主动运输
注意载体构象的变化
细 胞 内
细 胞 膜
能量
载体蛋白
细 胞 外
Na＋-K＋泵——Na＋-K＋-ATP酶
功能：泵入K+ 泵出Na+，形成并保持膜内高钾 膜外
高钠的分布。维持渗透压平衡维持正常细胞体
积， 建立势能贮备，提供驱动力。为蛋白质合
成及许多代谢反应提供必要的离子浓度。
特性：
运出3 Na+ 转入 2 K+ ATP
同向转运(symport)：小肠上皮细胞吸收葡萄糖 对向转运(antiport) ： Na+-K+ 交换载体、 Cl--HCO3-交换器
转运分子
协同转运的离子
脂 双 层
单转运
共运输 协同转运
对运输
肠腔
小肠上 皮细胞 吸收葡 萄糖
微绒毛 Na+驱动 葡萄糖 共转运 紧密连接 肠上皮细胞
介导葡萄糖 易化扩散 的载体蛋白 细胞外液
化学
化学
电压门控通道
化学门控通道
通道的特征： ①离子选择性 ②门控性 通道转运的功能特点： ①转运速率比载体快 ②无饱和现象，无竞争性抑制 ③通道有不同的功能状态
通道蛋白状态：静息、激活、失活
三、主动转运
active transport
细胞膜通过本身某种耗能过程， 借助细胞膜某些蛋白质的帮助，将非 脂溶性物质分子或离子逆电化学梯度 差进行的转运。 根据转运能量是否直接来源于ATP 的不同分为:原发和继发两种主动转运 形式。
④竞争抑制competitive inhibition;
2.经通道的易化扩散
Facilitated diffusion via channel：转运物质:
带电离子
离子通道： 是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲 水性孔道的膜蛋白。 通道的分类： 化学门控通道 Chemically-gated channel 电压门控通道 Voltage-gated channel 机械门控通道 Mechanical-gated channel
1.经载体的易化扩散 Facilitated diffusion via carrier
转运物质:小分子物质,如GS、AA、核苷酸
载体：是 贯穿脂质 双层的整 合蛋白。
易化扩散
细 胞 外 细 胞 膜 细 胞 内
载体蛋白
经载体的易化扩散的特点：
①顺浓度差转运,速度比依溶质物理特 性预期的快; ②饱和现象saturation; ③结构特异性:如对GS转运,只转运右 旋GS,因为载体是D-GS carrier或称 glucose transporter;
（一）原发性主动转运 Primary active transport
指细胞直接利用代谢产生的能量(ATP) 将物质(通常是带电离子) 逆浓度梯度 或电位梯度进行的跨膜转运过程。介 导这一过程的膜蛋白称为离子泵(ion pump),如： 钠-钾泵 sodium-potassium pump + + 简称钠泵sodium pump,又称Na -K + + ATP酶(Na -K -ATPase)
• 功能：增加膜的稳定性， 调节膜流动性。
3. 糖脂：
组成： 是含一个或几个糖基的脂类，由寡糖+脂类构成。
含量约占脂总量的5％以下。 糖脂也是两性分子.
定位：存在于所有动物细胞膜的表面，糖脂均位于膜的
非胞质面，并将糖基暴露于细胞表面。
结构：双亲性分子，极性头部由一个或几个糖基构成， 疏水尾部为脂肪酸链。 功能：作为某些分子的受体，与细胞识别及信号转导有 关。
生物膜的化学组成
(一)膜脂是构成细胞膜的基本骨架

膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。

膜脂是双嗜性分子脂是构成膜脂的基本成分
磷脂约占整个膜脂的50％以上。
磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂PE）
甘油磷脂 磷脂酰丝氨酸(PS)

（3）胆固醇的影响：双向调节
（4）卵磷脂/鞘磷脂比值： 卵磷脂和鞘磷脂的比值↑膜流动性↑ （5）脂双层中嵌入的蛋白质越多，膜脂流动 性越小。 （6）其它因素：膜蛋白、温度、离子强度
影响膜流动性的因素
生物膜的流动性
4、膜蛋白分子在质膜中的运动
1. 侧向扩散 2. 旋转运动
5、膜流动性的生理意义
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜 的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运
Primary active transport
Na+-K+ 依赖式ATP酶（钠泵）
3Na+(由胞内向胞外): 2K+ (由胞外向胞内)
钠钾泵（Na+-K+ -ATP酶）的结构
Na+-K+泵
Na+
Na+
水解1个ATP，排除3 个Na+，摄入2个K+。 ATP/秒
P
ADP ATP
细胞外间隙 细胞质
2. 膜脂分子的运动形式
• ⑴ 侧向扩散运动 • （2） 旋转运动 （3）摆动作用 • （4）伸缩震荡运动
• ⑸ 翻转运动
（6）烃链的旋转异构作用
生物膜的流动性
3. 影响膜脂流动性的因素 （1）脂肪酸链的饱和程度： 不饱和程度↑膜流动性↑ （2）脂肪酸链的长度： 长链脂肪酸相变温度高， 膜流动性降低。
第三节 小分子物质的跨膜转运
细胞膜是选择性半透膜
物质跨膜转运的主要方式：
被动运输（passive transport）：物质顺浓度梯度
进出细胞，不需要消耗能量。
─
简单扩散
─易化扩散（协助扩散）
主动运输（active transport）：物质逆浓度梯度 进出细胞，而且需要载体、消耗能量。
一、 简单扩散（simple diffusion）
1. 概念：指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细 胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量， 又称被动扩散（passive diffusion） 。
2. 特点：
–⑴ 不消耗能量； –⑵ 不需要膜蛋白协助； –⑶ 运输速度取决于分子的大小和脂溶性。 3. 运输对象： O2、 CO2、乙醇、尿素
简单扩散
输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。
利 用 细 胞 融 合 技 术 观 察 蛋 白 质 运 动
生物膜的特性
膜脂的流动性
膜的流动性
膜蛋白的运动性
侧向扩散 翻转运动 旋转运动 弯曲运动 伸缩振荡 侧向扩散
旋转扩散
膜脂不对称
膜的不对称性
糖脂及糖蛋白不对称
膜蛋白不对称
三
细胞膜的分子结构模型
反应 -连接蛋白：支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分 -结合于质膜的酶蛋白：发挥催化作用
1、整合蛋白（intrinsic proteins）
• 占膜蛋白的70%~80%，与膜结合紧密。
2、表面蛋白（extrinsic proteins）
• 水溶性蛋白，占膜蛋白的20%~30%，
• 靠离子键或氢键与膜表面的蛋白质分子或脂分子
P
P
Na+
Na+-K+泵： Na+、K+浓度差维持 渗透压平衡，保持细胞容积恒定。
Primary active transport
钠泵活动的生理意义：
①细胞内高K+—胞内代谢反应所必需； ②膜内外K+、Na+浓度差—RP、AP产生前提； ③维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定； ④生电性活动—影响RP数值； ⑤胞外高Na+势能储备： —GS、AA继发性主动转运； —Na+-H+交换, 维持胞内pH稳定； —Na+-Ca2+交换, 维持胞内Ca2+浓度稳定；
肠上皮细胞转运蛋白的不 对称分布造成葡萄糖从肠 腔到血液的跨细胞膜转运
典型的继发性主动转运：
① GS和AA在小肠粘膜上皮的吸收； ② GS和AA在肾小管上皮的重吸收； ③神经递质在突触间隙被神经末梢
所重摄取； ④甲状腺上皮细胞的聚碘过程； ⑤ Na+-H+交换,Na+-Ca2+交换；
小 结
简单扩散 被动运输 易化扩散
磷脂
磷脂酰肌醇(PI)
鞘磷脂(SM)
磷脂酰胆碱的分子结构
极 性 头 部 （ 亲 水 基 团 ） 胆 磷 甘
脂 肪 酸 链
碱 酸 油
不 饱 和 脂 肪 酸 链
亲水基
非 极 性 尾 部 （ 疏 水 基 团 ）
疏水基
膜脂
生物膜的化学组成
2. 胆固醇：
• 主要存在真核细胞膜上， 含量 一 般不超 过膜脂 的 1/3。 • 双亲性分子
细 胞 被 脂 双 层 细胞内
二、细胞膜的特性
（一）细胞膜的不对称性(asymmetry)
1. 膜脂分布的不对称
• 卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜外层 磷脂酰乙醇胺、 磷脂酰丝氨酸和 磷脂酰肌醇， 多分布在膜的内层
糖脂的分布为绝对不对称
2.膜蛋白分布的不对称性 • 整合蛋白跨越脂双层有一 定的方向性，亲水端长度、 氨基酸种类顺序不同。
片层结构模型：蛋白质 — — 磷脂 —— 蛋白质 三夹 板式结构。 单位膜模型：厚7.5nm。 液态镶嵌模型：1972年， Singer和Nicolson。
液态镶嵌模型(fluid mosaic model)：
认为脂双层构成膜的连续主体，它即具有固 体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。 蛋白分子以不同程度镶嵌于脂双分子层中。 膜脂和膜蛋白具有流动性和不对称性.
Glycolipids
半乳糖脑苷脂
神经节苷脂
唾液酸
生物膜的化学组成
膜脂在水溶液中自动形成双层