2.1 细胞膜的物质转运功能（课件） - 高一《生理学基础》同步教学（人卫版 · 2022）

第二章 细胞的基本功能 第一节 细胞膜的物质转运功能 第二节 细胞的信号转导功能 第三节 细胞的生物电活动 第四节 肌细胞的收缩功能 目录 细胞膜的物质转运功能 第一节 一、细胞膜的分子结构 分子组成：脂质（lipid）、蛋白质（protein）和少量糖类 生理学（第9版） 分子在膜中的排列形式：液态镶嵌模型（1972年） 细胞膜的结构和分子组成示意图 生理学（第9版） 脂质种类： 脂质特性： 脂质分布：不对称 意义：形成膜脂质双层 流动性 (一)细胞膜的脂质 磷脂 >70% 胆固醇 <30% 糖脂 <10% 双嗜性 意义：蛋白或脂质分子侧向移动； 承受张力变形不易破裂 影响：胆固醇↑、长而饱和的脂肪酸↑、蛋白质含量↑，流行性↓ 甘油磷酯的分子结构及其排列方式 生理学（第9版） 表面膜蛋白 （peripheral membrane protein） 整合膜蛋白 （integral membrane protein） 肽链一次或反复多次穿越膜脂质双层 类型： （二）细胞膜的蛋白 特征： 载体蛋白、通道蛋白、泵蛋白、受体蛋白等 跨膜段主要是由疏水性氨基酸组成的α螺旋，其长度为18～21个氨基酸 生理学（第9版） 形式：多数是寡糖，少数为多糖；与膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂（1/10脂质）或糖蛋白（多数整合蛋白） 分布：全部于膜外表面 （三）细胞膜的糖类 作用：作为分子标记（糖种类和顺序）发挥受体或抗原作用。如ABO血型中A和B抗原的区别 细胞膜结构 二、跨细胞膜的物质转运 生理学（第9版） 能量消耗 主动转运 被动转运 单纯扩散 易化扩散 原发性 主动转运 入胞、出胞 继发性 主动转运 脂质双层 跨膜蛋白 膜泡运输 转运机制 生理学（第9版） （一）单纯扩散 (simple diffusion) 单纯扩散转运的物质： O2、CO2、N2、NO、NH3 （最快）、 尿素、乙醚、乙醇、甘油、类固醇激素、水 概念： 物质从细胞膜的高浓度一侧通过脂质分子间隙向低浓度一侧进行的跨膜扩散 单纯扩散转运的特点 无需消耗能量 无需膜蛋白“帮助”: 没有生物学转运机制（只是物理现象） 无饱和性 单纯扩散示意图 生理学（第9版） （二）易化扩散 概念：非脂溶性的小分子物质或带电离子在膜蛋白帮助下，顺浓度梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运 1. 经通道易化扩散 概念：在通道蛋白的介导下，溶液中的Na+、K+、Ca2+等带电离子顺浓度梯度和（或）电位梯度的跨膜扩散 离子选择性（Na+通道、K+通道、Ca2+通道、Cl-通道、阳离子通道等）； 决定因素：孔道口径、化学结构、带电电荷等 特性： 经通道异化扩散示意图 生理学（第9版） 门控特性（闸门） 化学/配体门控通道 （chemical/ligand-gated ion channel） 如：骨骼肌终板膜上的N型胆碱能受体 电压门控通道（voltage-gated ion channel） 如：产生动作电位的电压门控钠通道 机械门控通道（mechanically-gated ion channel） 如：动脉平滑肌细胞上的机械门控钾通道 离子通道的门控特性示意图 11 生理学（第9版） 2.经载体易化扩散（载体 carrier/ 转运体 transporter） 概念：在载体蛋白的介导下，水溶性小分子物质顺浓度梯度进行的跨膜转运 转运机制： 结合-构象变化-解离 不同于通道；转运速度慢（200~50000 个/秒） 转运的物质： 葡萄糖、氨基酸、核苷酸等 经载体易化扩散示意图 12 生理学（第9版） 载体转运特点 饱和现象 载体及结合位点数量有限 竟争性抑制 结构类似物经同一载体转运时发生 Km：米氏常数（表示亲和力、转运效率） 结构特异性 载体与被转运底物的结构匹配 葡萄糖转运体（右旋）；氨基酸转运体等 经载体异化扩散及其饱和现象示意图 生理学（第9版） （三）主动转运 (active transport) 在膜蛋白帮助下，利用细胞代谢能量将物质逆浓度梯度（和）或电位梯度跨膜转运的过程 1.原发性主动转运 (primary active transport) 概念：细胞直接利用代谢能量（分解ATP）将物质逆浓度梯度和（或）电位梯度跨膜转运的过程（膜蛋白也称离子泵） 种类：Na+-K+泵；Ca2+泵；质子泵 14 生理学（第9版） 本质：Na+-K+依赖式ATP酶 Na+泵（Na+-K+泵） 作用： 维持细胞内高K+、细胞外高Na+ 获1997年诺贝尔化学奖 转运过程： 离子 细胞 外液 细胞