生物膜物质运输优秀课件
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人教生物必修1第物质跨膜运输的方式(28张)-PPT优秀课件
O2、CO2等
合成的脂双层
实验分析：
O2、CO2等
葡萄糖
思考：①葡萄糖的跨膜运输是不是扩散？ ②与水的扩散有什么异同？
被动运输 ——顺浓度梯度运输
自由扩散
协助扩散
思考与讨论：
1、需要消耗能量吗？为什么？ 2、为什么称之为“被动运输”？
丽藻细胞液所 含的离子浓度远远 高于丽藻所生长的 池水，为什么丽藻 还能从周围环境吸 收离子呢？
自由扩散 被动运输
小分子物质
协助扩散
物质（跨膜运输）
的进
主动运输
出细
胞的
消
方式
胞吞
耗
能
大分子物质
量
胞吐
顺浓度 不耗能
载体蛋白
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
基础训练 1. 如图是某物质通过红细胞膜的示意图，请 据图回答：
(1)这是哪种运输方式? ___主__动__运_输_____。 (2)B代表的物质是___载__体____。 (3)你认为A可能代表下列哪种物质?___K_+_、__N_a_+__。 (供选答案：O2、甘油、Na+、K+)
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
➢载体蛋白有特异性。一种载体蛋白只 能运输一类分子或离子。
【例题】对细胞膜的选择透过性性起主要作
用的物质是（ C ）
A、胆固醇
B、多糖
C、蛋白质
D、磷脂
人 教 生 物 必 修1第4 章第第 3节 物 质 跨 膜 运 输的 方式( 共28张 PPT)
(推荐)《生物膜与物质运输》PPT课件
30
根据运输物质的大小，物质运输分为小分 子的运输和大分子的运输。
二、小分子物质的运输
由于生物膜的脂双层结构含有疏水区，它对被运送 物质具有高度的选择通透性。一般来说，分子越小且 疏水性或非极性较强，通过膜较易。不带电荷的极性 小分子也能迅速地经扩散通过膜。图21-1表示脂双 层对不同类型分子的透性．小分子的跨膜运送大都是 通过专一性运送蛋白的作用实现的。如果只是运输送 一种分子由膜的一侧到另一侧，称为单向运输；如果 一种物质的运输与另一种物质的运输相关而且方向 相同，称为同向运输。方向相反则称为反向运输，这 二者又统称为协同运输。
31
图21-2
图21-3
32
（一）Na+、K+-泵
▪ 生物细胞一般是细胞内高K+ 低Na+ ，细胞外则相反。
▪ Na+、K+-泵实际是分布在膜 上的Na+、K+-ATP酶。通过
水解ATP提供的能量主动向 外运输Na+，而向内运输K+ 。
Na+、K+-泵由α、β两个亚基
组成， 其中α亚基跨膜， β
提问：脂类在细胞膜中的功能是什么？
答案： 屏 障（保持细胞内环境稳定）；
阻止膜两侧物质间的自由往来，脂溶性的物质可在浓度梯度下 自由扩散如膜内；
提问：为什么以液态的磷脂居多而不是固醇 呢？
使膜具有流动性，有利于蛋白质的运动；
使膜具有韧性，细胞自由变形。
4
提问：膜流动性强弱与哪些因素有关？ 脂的种类；温度；
胆固醇的比例愈小、温度高，流动性强。
提问：细胞膜上的蛋白质有什么功能？ 选择透过物质运输通道（“海关检查”） 信息识别受体（“通信员”）
5
根据运输物质的大小，物质运输分为小分 子的运输和大分子的运输。
二、小分子物质的运输
由于生物膜的脂双层结构含有疏水区，它对被运送 物质具有高度的选择通透性。一般来说，分子越小且 疏水性或非极性较强，通过膜较易。不带电荷的极性 小分子也能迅速地经扩散通过膜。图21-1表示脂双 层对不同类型分子的透性．小分子的跨膜运送大都是 通过专一性运送蛋白的作用实现的。如果只是运输送 一种分子由膜的一侧到另一侧，称为单向运输；如果 一种物质的运输与另一种物质的运输相关而且方向 相同，称为同向运输。方向相反则称为反向运输，这 二者又统称为协同运输。
31
图21-2
图21-3
32
（一）Na+、K+-泵
▪ 生物细胞一般是细胞内高K+ 低Na+ ，细胞外则相反。
▪ Na+、K+-泵实际是分布在膜 上的Na+、K+-ATP酶。通过
水解ATP提供的能量主动向 外运输Na+，而向内运输K+ 。
Na+、K+-泵由α、β两个亚基
组成， 其中α亚基跨膜， β
提问：脂类在细胞膜中的功能是什么？
答案： 屏 障（保持细胞内环境稳定）；
阻止膜两侧物质间的自由往来，脂溶性的物质可在浓度梯度下 自由扩散如膜内；
提问：为什么以液态的磷脂居多而不是固醇 呢？
使膜具有流动性，有利于蛋白质的运动；
使膜具有韧性，细胞自由变形。
4
提问：膜流动性强弱与哪些因素有关？ 脂的种类；温度；
胆固醇的比例愈小、温度高，流动性强。
提问：细胞膜上的蛋白质有什么功能？ 选择透过物质运输通道（“海关检查”） 信息识别受体（“通信员”）
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高中生物物质跨膜运输的实例公开课一等奖课件省赛课获奖课件
C、盐水是中性的，不适于细菌的生活
D、由于渗入作用使细菌细胞内的水分 渗出而死亡
半透膜：
能够让小分子物质通过， 而大分子物质不能通过的
一类多孔性薄膜的总称。
back
小结：
1、原生质层是一层半透膜。 2、渗入吸水是成熟植物细胞吸水的重要方式。 3、在渗入作用中，
水分是从溶液浓度__高___的一侧 向溶液浓度__低____的一侧运输。
细胞的吸水和失水：
水分子顺相对含量梯度跨膜运输！
四、其它物质的跨膜运输
不同作物对无机盐的吸取 有差别吗？
水稻培养液中里的Ca2+和 Mg2+浓度为什么会增高？
植物细胞的质壁分离和质壁分离复原
• • 植物 • 细胞
原生质层：相称于半透膜 细胞液：含有一定的浓度 细胞壁：全透性
思考：
1、质壁分离时，
细胞壁和原生质层之间充满着什 么液体？
三、质壁分离及其复原的应用 （1）证明原生质层相称于一层半透膜 （2）证明细胞壁的伸缩性不大于原生 质层的伸缩性 （3）判断植物细胞的死活 （4）测定植物细胞的细胞液浓度 （5）食品防腐解决（高浓度的盐、糖、
渗分入系析统实装验置（现半象透膜）
21、若漏用斗纱 管布 内替 液代 面玻为璃什纸么，会漏升斗高管？内液面会升高吗？
3、若将清水换成同样浓度的蔗糖溶液， 漏斗管内液面还会升高吗？ .
渗入作用
水分子（或其它溶剂分子）透过半透膜，从 低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗入作用
条件
半透膜 膜两侧的溶液含有浓度差
C
a bc
D
3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发
黄，俗称“烧苗”。其因素是（B ）
A、根细胞从土壤中吸取的养分过多 B、根细胞不能从土壤中吸水 C、根系不能将水向上运输 D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
D、由于渗入作用使细菌细胞内的水分 渗出而死亡
半透膜：
能够让小分子物质通过， 而大分子物质不能通过的
一类多孔性薄膜的总称。
back
小结：
1、原生质层是一层半透膜。 2、渗入吸水是成熟植物细胞吸水的重要方式。 3、在渗入作用中，
水分是从溶液浓度__高___的一侧 向溶液浓度__低____的一侧运输。
细胞的吸水和失水：
水分子顺相对含量梯度跨膜运输！
四、其它物质的跨膜运输
不同作物对无机盐的吸取 有差别吗？
水稻培养液中里的Ca2+和 Mg2+浓度为什么会增高？
植物细胞的质壁分离和质壁分离复原
• • 植物 • 细胞
原生质层：相称于半透膜 细胞液：含有一定的浓度 细胞壁：全透性
思考：
1、质壁分离时，
细胞壁和原生质层之间充满着什 么液体？
三、质壁分离及其复原的应用 （1）证明原生质层相称于一层半透膜 （2）证明细胞壁的伸缩性不大于原生 质层的伸缩性 （3）判断植物细胞的死活 （4）测定植物细胞的细胞液浓度 （5）食品防腐解决（高浓度的盐、糖、
渗分入系析统实装验置（现半象透膜）
21、若漏用斗纱 管布 内替 液代 面玻为璃什纸么，会漏升斗高管？内液面会升高吗？
3、若将清水换成同样浓度的蔗糖溶液， 漏斗管内液面还会升高吗？ .
渗入作用
水分子（或其它溶剂分子）透过半透膜，从 低浓度溶液向高浓度溶液的扩散，称为渗入作用
条件
半透膜 膜两侧的溶液含有浓度差
C
a bc
D
3、田间一次施肥过多，作物变得枯萎发
黄，俗称“烧苗”。其因素是（B ）
A、根细胞从土壤中吸取的养分过多 B、根细胞不能从土壤中吸水 C、根系不能将水向上运输 D、根系被肥料分解释放的热能烧毁
优秀教学课件推选物质跨膜运输的方式
钠离子的浓度只有血 浆的1／6； 甲状腺滤泡上皮细胞 内碘的浓度比血液高 20—25倍。 这些例子说明了什么？
说明这些物质是逆浓度 梯度跨膜运输进入细胞
为什么这些物质能逆浓度梯度跨膜运输进入细胞呢？
主动运输 —物质逆浓度梯度进出细胞的运输
－需要载体蛋白的协助，同时还需要 消耗细胞内化学反应所释放的能量。
人工合成 的脂双层
问题探讨参考答案：
1.从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯 （脂溶性的）等小分子很容易通过合成的脂双层； 水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基 酸、葡萄糖等较小的有机分子和带电荷的离子则不 能通过合成的脂双层。 2.葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层， 但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖。 推测：小肠上皮细胞上有能转运葡萄糖的蛋白质。
2.丽藻细胞吸收各种离子的比例差别很大，这说明其 对离子的吸收具有__选__择__性____，起选择作用的物质 是__载_体__蛋__白_____，该过程需要消耗能量，说明选择 的过程是主__动__吸__收_（__主_ 动运输）
3.主动运输的基本条件是什么? 载体和能量
4.主动运输对生物有什么生理意义？
会。温度会影响分子运动的速率，影响化学反应 的速率，组成细胞膜的的分子的流动性也会降低， 呼吸作用释放能量的过程也会因有关酶的活性降 低而受到抑制，这些都会影响物质跨膜运输的速 率。
例3、下图代表某物质通过红细胞膜的示意图，请据
图回答：
主动运输
（1）这是何种运输方式？
，作出此判断
的理由是 需要载体的协助并消。耗能量，
A 2.下列说法中错误的是：（ ）
A．果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动 吸收糖分的结果
B．水分子进出细胞是自由扩散 C．葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的
说明这些物质是逆浓度 梯度跨膜运输进入细胞
为什么这些物质能逆浓度梯度跨膜运输进入细胞呢？
主动运输 —物质逆浓度梯度进出细胞的运输
－需要载体蛋白的协助，同时还需要 消耗细胞内化学反应所释放的能量。
人工合成 的脂双层
问题探讨参考答案：
1.从图上可以看出，氧气、二氧化碳、氮气、苯 （脂溶性的）等小分子很容易通过合成的脂双层； 水、甘油、乙醇等较小的分子也可以通过；氨基 酸、葡萄糖等较小的有机分子和带电荷的离子则不 能通过合成的脂双层。 2.葡萄糖不能通过人工合成的无蛋白的脂双层， 但小肠上皮细胞能大量吸收葡萄糖。 推测：小肠上皮细胞上有能转运葡萄糖的蛋白质。
2.丽藻细胞吸收各种离子的比例差别很大，这说明其 对离子的吸收具有__选__择__性____，起选择作用的物质 是__载_体__蛋__白_____，该过程需要消耗能量，说明选择 的过程是主__动__吸__收_（__主_ 动运输）
3.主动运输的基本条件是什么? 载体和能量
4.主动运输对生物有什么生理意义？
会。温度会影响分子运动的速率，影响化学反应 的速率，组成细胞膜的的分子的流动性也会降低， 呼吸作用释放能量的过程也会因有关酶的活性降 低而受到抑制，这些都会影响物质跨膜运输的速 率。
例3、下图代表某物质通过红细胞膜的示意图，请据
图回答：
主动运输
（1）这是何种运输方式？
，作出此判断
的理由是 需要载体的协助并消。耗能量，
A 2.下列说法中错误的是：（ ）
A．果脯在腌制中慢慢变甜，是细胞主动 吸收糖分的结果
B．水分子进出细胞是自由扩散 C．葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的
第21章生物膜与物质运送ppt课件
Chapter21 生物膜与物质运送
Membrane & Transportation
生物膜的功能
生物膜具有保护、转运、能量转换、信 息传递、运动和免疫等生物功能。
转运功能
细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以 维持其正常的功能。
细胞或细胞器通过生物膜，从膜外选择性地吸 收所需要的养料，同时也要排出不需要的物质。
囊泡的 形成
与细胞 膜融tosis）
摄入大 分子物 质
细胞膜 内陷
囊泡的 形成
作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输或
批量运输（bulk transport）。属于主动运输。
质膜代谢的一种重要方式
（三）蛋白质的跨膜运送
1、分泌蛋白质通过内质网膜的运送——信号肽假说 2、线粒体蛋白的跨膜运送——导肽的功能
（三）阴离子的运送、糖和氨基酸的运送、基团 运送（自学53页）
（四）ATP/ADP交换体（线粒体膜上） 是一个分子量为30000的多肽，在膜上是以二
聚体的形式存在——“两态闸门—孔道机制假说”
ATP/ADP交换体易 于向外运输ATP， 向内运输ADP。
三、生物大分子的跨膜运送（55页）
（一）胞吐作用（endocytosis）
不需供能，自发进行（自由能减少，熵增加）。
（二）主动运送（active transport）
即逆浓度梯度（或电荷梯度或电化学梯度）的方向跨膜运 送的过程。特点是（1）专一性(膜转运蛋白)；（2）运送速度可 以达到饱和状态；（3）方向性；（4）选择性抑制。
需要供给能量，不能自发进行（自由能增加，熵减少） 。
转运通道
载体蛋白和通道蛋白
二、小分子物质的运送
运送蛋白；单向运送和协同运送（同向运送和反向运送） 小分子运送主要通过运送蛋白体系来实现：
Membrane & Transportation
生物膜的功能
生物膜具有保护、转运、能量转换、信 息传递、运动和免疫等生物功能。
转运功能
细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以 维持其正常的功能。
细胞或细胞器通过生物膜，从膜外选择性地吸 收所需要的养料，同时也要排出不需要的物质。
囊泡的 形成
与细胞 膜融tosis）
摄入大 分子物 质
细胞膜 内陷
囊泡的 形成
作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输或
批量运输（bulk transport）。属于主动运输。
质膜代谢的一种重要方式
（三）蛋白质的跨膜运送
1、分泌蛋白质通过内质网膜的运送——信号肽假说 2、线粒体蛋白的跨膜运送——导肽的功能
（三）阴离子的运送、糖和氨基酸的运送、基团 运送（自学53页）
（四）ATP/ADP交换体（线粒体膜上） 是一个分子量为30000的多肽，在膜上是以二
聚体的形式存在——“两态闸门—孔道机制假说”
ATP/ADP交换体易 于向外运输ATP， 向内运输ADP。
三、生物大分子的跨膜运送（55页）
（一）胞吐作用（endocytosis）
不需供能，自发进行（自由能减少，熵增加）。
（二）主动运送（active transport）
即逆浓度梯度（或电荷梯度或电化学梯度）的方向跨膜运 送的过程。特点是（1）专一性(膜转运蛋白)；（2）运送速度可 以达到饱和状态；（3）方向性；（4）选择性抑制。
需要供给能量，不能自发进行（自由能增加，熵减少） 。
转运通道
载体蛋白和通道蛋白
二、小分子物质的运送
运送蛋白；单向运送和协同运送（同向运送和反向运送） 小分子运送主要通过运送蛋白体系来实现：
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生物膜两侧的环境往往维持着不对称性，从而建立一 定浓度梯度，这对于细胞有其生理意义。被动运输过程都 是顺着浓度梯度进行，其结果使这种不对称性的消除。故 而需要一种逆浓度梯度的运输来将其平衡，从而不对称性 得以维持。这种逆浓度梯度的运输就是主动运输。
如同易化扩散，主动运输也需要蛋白质的参与;与易 化扩散不同，主动运输需要消耗能量。
渗透: 水通过半透膜的现象叫作渗透。
水从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的 一侧渗透，水的净流动直到膜两侧溶质浓度相 等时才停止。
水的净流动是膜两侧溶液的渗透压存在 差别引起的。 渗透压：半透膜隔开的纯水和含有溶质溶液
之间的压强差。 膜两侧溶液渗透压不同时，水从低渗一 侧向高渗一侧净流动。
Van’t Hoff定律 计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ透 压
特点：
需载体蛋白帮助 驱动力为电化学梯度 无饱和现象 非常快
离子通道的分类
按转运的离子分类：
Na+通道, K+通道, Ca2+通道，Cl- 通道， 阳离子通道，阴通道
按门控机制来分类：
电压门控通道 配体门控通道 机械门控通道
五.生物膜对水的通透性
半透膜: 水分子能迅速透过生物膜，而极性的 溶质分子几乎不透过生物膜，所以可把生物膜 看作半透膜（溶剂可透膜而溶质不透膜）。
△G = 5.9J/mol×log10[Ci]/[Co]
[Ci]/[Co]＜1.0，△G＜0，热力学上有利于该 溶质的内流。
例:膜外侧是膜内侧浓度的10倍，
△G = -5.9J/mol
维持10倍差的浓度梯度就意味着储存5.9J/mol 的自由能。
当溶质内流，其浓度梯度减少，△G降低，直 至平衡，△G=0。
扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域运 动的自发过程，它倾向于消除该物质在两区域 的浓度差。
扩散是熵增加驱动的放能过程。
当物质分子跨膜扩散时，其自由能的改变 是依赖膜两侧该物质分子的浓度梯度。
•当非电解质溶质进入细胞时其自由能改变为： △G =RTln[Ci]/[Co] = 2.303RTlog10[Ci]/[Co]
极性小分子：单糖，氨基酸，碱基等
葡萄糖的跨膜运输和调控
所有的动物细胞均利用血液中 葡萄糖作为主要能源，葡萄糖顺浓 度梯度运输是典型的易化扩散。哺 乳动物至少有五种不同形式的葡萄 糖转运蛋白。
红细胞：GLUT1 小肠上皮细胞：GLUT2 平滑肌、心肌和脂肪细胞：GLUT4
胰岛素的调节： 胰岛素促进肌肉细胞和脂肪细胞
Fick第一定律：
JDc
J 通量：单位时间内通过单位膜面积的溶质的量 D：扩散系数 对于一维情况：
Jx
D dc dx
简单扩散的几个特征 ：
•没有饱和性 •没有特异性 •对抑制剂不敏感 •生物膜对溶质分子的简单扩散速率与人工膜一致
膜
co
cm1 cm2 J ci
水油分配系数
d 膜厚度
k cm1 cm2 c1 c2
J
D
dc dx
D
cm1
cm2 d
Dk d
co
ci
Pco ci
P Dk d
通透系数
三. 易化（促进）扩散
极性分子，如葡萄糖的简单扩散通透系数很小， 难以透过生物膜，而实际通透性很大，这需要膜上 载体蛋白的协助，称为易化扩散／促进扩散。
载体是蛋白质成分，由于易化扩散很多方面很 象酶促反应，因而载体也称为通透酶。和简单扩散 一样，易化扩散也是顺着浓度梯度扩散。
细胞内
细胞外
K+ Na+ Cl人红细胞 136 13 83
K+ Na+ Cl5 164 154
胃肠平滑肌细胞 162 22 40 5.9 137 134
生物膜物质运输
第一节 小分子物质的跨膜运输
细胞内外各种化学物质是不均匀的，有一 定浓度梯度。根据物质跨膜运输的方向和机 制，可以将其分为：
被动运输（顺着浓度梯度，不消耗能量） 1 穿过脂双层的简单扩散 2 易化扩散 3 通过蛋白质构成的水溶形通道的简单扩散
主动运输 (逆浓度梯度，消耗能量 )
一.溶质能力学
易化扩散的过程：
结合
变构
释放
Jmax Jmax/2
0
km
易化扩散 简单扩散
Co
易化扩散的特点：
1 饱和性 2 快于简单扩散 3 对底物的特异性 4 对抑制剂敏感
竞争性抑制剂，Jmax 不变，K变大 非竞争性抑制剂，如蛋白变性剂，Jmax 变小，K不变 5 能够被调节
进行易化扩散运输的小分子物质：
摄取葡萄糖
四. 离子的跨膜扩散---离子通道
脂双层构成生物膜的核心，由于其高疏 水性，对于离子是不通透的，但是这些离子 的跨膜运动和传导，对许多细胞生理功能起 关键作用，如神经冲动、细胞分泌、肌肉收 缩等。
至今，科学家已鉴定出各种离子通道，它们是由膜 内在蛋白围成的具有被动转运功能的水溶性通道。多数 离子通道是搞选择性的,一种离子通道只允许一种特定类 型的离子自由扩散，这种蛋白质称为离子通道蛋白。
Π=CRT
Π：渗透压，Pa C: 浓度， mol/L T： 绝对温度
等渗溶液，高渗溶液，低渗溶液
0.15 mol/L NaCl 红细胞， 不同细胞不同
水的渗透作用：
J
πi
J = dv/dt = kA( π)
n
πout
J为水的通量，A为膜表面积，dV/dt 细胞体积的膨胀速率
K：渗透系数
六. 主动运输
•当带电荷的电解质跨膜内流时，自由能的变化就 不仅依赖于膜两侧溶质的化学浓度梯度，而且还 依赖于膜两侧带电荷状况的差别造成的膜两侧的 电势梯度。
两种跨膜梯度总称电化学梯度。
当电解质跨膜进入细胞，其自由能的 变化为：
△G =RTln[Ci]/[Co]+ZF△Em
跨膜的化学浓度梯度和膜电位之间 共同作用决定着电解质溶质跨膜扩散的 方向和能力。
扩散:
Co
Ci
浓度梯度:
就生物膜而言，溶质能否自发进行扩 散还取决于生物膜对某一溶质是否可以通 透以及通透能力的大小。所以决定生物膜 对物质通透能力的因素为：
1. 驱动力来源：膜两侧电化学梯度差。 2. 生物膜对某一溶质的通透能力
二.经过脂双层的简单扩散
对于一些小的非极性疏水性气体分子，如O2、N2及 小的不带电荷的极性分子，如CO2、H2O、乙醇、乙二醇、 尿素等可以通过简单扩散的方式通过双层脂分子形成的 膜，这些物质从膜高浓度侧扩散到低浓度一侧，是一种 放能过程，不需要消耗代谢能量，自由能在扩散中降低， 此过程符合Fick定律。
如同易化扩散，主动运输也需要蛋白质的参与;与易 化扩散不同，主动运输需要消耗能量。
渗透: 水通过半透膜的现象叫作渗透。
水从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的 一侧渗透，水的净流动直到膜两侧溶质浓度相 等时才停止。
水的净流动是膜两侧溶液的渗透压存在 差别引起的。 渗透压：半透膜隔开的纯水和含有溶质溶液
之间的压强差。 膜两侧溶液渗透压不同时，水从低渗一 侧向高渗一侧净流动。
Van’t Hoff定律 计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ透 压
特点：
需载体蛋白帮助 驱动力为电化学梯度 无饱和现象 非常快
离子通道的分类
按转运的离子分类：
Na+通道, K+通道, Ca2+通道，Cl- 通道， 阳离子通道，阴通道
按门控机制来分类：
电压门控通道 配体门控通道 机械门控通道
五.生物膜对水的通透性
半透膜: 水分子能迅速透过生物膜，而极性的 溶质分子几乎不透过生物膜，所以可把生物膜 看作半透膜（溶剂可透膜而溶质不透膜）。
△G = 5.9J/mol×log10[Ci]/[Co]
[Ci]/[Co]＜1.0，△G＜0，热力学上有利于该 溶质的内流。
例:膜外侧是膜内侧浓度的10倍，
△G = -5.9J/mol
维持10倍差的浓度梯度就意味着储存5.9J/mol 的自由能。
当溶质内流，其浓度梯度减少，△G降低，直 至平衡，△G=0。
扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域运 动的自发过程，它倾向于消除该物质在两区域 的浓度差。
扩散是熵增加驱动的放能过程。
当物质分子跨膜扩散时，其自由能的改变 是依赖膜两侧该物质分子的浓度梯度。
•当非电解质溶质进入细胞时其自由能改变为： △G =RTln[Ci]/[Co] = 2.303RTlog10[Ci]/[Co]
极性小分子：单糖，氨基酸，碱基等
葡萄糖的跨膜运输和调控
所有的动物细胞均利用血液中 葡萄糖作为主要能源，葡萄糖顺浓 度梯度运输是典型的易化扩散。哺 乳动物至少有五种不同形式的葡萄 糖转运蛋白。
红细胞：GLUT1 小肠上皮细胞：GLUT2 平滑肌、心肌和脂肪细胞：GLUT4
胰岛素的调节： 胰岛素促进肌肉细胞和脂肪细胞
Fick第一定律：
JDc
J 通量：单位时间内通过单位膜面积的溶质的量 D：扩散系数 对于一维情况：
Jx
D dc dx
简单扩散的几个特征 ：
•没有饱和性 •没有特异性 •对抑制剂不敏感 •生物膜对溶质分子的简单扩散速率与人工膜一致
膜
co
cm1 cm2 J ci
水油分配系数
d 膜厚度
k cm1 cm2 c1 c2
J
D
dc dx
D
cm1
cm2 d
Dk d
co
ci
Pco ci
P Dk d
通透系数
三. 易化（促进）扩散
极性分子，如葡萄糖的简单扩散通透系数很小， 难以透过生物膜，而实际通透性很大，这需要膜上 载体蛋白的协助，称为易化扩散／促进扩散。
载体是蛋白质成分，由于易化扩散很多方面很 象酶促反应，因而载体也称为通透酶。和简单扩散 一样，易化扩散也是顺着浓度梯度扩散。
细胞内
细胞外
K+ Na+ Cl人红细胞 136 13 83
K+ Na+ Cl5 164 154
胃肠平滑肌细胞 162 22 40 5.9 137 134
生物膜物质运输
第一节 小分子物质的跨膜运输
细胞内外各种化学物质是不均匀的，有一 定浓度梯度。根据物质跨膜运输的方向和机 制，可以将其分为：
被动运输（顺着浓度梯度，不消耗能量） 1 穿过脂双层的简单扩散 2 易化扩散 3 通过蛋白质构成的水溶形通道的简单扩散
主动运输 (逆浓度梯度，消耗能量 )
一.溶质能力学
易化扩散的过程：
结合
变构
释放
Jmax Jmax/2
0
km
易化扩散 简单扩散
Co
易化扩散的特点：
1 饱和性 2 快于简单扩散 3 对底物的特异性 4 对抑制剂敏感
竞争性抑制剂，Jmax 不变，K变大 非竞争性抑制剂，如蛋白变性剂，Jmax 变小，K不变 5 能够被调节
进行易化扩散运输的小分子物质：
摄取葡萄糖
四. 离子的跨膜扩散---离子通道
脂双层构成生物膜的核心，由于其高疏 水性，对于离子是不通透的，但是这些离子 的跨膜运动和传导，对许多细胞生理功能起 关键作用，如神经冲动、细胞分泌、肌肉收 缩等。
至今，科学家已鉴定出各种离子通道，它们是由膜 内在蛋白围成的具有被动转运功能的水溶性通道。多数 离子通道是搞选择性的,一种离子通道只允许一种特定类 型的离子自由扩散，这种蛋白质称为离子通道蛋白。
Π=CRT
Π：渗透压，Pa C: 浓度， mol/L T： 绝对温度
等渗溶液，高渗溶液，低渗溶液
0.15 mol/L NaCl 红细胞， 不同细胞不同
水的渗透作用：
J
πi
J = dv/dt = kA( π)
n
πout
J为水的通量，A为膜表面积，dV/dt 细胞体积的膨胀速率
K：渗透系数
六. 主动运输
•当带电荷的电解质跨膜内流时，自由能的变化就 不仅依赖于膜两侧溶质的化学浓度梯度，而且还 依赖于膜两侧带电荷状况的差别造成的膜两侧的 电势梯度。
两种跨膜梯度总称电化学梯度。
当电解质跨膜进入细胞，其自由能的 变化为：
△G =RTln[Ci]/[Co]+ZF△Em
跨膜的化学浓度梯度和膜电位之间 共同作用决定着电解质溶质跨膜扩散的 方向和能力。
扩散:
Co
Ci
浓度梯度:
就生物膜而言，溶质能否自发进行扩 散还取决于生物膜对某一溶质是否可以通 透以及通透能力的大小。所以决定生物膜 对物质通透能力的因素为：
1. 驱动力来源：膜两侧电化学梯度差。 2. 生物膜对某一溶质的通透能力
二.经过脂双层的简单扩散
对于一些小的非极性疏水性气体分子，如O2、N2及 小的不带电荷的极性分子，如CO2、H2O、乙醇、乙二醇、 尿素等可以通过简单扩散的方式通过双层脂分子形成的 膜，这些物质从膜高浓度侧扩散到低浓度一侧，是一种 放能过程，不需要消耗代谢能量，自由能在扩散中降低， 此过程符合Fick定律。