第一章细胞膜与物质的跨膜转运

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。

高一生物跨膜运输知识点生物学是一门研究生命的科学学科，而在高中生物学的学习过程中，跨膜运输是非常重要的一个知识点。

跨膜运输是指生物体内物质在细胞膜上进行进出的过程，分为主动跨膜运输和被动跨膜运输两种方式。

本文将通过介绍主动跨膜运输和被动跨膜运输的原理和机制，帮助读者更好地理解和掌握这一知识点。

一、主动跨膜运输主动跨膜运输是指物质在细胞膜上从低浓度区域向高浓度区域运输的过程。

这种跨膜运输需要消耗能量，常见的能源是细胞内的三磷酸腺苷（ATP）。

1. 离子泵的运输离子泵是实现主动跨膜运输的一种重要机制。

细胞膜上存在着多种类型的离子泵，常见的包括钙离子（Ca2+）泵、钠离子（Na+）泵和钾离子（K+）泵等。

这些离子泵可以将细胞内的离子从低浓度区域转运到高浓度区域，以维持细胞内外离子浓度的平衡。

2. 膜上载体蛋白的运输膜上载体蛋白是一类能够实现物质跨膜运输的蛋白质。

它们可以选择性地结合和运输特定的物质，常见的载体蛋白包括激活运输子（ABC输家蛋白）、通道蛋白和载体蛋白等。

这些载体蛋白通过与物质的结合来实现跨膜运输，从而实现细胞对特定物质的摄取或排泄。

二、被动跨膜运输被动跨膜运输是指物质在细胞膜上从高浓度区域向低浓度区域运输的过程。

与主动跨膜运输不同，被动跨膜运输不需要消耗能量，主要依靠物质本身的浓度梯度驱动。

1. 扩散的运输扩散是一种常见的被动跨膜运输方式，它是指物质在浓度梯度的驱动下从高浓度区域向低浓度区域自由移动的过程。

扩散可以发生在细胞膜上的双分子层内，也可以通过细胞膜上的通道蛋白实现扩散运输。

2. 载体蛋白的运输除了在主动跨膜运输中扮演重要角色外，载体蛋白在被动跨膜运输中也发挥着重要作用。

通过与物质的结合，载体蛋白可以帮助物质跨越细胞膜，并在浓度梯度驱动下实现被动运输。

与主动跨膜运输中的载体蛋白不同，被动跨膜运输中的载体蛋白不需要消耗能量。

三、其他跨膜运输方式除了主动跨膜运输和被动跨膜运输外，还存在着其他一些跨膜运输方式，如胞吞作用和胞吐作用。

物质的跨膜转运1．膜的选择透性源于其分子组成（1）膜的选择透性特点①细胞膜或质膜只允许某些离子或小分子透过；②脂溶性大的分子容易穿过膜；③不带电荷的分子易穿过膜；④只令一些物质进入细胞，又只令一些物质从细胞出来，而且能够调节这些物质在细胞内的浓度。

（2）决定选择透性的因素①脂双层脂双层是亲脂性的，烃类、二氧化碳和氧能溶于脂双层中，所以易于透过质膜。

②转运蛋白亲水的离子和极性分子通过转运蛋白也能被运过脂双层的中心，转运蛋白的专一性非常强。

2．被动转运是穿过膜的扩散（1）被动转运概念被动转运是指反应不需要能量，而将物资从高浓度一侧经细胞膜运到低浓度一侧的扩散作用。

（2）特点①生物膜是有选择透性的，不是任何顺浓度梯度存在的物质都能顺利地穿过膜；②被动转运只与该物质的浓度梯度有关，而与其他任何溶质的浓度无关。

（3）分类图4-1被动转运分类图解3．渗透是水的被动转运（1）渗透①高渗溶液与低渗溶液两种溶质相同而浓度不同的溶液，高渗溶液是指浓度较高的溶液，低渗溶液是指浓度较低的溶液；等渗溶液则是指溶质浓度相等的溶液。

②水分子的渗透a．水分子由低渗溶液向高渗溶液穿过选择透性膜而发生的被动转运就是渗透；b．渗透的方向仅决定于溶液中溶质的总浓度，与溶质的种类无关；c．只要半透膜的两侧不是等渗溶液，水分子总体一定会向一侧移动，直至两侧浓度相等为止。

（2）无壁细胞的水分平衡①当动物细胞在等渗的环境中时，既不吸收水分，也不丢失水分，细胞处于正常状态；②若将细胞放在高渗溶液中，则细胞丢失水分而皱缩，可能造成细胞死亡；③在低渗溶液中，水分进入细胞的速率大于由细胞中出去的速率，细胞也会膨胀而破裂；④生活在低渗或高渗环境中的动物细胞都有特殊的渗透调节的适应以控制水分平衡。

（3）有壁细胞的水分平衡①在低渗溶液中膨胀；②在等渗溶液中萎蔫；③在高渗溶液中发生质壁分离，即细胞质皱缩而与细胞壁分开。

4．专一的蛋白质使被动转运易化（1）易化扩散易化扩散是指亲水性物质借助膜上的转运蛋白而通过脂双层的现象，不能改变转运的方向。

第一节细胞膜的物质转运功能细胞内外的各种物质不断地交换，物质通过细胞膜转运的方式基本有以下四种。

（一）单纯扩散脂溶性的小分子物质从细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程，称为单纯扩散。

人体内脂溶性的物质为数不多，比较肯定的有氧和二氧化碳等气体分子。

02、N2、C02、乙醇、尿素等都是以单纯扩散的方式进行跨膜转运的。

（二）易化扩散易化扩散指一些不溶于脂质或脂溶性很小的物质，在膜结构中一些特殊蛋白质分子的1.由载体介导的易化扩散 葡萄糖、氨基酸等营养性物质的进出细胞就属于这种类型的易化扩散。

以载体为中介的易化扩散有如下特点：①高度特异性；②有饱和现象；③有竞争性抑制。

①转运的方向始终是顺浓度梯度的，转运速度比仅从溶质物理特性所预期的要快得多。

②由于膜上载体和载体结合位点的数目都是有限的，因此转运速率会出现饱和现象。

③载体与溶质的结合具有化学结构特异性。

④化学结构相似的溶质经同一载体转运时会出现竞争性抑制。

葡萄糖是组织细胞的能源物质，它跨膜进入红细胞的过程是典型的经载体易化扩散。

2.由通道介导的易化扩散 通过通道扩散的物质主要是Na +、K +、Ca 2+、Cl -等离子。

通道具有一定的特异性，但它对离子的选择性没有载体蛋白那样严格。

通道蛋白质的重要特点是，随着蛋白质分子构型的改变，它可以处于不同的功能状态。

当它处于开放状态时，可以允许特定的离子由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转移；当它处于关闭状态时，膜又变得对该种离子不能通透。

根据引起通道开放与关闭的条件不同，一般可将通道区分为电压门控通道和化学门控通道，化学门控通道也称配体门控通道。

不同的离子通道，一般都有其专一的阻断剂。

河豚毒能阻断Na +通道，只影响Na +的转运而不影响K+的转运。

四乙基铵能阻断K +通道，只影响K +的转运而不影响Na +的转运。

上述两种物质转运方式，都不需要细胞代谢供能，因而均属于被动转运。

静息状态下，K +由细胞内向细胞外扩散属于 A.单纯扩散B.载体介导易化扩散C.通道介导易化扩散D.原发性主动转运E.速发性主动转运[答疑编号111010101：针对该题提问]『正确答案』CNa ＋通过离子通道的跨膜转运过程属于 A.单纯扩散 B.易化扩散 C.主动转运 D.出胞作用 E.入胞作用[答疑编号111010102：针对该题提问]『正确答案』B记录神经纤维动作电位时，加人选择性离子通道阻断剂河豚毒，会出现什么结果：A.静息电位变小B.静息电位变大C.除极相不出现D.超射不出现E.复极相延缓[答疑编号111010103：针对该题提问]『正确答案』C（三）主动转运指细胞膜通过本身的某种耗能过程，将某物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。

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。

2.细胞膜及物质的跨膜运输细胞膜及物质的跨膜运输⼀、填空题1. 在原始⽣命物质进化过程中的形成是关键的⼀步。

因为没有它，细胞形式的⽣命就不存在。

2. 细胞膜的膜脂以和为主，有的膜还含有。

3. 根据物质进出细胞的⾏式，细胞膜的物质转运可分为和两种⽅式。

4. 细胞识别是细胞与细胞之间相互和。

5. 细胞胞吐作⽤的途径为和。

6. 通道扩散与易化扩散不同的是，它且扩散速度远⽐易化扩散要。

7．新⽣⼉呼吸窘迫症与膜的流动性有关，主要是⽐值过低，影响了的交换。

8．胆固醇是动物细胞质膜脂的重要成分，它对于调节膜的，增强膜的，以及降低⽔溶性物质的都有重要作⽤。

9．单位膜结构模型的主要特点是：①；②。

10．流动镶嵌模型的主要特点是：，不⾜之处是。

11．构成膜的脂肪酸的链越长，相变沮度，流动性。

12．农作物的耐寒性与膜的流动性有相当⼤的关系，主要原因是在零上低温时，由于膜的部分破裂会造成离⼦外泄以及膜的流动性降低，造成。

13．Na+进出细胞有三种⽅式：①；②；③。

14．动物细胞中葡萄糖、氨基酸的次级主动运输（协同运输）要借助于的浓度梯度的驱动；细菌、植物细胞中糖的次级主动运输要借助于的浓度梯度的驱动。

15．带3蛋⽩是红细胞质膜上阴离⼦载体蛋⽩，它在质膜中穿越12--14次。

16．胆固醇不仅是动物细胞质膜的构成成分，⽽且还可以调节膜的流动性，在相变温度以上，在相变温度以下。

17．决定红细胞ABO⾎型的物质是糖脂，它由脂肪酸和寡糖链组成。

A型⾎糖脂上的寡糖链较O型多—个，B型较O型仅多⼀个。

18．绝⼤多数跨膜蛋⽩在脂双层中的肽链部分都是形成。

19．根据通道蛋⽩的闸门打开⽅式的不同，分为、和通道。

20．证明细胞的流动性⽅法有：①；②；①。

21．组成⽣物膜的磷脂分⼦主要有三个特征：①；②；③。

22．膜脂的功能有三种：①；②；③。

23．影响物质通过质膜的主要因素有：①；②；③。

24．细胞对Ca2+的运输有四种⽅式：①。

②；③；④。

细胞膜跨膜物质转运的方式:（一）单纯扩散：如O2、CO2、NH3等脂溶性物质的跨膜转运；（二）易化扩散：又分为两种类型：1.以载体为中介的易化扩散，如葡萄糖由血液进入红细胞；2.以通道为中介的易化扩散，如K+、Na+、Ca2+顺顺度梯度跨膜转运；（三）主动运转（原发性）如K+、Na+、Ca2+逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运；（四）继发性主动转运如小肠粘膜和肾小管上皮细胞吸收和重吸收葡萄糖时跨管腔膜的主动转运：（五）出胞与入胞式物质转运如白细胞吞噬细胞、异物的过程为入胞作用；腺细胞的分泌，神经递质的释放则为出胞作用。