生理学细胞膜的物质转运功能

细胞膜的生理学功能和研究方法细胞膜是细胞内部与外部环境的分界线，它不仅可以控制物质的进出，还可以传递信号，参与细胞间通信甚至调控细胞的生存状态，因此细胞膜的生理学功能备受关注。

在这篇文章中，我将介绍细胞膜的重要生理学功能，以及一些常用的研究方法，帮助读者更好地了解这个神秘而重要的细胞结构。

细胞膜的生理学功能细胞膜的物质转运功能细胞膜是细胞内外环境的隔离屏障，同时也是细胞内外物质交换的主要通道。

细胞膜通过的方式有被动扩散、主动转运和第二信使体系等。

其中，被动扩散是细胞膜最常见的物质转运方式，也是细胞膜物质转运的最基本形式。

它是指分子或离子在无外界驱动力下，自由扩散通过细胞膜，并最终达到物质平衡。

主动转运则是指物质通过载体通道，对物质进行选择性的转运，以使得细胞膜中物质浓度的平衡得以维持。

第二信使体系则是细胞膜物质转运中的一种广泛的方式，它通过载体蛋白进行介导，激活离子通道和酶类，最终导致细胞膜透过某些物质进入细胞内。

细胞膜的信号传递功能细胞膜不仅对细胞内部环境产生调节作用，同时也以信号传递的形式使细胞得到外界环境的信息，进而响应环境变化，对外界作出反应。

其中，细胞膜上的多种受体是细胞响应外界信号的关键。

例如，细胞内发生一种化学变化，会导致分泌信号分子向外界传播，并与细胞膜上的受体结合，进而激活一系列的信号传递反应。

这些反应涉及到DNA的转录、蛋白的翻译等一系列生化过程，从而影响细胞的生长、分化和功能等。

细胞膜的细胞间通信功能细胞间通信是细胞生物学中的一个重要领域，它涉及到细胞的命运和细胞结构的重组。

细胞膜在细胞间通信中发挥着重要作用。

例如，在一些细胞体内，像血细胞的来源细胞，它们依靠细胞膜上的信号蛋白，向外界发出各种信号，引导其它细胞进行自我定位、分化，以及完成整个血液系统的细胞建构和重建。

此外，细胞膜上的细胞间通道也是细胞间交流的重要细胞结构，其开放和闭塞的影响将对细胞间环境和信号传递产生重大影响。

动物生理学细胞膜的物质转运功能细胞膜是细胞的外层包裹物，它分为两层脂质双分子层，其中含有多种蛋白质和糖类成分。

细胞膜不仅起到维持细胞内稳态的作用，还具有物质转运功能。

动物细胞膜的物质转运功能包括被动扩散、主动转运和细胞吞噬等。

被动扩散是指无需能量消耗，由高浓度区域自动向低浓度区域传递溶质的过程。

这是由于细胞膜具有选择性通透性，部分小分子物质（如水、氧气和二氧化碳等）可以通过细胞膜的磷脂双层进行扩散。

此外，也有些离子通过细胞膜上特定的离子通道进行扩散。

被动扩散是一种不需要能量消耗的自发过程。

主动转运是指细胞膜上的转运蛋白通过消耗能量，将物质从低浓度区域向高浓度区域转移。

主动转运主要有两类形式：一是由ATP驱动的主动转运，通过ATP酶酶解ATP，使转运蛋白发生构象变化，从而将物质转移到高浓度区域；二是由梯度驱动的主动转运，即通过特定的离子梯度（如Na+和K+等）驱动转运蛋白进行物质转运。

主动转运能够逆转物质的浓度梯度，维持细胞内外的浓度差，以及对特定物质进行选择性摄取或排泄。

细胞吞噬是一种特殊的细胞膜物质转运过程，它可以使细胞摄取较大的颗粒物。

细胞吞噬发生在一些特定细胞（如巨噬细胞和单核细胞等）表面的细胞吞噬受体与颗粒物表面结合后，细胞膜发生内凹，形成吞噬泡，泡内溶酶体与吞噬泡融合，使吞噬物被降解。

细胞吞噬是一种特异的细胞内物质运输方式，能够清除细胞外的病原体和细胞碎片等外源性物质。

除了上述的物质转运方式，细胞膜还参与了胞内外的物质交流和细胞间的相互作用。

细胞膜上的受体可以通过识别和结合特定的分子（如激素、细胞因子等）来传递信号，并触发细胞内的相应反应。

细胞膜上的连接蛋白可以通过与邻近细胞间的连接蛋白结合，形成细胞间连接，实现细胞间的参与性和物质交换。

总之，动物细胞膜具有多种物质转运功能，包括被动扩散、主动转运和细胞吞噬等。

这些转运方式能够保证细胞内外物质的平衡，实现细胞的正常生理功能。

同时细胞膜还参与了物质的交流和信号传递，与维持细胞内稳态和细胞间相互作用密切相关。

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膜对物质的转运方式主要有：单纯扩散、易化扩散、主动转运、出胞和入胞。

细胞膜不仅是细胞内容物和周围环境的屏障，而且具有多种生理功能。

细胞膜是一种具有特殊结构和功能的半透膜，细胞内外的物质交换，都要通过细胞膜转运。

一、单纯扩散指物质分子依据物理学原理，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。

人体体液中存在的脂溶性物质数量并不多，比较肯定的是氧和二氧化碳等气体分子，它们是靠单纯扩散这种方式进出细胞的。

二、易化扩散非脂溶性物质，在膜上特殊蛋白质的帮助下，从膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。

根据膜上特殊蛋白质作用特点不同，易化扩散分为两种类型。

(一)以载体为中介的易化扩散载体蛋白的作用是在膜的一侧与被转运物质结合，再通过本身的构型改变，将其转运到膜的另一侧。

载体转运的特点：①特异性。

各种载体蛋白与它所转运的物质之间有着一定的结构特异性，如葡萄糖载体只能转运葡萄糖，氨基酸载体只能转运氨基酸。

②饱和现象。

载体转运的能力有一定限度，当被转运物质超过一定限度时，转运量就不再增加，这是由于膜上载体数量有一定限度的缘故。

③竞争抑制。

如果某一载体对A和B两种结构相似的物质都有转运能力时，当A和B两种物质同时存在，A种物质浓度增加，将减弱B种物质的转运。

(二)以通道为中介的易化扩散通道蛋白好像贯通细胞膜的一条孔道，开放时允许被转运物质通过，关闭时物质转运停止。

各种带电离子如K+、Na+、Ca2+、Cl-等，在一定情况下就是通过这种方式进出细胞。

通道的开放和关闭受一定因素控制。

由激素等化学物质控制的，称为化学依从性通道;由膜两侧电位差所决定的，称为电压依从性通道。

神经、肌细胞膜上有K+、Na+和Ca2+等通道，与生物电现象的产生、兴奋传导以及肌收缩有密切关系。

★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。