细胞膜的物质转运功能

细胞膜的结构和物质转运功能细胞膜是所有生物细胞的外壳，它不仅保护了细胞的内部结构，还负责细胞内外物质的交换和信号传递。

细胞膜的结构和物质转运功能是细胞生命活动的基础。

本文将从细胞膜的结构、物质转运功能以及相关的研究进展等方面进行阐述。

一、细胞膜的结构细胞膜是由磷脂双层组成的，磷脂分子具有亲水性和疏水性两种特性。

在水中，磷脂分子排列成双层结构，亲水性的磷酸基团朝向水相，疏水性的脂肪酸基团则朝向内部。

这种排列方式形成了细胞膜的基本结构。

除了磷脂分子外，细胞膜还包含许多蛋白质、糖类和胆固醇等分子。

这些分子在细胞膜上分布不均，形成了许多不同的结构和功能区域。

例如，膜蛋白可以形成通道、受体、酶等结构，参与物质转运和信号传递等生命活动。

二、物质转运功能细胞膜的物质转运功能是指细胞膜通过不同的机制，将物质从细胞内或外转移到另一侧。

这种物质转运可以是主动的或被动的，也可以是选择性的或非选择性的。

下面将分别介绍几种常见的物质转运机制。

1.扩散扩散是一种被动的物质转运机制，它是指物质从高浓度区域自发地向低浓度区域移动。

这种移动是无序的，不需要能量输入。

扩散可以通过细胞膜上的通道蛋白、载体蛋白或直接通过磷脂双层进行。

扩散的速度取决于物质的浓度梯度、分子大小和极性等因素。

2.运输蛋白运输蛋白是一种主动的物质转运机制，它需要能量输入。

运输蛋白可以将物质从低浓度区域转移到高浓度区域，这种转移是有选择性的。

运输蛋白分为两种类型：一种是离子泵，它可以将离子从低浓度区域转移到高浓度区域，例如Na+/K+泵；另一种是转运体，它可以将小分子物质从低浓度区域转移到高浓度区域，例如葡萄糖转运体。

3.胆固醇转运胆固醇是一种重要的细胞膜成分，它可以调节细胞膜的流动性和稳定性。

胆固醇的转运是通过载体蛋白实现的。

载体蛋白将胆固醇从细胞内转移到细胞膜上，然后再将其转移到细胞外。

这种转运可以被药物所干扰，例如他汀类药物可以抑制胆固醇合成，从而降低胆固醇的含量。

举例说明细胞膜的各种物质转运形式细胞膜是细胞的重要组成部分，它不仅是细胞的保护屏障，还能够调节细胞内外物质的转运。

细胞膜上的不同转运蛋白质能够实现不同的物质转运形式，本文将以举例的方式详细介绍细胞膜的各种物质转运形式。

一、被动扩散被动扩散是指物质沿着浓度梯度自由扩散，不需要能量消耗。

细胞膜上的许多小分子（如氧气、二氧化碳、甘油等）和水可以通过被动扩散进出细胞。

例如，氧气可以自由扩散进入细胞，供细胞进行呼吸作用。

二、主动运输主动运输是指物质逆浓度梯度运输，需要能量消耗。

细胞膜上的ATP酶能够将ATP水解成ADP和磷酸，释放出能量，使物质能够逆浓度梯度运输。

主动运输又可分为原位运输和转运蛋白介导的运输。

1. 原位运输原位运输是指细胞膜上的ATP酶作用于膜内或膜外的物质，使其逆浓度梯度运输。

例如，钾离子泵是一种原位运输蛋白，它能够将细胞内的钾离子向膜外运输，同时将膜外的钠离子向细胞内运输，维持细胞内外的离子平衡。

2. 转运蛋白介导的运输转运蛋白是一种能够与特定物质结合并将其跨越细胞膜的蛋白质。

转运蛋白介导的运输可以分为被动转运和主动转运两种形式。

（1）被动转运被动转运是指转运蛋白将物质沿浓度梯度运输，不需要能量消耗。

例如，葡萄糖转运蛋白就是一种被动转运蛋白，它能够将葡萄糖从高浓度区域运输到低浓度区域，满足细胞的能量需求。

（2）主动转运主动转运是指转运蛋白将物质逆浓度梯度运输，需要能量消耗。

例如，钙离子转运蛋白是一种主动转运蛋白，它能够将细胞内的钙离子向膜外运输，维持细胞内外的钙离子浓度差，参与细胞信号传导等生命活动。

三、内吞作用和外泌作用内吞作用和外泌作用是指细胞通过细胞膜将物质从细胞内部运输到细胞外部或从细胞外部运输到细胞内部的过程。

1. 内吞作用内吞作用是指细胞通过细胞膜将物质从细胞外部运输到细胞内部的过程。

细胞膜上的一些蛋白质（如受体蛋白）能够将特定的分子结合在细胞膜上，形成一个与细胞外部环境隔离的小囊泡，然后将其运输到细胞内部进行消化或处理。

细胞膜物质转运的主要方式及特点细胞膜物质转运是指细胞膜通过一系列的机制和通道，将物质从细胞内转运到细胞外或从细胞外转运到细胞内。

细胞膜物质转运是维持细胞内外环境稳定和实现细胞功能的重要过程。

主要方式包括主动转运、被动转运和细胞外液体转运。

1. 主动转运主动转运是指细胞膜通过ATP能量消耗来推动物质的转运。

其中最重要的方式是离子泵的运输。

离子泵是一种跨膜蛋白，它通过利用ATP的能量将离子从低浓度区域转运到高浓度区域。

常见的离子泵包括钠钾泵、钙离子泵等。

这些离子泵的特点是选择性转运，即只将特定的离子转运过细胞膜，并且能够迅速调节细胞内外离子的平衡，维持细胞内稳定的离子浓度。

2. 被动转运被动转运是指物质在细胞膜中通过浓度梯度的驱动力自发地进行转运。

被动转运不需要消耗能量，物质会沿着浓度梯度自动从高浓度区域向低浓度区域转运。

被动转运可以分为简单扩散和载体介导的转运两种方式。

简单扩散是指小分子物质通过细胞膜的脂双层自由扩散，不需要任何载体蛋白的参与。

简单扩散的特点是依赖物质的浓度梯度，浓度梯度越大，扩散速率越快。

同时，物质的分子大小和脂溶性也会影响扩散速率。

载体介导的转运是指通过载体蛋白帮助物质跨越细胞膜进行转运。

载体蛋白包括通道蛋白和转运蛋白。

通道蛋白形成细胞膜通道，物质可以通过通道蛋白的开放和关闭来实现转运。

转运蛋白则是一种可以结合物质并将其转运到另一侧的蛋白。

载体介导的转运具有特异性，即只能转运特定的物质。

同时，载体蛋白还可以通过调节活性和数量来调节物质的转运速率。

3. 细胞外液体转运细胞外液体转运是指细胞通过分泌和摄取的方式将物质转运到细胞外或从细胞外摄取物质进入细胞。

细胞外液体转运是维持细胞内外环境平衡的重要机制。

分泌是指细胞通过囊泡内的物质向细胞外释放，常见的分泌方式包括胞吐和外泌。

胞吐是指细胞通过膜囊泡将物质从细胞内转运到细胞外。

外泌是指细胞通过分泌囊泡将物质从细胞内转运到细胞外。

摄取是指细胞通过内吞的方式将细胞外的物质摄取到细胞内，常见的内吞方式包括胞吞和胞噬。

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。

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。

细胞膜的基本物质及物质转运功能细胞膜的基本物质及物质转运功能:一切动物细胞都被一层薄膜所包被，称为细胞膜或质膜，它把细胞内容物细胞周围环境（主要是细胞外液）分隔开来，使细胞能相对地独立于环境而存在。

很明显，细胞要维持正常的生命活动，不仅细胞的内容物不能流失，而且其化学组成必须保持相对稳定，这就需要在细胞和它所和的环境之间有起屏障作用的结构；但细胞在不断进行新陈代谢的过程中，又需要经常由外界得到氧气和营养物质。

排出细胞的代谢产物，而这些物质的进入和排出，都必须经过细胞膜，这就涉及到物质的跨膜转运过程。

因此，细胞膜必然是一个具有特殊结构和功能的半透性膜，它允许某些物质或离子有选择的通过，但又能严格地限制其他一些物质的进出，保持了细胞内物质成分的稳定。

细胞内部也存在着类似细胞膜的膜性结构。

组成各种细胞器如线粒体、内质网等的膜性部分，使它们与一般胞浆之间既存在某种屏障，也进行着某些物质转运。

膜除了有物质转运功能外，还有跨膜信息传递和能量转换功能，这些功能的机制是由膜的分子组成和结构决定的。

膜成分中的脂质分子层主要起了屏障作用，而膜中的特殊蛋白质则与物质、能量和信息的跨膜转运和转换有关。

【注意事项】大家在用药的时候，药物说明书里面有三种标识，一般要注意一下：1.第一种就是禁用，就是绝对禁止使用。

2.第二种就是慎用，就是药物可以使用，但是要密切关注患者口服药以后的情况，一旦有不良反应发生，需要马上停止使用。

3.第三种就是忌用，就是说明药物在此类人群中有明确的不良反应，应该是由医生根据病情给出用药建议。

如果一定需要这种药物，就可以联合其他的能减轻不良反应的药物一起服用。

大家以后在服用药物的时候，多留意说明书，留意注意事项，避免不良反应的发生。

本文到此结束，谢谢大家!。

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。

细胞膜物质转运方式
细胞膜物质转运方式包括：被动转运、活动转运和结合转运。

被动转运是一种不需要能量投入的转运方式，它可以利用细胞膜的结构特性，如细胞膜的通透性和电荷，使物质从高浓度到低浓度的方向穿过细胞膜。

活动转运则是一种需要能量投入的转运方式，它可以利用细胞膜上的转运蛋白将物质从低浓度到高浓度的方向转运。

结合转运则是一种利用细胞膜上的转运蛋白将物质从一个空间运输到另一个空间的转运方式，它可以将物质从一个低浓度空间转运到另一个高浓度空间，也可以将物质从一个高浓度空间转运到另一个低浓度空间。

第3章4模块细胞膜的物质转运功能掌握：1.概念：单纯扩散、易化扩散、入胞、出胞、受体。

2.细胞膜物质转运方式的特点。

一、细胞膜的物质转运细胞在新陈代谢过程中，不断有各种物质进出细胞。

细胞膜以不同的方式允许这些物质选择性地进出细胞，从而维持细胞内液和外液不同的物质成分和比例，并满足细胞新陈代谢对物质的需要。

常见的细胞膜转运物质的形式介绍如下。

（一）单纯扩散单纯扩散是一种最简单的物质转运方式，是指脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的现象，它是一种物理现象。

单纯扩散的动力是该物质在细胞膜两侧的浓度差，或称浓度梯度，又称化学驱动力。

单纯扩散的速率除了与化学驱动力有关之外，还与细胞膜对该物质的通透性有关。

在人体内，以单纯扩散方式进出细胞的物质很少，比较肯定的有O2和CO2等气体分子。

单纯扩散的特点是物质顺浓度差转运，不需要细胞代谢提供能量，没有膜蛋白的参与。

单纯扩散时不消耗细胞本身的能量，扩散时所需能量来自高浓度物质本身所包含的势能。

（二）易化扩散非脂溶性物质或脂溶性小的物质，在特殊膜蛋白质的帮助下，由高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧扩散的现象，称为易化扩散。

例如，细胞外液中的高浓度葡萄糖进入细胞，Ca 2+、K +、Na +等离子在某些情况下迅速地顺着浓度差进出细胞膜，都是通过这种方式扩散的。

易化扩散所借助的膜蛋白主要有载体和通道两种，因而易化扩散可分为以下两种形式。

1.经载体的易化扩散经载体的易化扩散是某些分子量较大但脂溶性很低的物质跨膜被动转运的方式之一。

例如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等物质，一般不能以单纯扩散方式通过细胞膜，而是由称为载体的膜蛋白介导穿越细胞膜。

这种跨膜转运的具体过程为细胞膜上的某些具有载体功能的蛋白质与某些物质结合，发生结构变异，将该物质由高浓度一侧运向低浓度一侧，再与该物质分离。

载体蛋白质在运输中并不消耗能量。

载体转运模式示意图以载体为中介的易化扩散具有以下特点：①高度的结构特异性，即某种载体只选择性地与某种物质作特异性结合，对于分子组成或结构不同的其他物质，没有结合能力或不易结合，对于结构相同而旋光特性不同的物质也不易结合。

★细胞膜的物质转运功能：▲具有特异感受结构的通道蛋白质完成的跨膜信号传递由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导细胞膜中的酪氨酸激酶受体的肽链有一个α螺旋，跨膜一次，膜外部分与相应的配体特异结合后，可激活膜内侧肽段的蛋白激酶活性，引发此肽段中酪氨酸残基的磷酸化，或促进其它蛋白质底物中的酪氨酸残基的磷酸化，由此引发各种细胞内功能的改变。

★ 静息电位：静息时，质膜两侧存在着外正内负的电位差，称为静息电位（restingpotential ，RP ） 骨骼肌：-90mV ；神经细胞:-70mV ；平滑肌细胞：-55mV产生机制：在静息状态下，细胞膜对K+具有较高的通透性是形成静息电位的最主要因素。

细胞膜内K+浓度约相当于细胞外液的30倍，K+将顺浓度梯度跨膜扩散，但扩散的同时也在细胞膜的两侧形成逐渐增大的电位差，且该电位差造成的驱动力与浓度差的驱动力的方向相反，阻止K+进一步跨膜扩散。

当逐渐增大的电位差驱动力与逐渐减小的浓度差驱动力相等时，便达到了稳态。

此时的膜电位处于K+的平衡电位（E K +=-90~-100mv ），电位差的差值即平衡电位，平衡电位决定着离子的流量。

当细胞外液中K+浓度增加（高钾）时，膜内外K+的浓度差减小，K+因浓度差外移的驱动力降低，K+外流减少。

故达到稳态时，K+平衡电位的绝对值减小；反之亦然。

而细胞膜对Na+亦有一定的通透性，扩散内流的Na+可以部分抵消由K+扩散外流所形成的膜内负电位。

所以，EK+=-90~-100mv,而RP=-70~-90mv 。

可见，细胞外液Na+浓度对RP 的影响不大。

除了以上两个方面，还有钠泵的生电作用。

钠泵使细胞内高钾、细胞外高钠。

若钠泵受抑制，膜内外K+的浓度差减小，K+外流减少，K+影响静息电位水平的因素：（1）细胞膜对K+和Na+的相对通透性，如果膜对钾离子的通透性相对增大，静息电位将增大；（2）细胞外液K+的浓度，细胞外钾离子浓度升高，将使E K 的负值减小，导致静息电位相应减小；（3）钠泵的活动，活动增强将使膜发生一定程度的超极化。