2-1 细胞膜结构和物质转运功能

四）细胞的兴奋性与生物电现象
1、细胞的生物电现象及其产生机制：
一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动， 这种电活动称为生物电现象。其中包括静息电位和动作电位。
（1）细胞的静息电位 （2）细胞的动作电位 （3）兴奋的引起与传导
产生生物电的生理基础
细胞的电现象主要是跨膜离子流动造成的
1）离子通道受体：不具有酶活性，接受信号后构象发生变化，开放通道：
2）G蛋白（三聚体GTP结合调节蛋白）偶联的受体：不具有酶活性， 接受信号后构象发生变化，能够与下游信号分子结合，传递信号： 配体－受体复合物要通过与G蛋白的相互作用，才能将胞外信号跨膜 传递到胞内
没有信号时，G蛋白与GDP结合 处于非活性状态
②通道蛋白：根据溶质大小和电荷进行 辩别，形成跨膜亲水性离子通道；
Na+通道、K+通道、Ca2+通道、Cl－通道等； 化学门控通道（膜两侧出现某化学信号才开放） 电压门控通道（膜两侧电位差的改变决定开闭）
主动转运
在细胞膜上载体的帮助下， 通过消耗ATP，将某种物质逆浓度 梯度进行转运的过程。
特
点：
二）细胞间的信息传递(细胞间的跨膜信号转导功能)
动物体各器官之间的相互协调以维持整体统一性，是靠信息 传递来完成。主要的信号转导系统有三条： 环腺苷酸信号转导系统 肌醇信号转导系统 酪氨酸激酶相连的信号转导系统
1、步骤：
产生信号的细胞合成并释放信号分子 →运送信号分子至靶细胞 →信号分子与靶细胞受体特异性结合并导致受体激活 →活化受体启动胞内一种或多种信号转导途径 →引发细胞功能、代谢或发育的改变 →信号的解除并导致细胞反应终止
2、信号分子的类型 •物理信号：声，光， 电和温度变化 •化学信号：激素、局 部介质、神经递质 3、受体： 能够识别和选择性结合配体（信号分子）的大分子。多数为蛋白 （糖蛋白），少数为糖脂或二者复合物。可位于细胞膜上，细胞质 内或细胞核内。 1)不具有酶活性，接受信号后构象发生变化，开放通道：离子通道 受体 2)不具有酶活性，接受信号后构象发生变化，能够与下游信号分子 结合，传递信号：G蛋白偶联受体 3)具有酶活性，接受信号后通过催化自身或下游信号分子发生化学 变化（如磷酸化）传递信号：酶联受体

化学（配体） 化学（配体）门控通道 电压门通道 机械门控通道
D. 通道没有饱和性
电压门控通道（ channel） 电压门控通道（voltage gated channel） 接受电信号的受体，并通过通道的开放、 接受电信号的受体，并通过通道的开放、闭合和离子跨 膜流动的变化把信号传递到细胞内部。 膜流动的变化把信号传递到细胞内部。 机械门控通道(mechanically 机械门控通道(mechanically gated channel) 接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部， 接受机械信号的受体，通过通道把信号传递到细胞内部，引 起细胞功能的改变。 起细胞功能的改变。
动转运
以通道为中介 动转运
动转运
（一）简单扩散
1 概念：如CO2 、O2 、尿素、乙醇、脂肪酸等 概念： 2 影响因素： ① 膜两侧分子的浓度差 影响因素： ② 膜对物质的通透性 3 特点： ① 脂溶性物质 特点： 顺浓度梯度： ② 顺浓度梯度：高→低 低 ③ 不耗能
（二）易化扩散 易化扩散
1 概念：如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子） 概念：如葡萄糖、氨基酸， 等无机离子） 2 特点： ① 顺浓度差； 特点： 顺浓度差； ② 不耗能； 不耗能； ③ 需膜蛋白参与 3 分类：（根据膜蛋白的不同） 分类：（根据膜蛋白的不同） ：（根据膜蛋白的不同 ① 以载体为中介的易化扩散 ② 以通道为中介的易化扩散
（二）肌醇信号转导系统
配体 G蛋白偶联受体 配体配体-受体复合物 G蛋白 PLC PIP2 激活的G 激活的G蛋白 激活的PLC 激活的PLC IP3 Ca2+
+
DG PKC
激活酶蛋白 蛋白磷酸化 生理效应 生理效应

第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
出胞作用（exocytosis）
指细胞把大分子物质或团块由细胞内 向细胞外排出的过程。 例如，腺细胞分泌某些酶和粘液，内 分泌腺分泌激素以及神经末稍释放递质等 都属于出胞作用
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 一、跨膜信号转导的概念
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能 （三）主动转运（active transport） 2. 继发性主动转运 继发性主动转运的特点： ①逆浓度差； ②依靠转运体蛋白“帮助”； ③能量来自Na+的势能差。 体内主要的继发性主动转运过程： ◆小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞等对葡萄糖、氨 基酸等营养物质的吸收 ◆甲状腺细胞的聚碘过程 ◆神经末梢处被释放的递质分子( 如单胺类和肽类 递质) 的再摄取过程
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
（二）易化扩散（facilitated diffusion） 易化扩散：一些非脂溶性或脂溶性小的物质，在膜上一些特殊蛋 白质的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
第一节 细胞膜的结构特点和物质转运 功能
二、细胞膜的物质跨膜转运功能
（二）易化扩散（facilitated diffusion）
• 通道运输：能使离子通过其水相孔道越膜进行扩散的蛋白质称为离子 通道（ion channel ）。目前发现在细胞膜上转运Na+、K+、Ca2+、 Cl-等离子的通道有几十种。以离子通道（ion channel）为中介的易 化扩散称通道运输；一些离子如Na+、K+、Ca2+等的顺浓度差转运就属 于通道运输

细胞膜的物质转运功能、转运对象与特点细胞膜是细胞内部与外部环境之间的界面，扮演着物质转运的重要角色。

细胞膜的物质转运功能主要包括主动转运和被动扩散两类。

主动转运是指细胞通过耗费能量的方式将物质从浓度低的区域
转移到浓度高的区域，从而实现对物质的积累。

主动转运的一个例子是钠-钾泵，它能够将钠离子从细胞内部排出，同时将钾离子从外部
吸入。

被动扩散是指物质在细胞膜中沿着浓度梯度自由扩散，不需要耗费能量。

被动扩散的物质包括氧气、二氧化碳、水和一些小分子物质。

细胞膜的物质转运对象主要包括离子、小分子物质和大分子物质。

离子的转运主要通过离子通道实现，离子通道具有高度选择性，只能允许特定的离子通过。

小分子物质的转运则主要通过扩散和转运蛋白实现，转运蛋白可以选择性地将特定的物质从一个侧面转移到另一个侧面。

大分子物质的转运则需要通过胞吞作用或胞吐作用实现，这需要依赖于细胞膜上的特殊膜蛋白。

细胞膜的物质转运具有高度的选择性和特异性，这是由于细胞膜上的转运蛋白和离子通道具有特定的结构和功能。

同时，细胞膜的物质转运也受到许多因素的影响，如物质浓度、温度、pH值、离子浓
度和分子大小等。

对于细胞内部的物质代谢和外部环境的适应性具有重要的意义。

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