵(也叫钠-钾泵或Na+-K+-ATP酶）
钠泵的化学本质
细胞膜上一种特殊的蛋白质，具有ATP酶的活性，可以将 ATP分解，释放能量，并利用此能量逆浓度梯度转运Na+和K+。
钠-钾泵:
当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
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 钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力－继发性主动 转运（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的 复合体形式进行的联合转运）。
特点：①转运方向是逆电-化学梯度进行的；
②需要消耗能量； ③依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 。
1、原发性主动转运(primar1)概念：细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度 和/或电位梯度进行跨膜转运的过程。
2)结构基础：离子泵 如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、 H+-K+泵等
细胞膜上的钠泵活动的意义：
（1）由钠泵活动造成的细胞内高K+ 细胞外高Na+， 是许多代谢反应进行的必需条件；
（2）Na+和K+浓度梯度使细胞生物电活动产生的 前提条件。(是维持细胞正常兴奋性的离子基 础）
2、继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。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。
2.物质转运功能：营养物质与代谢产物的 进入和排出都经过细胞膜转运。
3.受体功能：细胞膜受体具有识别和接受 刺激信号的能力，并引起细胞内信号转 导过程。
细胞膜确切的分子排列结构目前尚不清楚，比较公 认的是 “液态镶嵌模型”学说：细胞膜是以液态脂质双 分子层为基本骨架，其中镶嵌着不同生理功能的蛋白质， 细胞膜外表面的糖类分子有糖链附着，与脂质和蛋白质 形成糖脂或糖蛋白。
转运速率取决于该物质在膜两侧的浓度差和电位差（高→低）
2、特点
顺浓度或电位差； 需要膜蛋白帮助； 不消耗能量； 被动过程；
3、类型（根据膜蛋白不同）
载体转运 通道转运
1.经载体易化扩散
（1）转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子有机物。 （2）特点: ①结构特异性②饱和现象③竞争性抑制
2.经通道易化扩散 （1）转运的物质：绝大部分为离子（如Na+、K+ 、 Ca2+、 CI-） （2）特征：①选择性②门控性③高速度
占20%~30%,以静电引力或离子键与整 合蛋白结合,附着于膜表面，主要在内表面。
p.ser.
+--+-+
arg
---
+++
+--+-+
+--+-+
整合蛋白（Peripheral proteins）
占70%~80%,它们是以其肽链一次或反复多 次穿越膜的脂质双层为特征的。
功能：与物质跨膜转运功能有关 如：载体、通道、离子泵、转运体等 都是整合蛋白
脂质双分子层
组成：70％磷脂， 30％胆固醇 存在形式：双分子层 特点：具有流动性 功能：1. 屏障作用
2. 传递信息
细胞膜蛋白质
功能：酶蛋白 转运蛋白 受体蛋白 ①转运物质② 传递信息③ 免疫标志
结构：主要以а-螺旋或球形蛋白质的形式存在。 表面蛋白
存在形式 整合蛋白
特点：流动性（横向移动）
表面蛋白（Peripheral proteins）
1.定义
❖脂溶性小分子物质由细胞膜的高浓度一侧向 低浓度一侧转运的过程。
膜两侧该物质的浓度差（高→低）
转运速率取决于 膜对该物质的通透性
脂溶性 小分子
2.转运的物质 O2 、CO2 、N2、H2O、尿素、乙醇
3.特点：
顺浓度差； 不需要膜蛋白帮助； 不消耗能量； 被动过程。
√ （二）易化扩散
1、定义 ❖非脂溶性小分子物质或离子由细胞膜的高浓度一侧 向低浓度一侧转运的过程。
小分子物质 大分子物质
单纯扩散 易化扩散 主动转运
被动转运
入胞和出胞
小分子物质或离子的跨膜运转根据其是顺浓度差 还是逆浓度差，或消耗能量与否，分为被动转运和主 动转运两大类：
被动转运
特点：顺电-化学梯度进行；不消耗能量； 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
主动转运
特点：逆电-化学梯度进行；消耗能量；
√ 一 单纯扩散