细胞膜的物质转运功能

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教案一、教学目标1.了解细胞膜的结构和组成；2.掌握细胞膜的物质转运方式；3.理解细胞膜的物质转运对细胞生理功能的重要性。

二、教学内容1.细胞膜的结构和组成（10分钟）-细胞膜是由磷脂双分子层和蛋白质组成的半透膜结构；-磷脂分子具有亲水性头部和疏水性尾部，形成双层结构；-蛋白质可以嵌入磷脂双分子层中或位于细胞膜的表面。

2.细胞膜的物质转运方式（30分钟）（1）主动转运-需要消耗能量（ATP）；-可以将物质从低浓度区域转运至高浓度区域；-分为原位转运和辅助转运。

（2）被动转运-不需要消耗能量；-物质沿浓度梯度进行转运；-分为扩散和渗透压平衡。

（3）背袋转运-需要结合特殊的蛋白质携带物质跨过细胞膜；-可以将物质从高浓度区域转运至低浓度区域。

3.细胞膜的物质转运对细胞生理功能的重要性（20分钟）-细胞膜的物质转运可以实现物质的进出调控，维持细胞内外环境的稳定；-物质转运是细胞吸收养分、排除废物和维持体内平衡的关键过程；-不同类型的细胞膜转运蛋白质在细胞内外环境变化时发挥不同的调节作用。

三、教学方法1.讲授结合示意图，生动形象地介绍细胞膜的结构和组成；2.利用案例分析，引导学生思考不同物质转运方式的特点；3.进行小组讨论，让学生展示对细胞膜物质转运的理解和应用。

四、教学评估1.设计选择题，测试学生对细胞膜的结构和组成的理解程度；2.要求学生分析一个具体物质在细胞膜上的转运方式，并解释其原因；3.观察小组讨论过程，评估学生对细胞膜物质转运的理解和表达能力。

五、教学延伸1.鼓励学生进行细胞膜转运相关研究课题的探究，培养科学研究意识；2.组织实验或模拟实验，让学生亲自操作观察不同物质在细胞膜上的转运过程；3.指导学生阅读相关科研论文和新闻报道，了解细胞膜转运在医药领域的应用前景。

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。

细胞膜的结构和物质转运功能
细胞膜是细胞内外环境的分界线，同时也是物质转运的关键结构。

其主要结构包括磷脂双分子层、膜蛋白和糖脂等。

磷脂双分子层是细胞膜最基本的结构，由两层磷脂分子构成，每层分子的亲水头部朝向细胞外侧和细胞内侧，而疏水尾部则朝向膜内部，这种结构使得细胞膜可以维持稳定的分界线。

膜蛋白是细胞膜中起着许多功能的蛋白质，包括物质的转运、信号的感知和传递、细胞间的黏附等。

不同种类的膜蛋白在细胞膜上的分布和功能也不同。

糖脂则主要参与细胞膜的识别和信号传递功能，包括糖蛋白和糖脂等。

这些分子通常附着在细胞膜表面，与细胞外环境进行交互作用。

细胞膜的物质转运功能包括主动转运、被动转运和细胞吞噬等。

主动转运是指细胞膜通过耗费能量的方式将物质从低浓度区域转移到高浓度区域，这个过程需要ATP的参与；被动转运则是指物质自发地从高浓度区域转移到低浓度区域，这个过程不需要额外能量；而细胞吞噬则是指细胞膜通过包裹和摄取物质的方式将大分子物质引入细胞内部，这个过程也需要能量的参与。

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。

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。