文档介绍：第五章物质的跨膜运输
艾永兴
动物生物技术系
吉林大学动物科学学院
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细胞膜是细胞与细胞外环境之间一种选择性通透屏障,它既能保障细胞对基本营养物质的摄取、代谢产物或废物的排除,以能调节细胞内离子浓度,使细胞维持相对稳定的内环境。因此,物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。防止细胞外物质自由进入细胞的屏障,它保证了细胞内环境的相对稳定,使各种生化反应能够有序运行。
细胞靠主动运输建立和维持各种离子在细胞内的不同浓度这些离子的浓度差异对于细胞的生存和行使功能至关重要。
细胞对营养物质的摄取
细胞信号转导
细胞渗透压的维持
细胞能量转换中ATP的产生
神经元的可兴奋性
一、被动运输(passive transport)
(一)简单扩散 simple diffusion
(二)协助扩散 facilitated diffusion
二、主动运输(active transport)
ATP直接供能
ATP间接提供能量
光能驱动
三、胞吞与胞吐作用
一、被动运输(passive transport)
特点:运输方向;跨膜动力;能量消耗;
类型:简单扩散(simple diffusion)
协助扩散(facilitated diffusion)
是通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。
非电解质通过扩散跨过细胞质膜必须具备两个条件:
第一,该物质在细胞外的浓度很高;
第二,细胞质膜必须对这种物质具有通透性。
膜对某种溶质具有透性,必须满足两个条件之一:(1)这种物质能够直接穿过脂双层,
或(2)膜中有可允许该溶质通过的跨膜孔道。
是指物质沿着浓度梯度从半透性膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程,通常把这种过程称为简单扩散。
(一)简单扩散(diffusion)
这种移动方式是单个分子的随机运动,无论开始的浓度有多高,扩散的结果是两边的浓度达到平衡。虽然这种移动不需要消耗能量,主要是依靠扩散物质自身的力量,但从热力学考虑,它利用的是自由能。如果改变膜两侧的条件,如加热或加压,就有可能改变物质的流动方向,其原因就是改变了自由能。所以,扩散是物质从自由能高的一侧向自由能低的一侧流动。

不需要细胞提供能量,也没有膜蛋白的协助,因此称为简单扩散(simple diffusion)
疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子以简单的扩散方式跨膜转运
简单扩散的限制因素是物质的脂溶性、分子大小和带电性。
1、脂溶性:脂溶性越强,通过脂双层膜的速率越快。
2、相对分子质量:相对分子质量小,脂溶性高的分子才能快速扩散。根据实验结果,~,能够扩散的最小分子是水分子。
3、物质的带电性:
所有带电荷的分子(离子), 不管它多小, 都不能自由扩散。是因为带电的物质通常同水结合形成一个水合的外壳,这不仅增加了它们的分子体积,同时也大大降低了脂溶性。因此说,所有带电荷的分子(离子),不管它多小, 都不能自由扩散。
特点:
①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散;
②不需要提供能量;
③没有膜蛋白的协助。