《医学细胞生物学》第04章 细胞膜与物质的跨膜运输

第四章 细胞膜与物质的跨膜运输

一、名词解释

1、生物膜 2、脂质体 3、双型性分子（兼性分子） 4、内在蛋白 5、外周蛋白 6、细胞外被 7、细胞连接 8、紧密连接 9、桥粒 10、间隙连接 11、主动运输 12、被动运输 13、载体蛋白 14、简单扩散 15、协助扩散（促进扩散） 16、通道蛋白 17、协同运输 18、配体门通道 19、电压门通道 20、有被小泡 21、钠—钾泵（Na+—K+ pump） 22、胞吞作用 23、胞吐作用 24、吞噬作用 25、胞饮作用 26、组成型胞吐作用 27、调节型胞吐作用



二、填空题

1、细胞膜的最显著特性是 和 。

2、细胞膜的膜脂主要包括 、 和 ，其中以 为主。

3、成熟的红细胞是研究细胞质膜的好材料，不仅没有细胞核，也没有 。

4、动物细胞间的连接主要有 、 、 和 四种形式。

5、细胞间隙连接的基本单位叫 ，由 组成，中间有一个直径为 nm的孔道。

6、参与锚定连接的骨架系统可分两种不同形式，与中间纤维相连的主要包括 ，与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括 。

7、根据物质运输方向与离子沿梯度的转移方向，协同运输又可分为 协同与 协同。

8、小分子物质通过 、 、 等方式进入细胞内，而大分子物质则通过 或 作用进入细胞内。



三、选择题

1、生物膜是指（ ）。

A、单位膜 B、蛋白质和脂质二维排列构成的液晶态膜

C、包围在细胞外面的一层薄膜 D、细胞内各种膜的总称

E、细胞膜及内膜系统的总称

2、生物膜的主要化学成分是（ ）。

A、蛋白质和核酸 B、蛋白质和糖类 C、蛋白质和脂肪

D、蛋白质和脂类 E、糖类和脂类

3、生物膜的主要作用是（ ）。

A、区域化 B、合成蛋白质 C、提供能量 D、运输物质 E、合成脂类

4、细胞膜中蛋白质与脂类的结合主要通过（ ）。

A、共价键 B、氢键 C、离子键 D、疏水键 E、非共价键

5、膜脂中最多的是（ ）。

A、脂肪 B、糖脂 C、磷脂 D、胆固醇 E、以上都不是

6、在电子显微镜上，单位膜为（ ）。

A、一层深色带 B、一层浅色带 C、一层深色带和一层浅色带

D、二层深色带和中间一层浅色带 E、二层浅色带和中间一层深色带

7、生物膜的液态流动性主要取决于（ ）。

A、蛋白质 B、多糖 C、类脂 D、糖蛋白 E、糖脂

8、膜结构功能的特殊性主要取决于（ ）。

A、膜中的脂类 B、膜中蛋白质的组成 C、膜中糖类的种类

D、膜中脂类与蛋白质的关系 E、膜中脂类和蛋白质的比例

9、从上皮细胞的顶端到底部，各种细胞表面连接出现的顺序是（ ）。

A、紧密连接→粘合带→桥粒→半桥粒 B、桥粒→半桥粒→粘合带→紧密连接

C、粘合带→紧密连接→半桥粒→桥粒 D、紧密连接→粘合带→半桥粒→桥粒

10、细胞内中间纤维通过（ ）连接方式，可将整个组织的细胞连成一个整体。

A、粘合带 B、粘合斑 C、桥粒 D、半桥粒

11、体外培养的成纤维细胞通过（ ）附着在培养瓶上。

A、粘合斑 B、粘合带 C、桥粒 D、半桥粒

12、在下列蛋白中，除（ ）外，都是粘合带所需要的。

A、跨膜蛋白 B、细胞内附着蛋白 C、肌动蛋白 D、中间纤维

13、有肌动蛋白参与的细胞连接类型是（ ）。

A、紧密连接 B、桥粒 C、粘合带 D、间隙连接

14、Na+-K+泵由α、β两个亚基组成，当α亚基上的（ ）磷酸化才可能引起α亚基构象变化，而将Na+泵出细胞外。

A、苏氨酸 B、酪氨酸 C、天冬氨酸 D、半胱氨酸

15、下列哪种运输不消耗能量（ ）。

A、胞饮 B、协助扩散 C、胞吞 D、主动运输



四、判断题

1、脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。（ ）

2、外在(外周)膜蛋白为水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。（ ）

3、哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和内膜体系，所以红细胞的质膜是最简单最易操作的生物膜。（ ）

4、连接子(connexon) 是锚定连接的基本单位。

5、上皮细胞、肌肉细胞和血细胞都存在细胞连接。（ ）

6、间隙连接和紧密连接都是脊椎动物的通讯连接方式。（ ）

7、桥粒和半桥粒的形态结构不同，但功能相同。（ ）

8、所有生物膜中的蛋白质和脂的相对含量都相同。（ ）

9、胞吞作用与胞吐作用是大分子物质与颗粒性物质的跨膜运输方式，也是一种主动运输，需要消耗能量。（ ）

10、协助扩散是一种不需要消耗能量、不需要载体参与的被动运输方式。（ ）

11、大分子物质及颗粒通常以膜泡方式运输，而小分子及离子往往以穿膜方式运输。（ ）

12、主动运输是物质顺化学梯度的穿膜运输，并需要专一的载体参与。（ ）

13、胞吞作用和胞吞作用都是通过膜泡运输的方式进行的，不需要消耗能量。（ ）



五、简答题

1、简述细胞膜的生理作用。

2、生物膜的基本结构

特征是什么？与它的生理功能有什么联系？

3、试比较单位膜模型与流动镶嵌模型的优缺点。

4、简述细胞膜的基本特性。

5、比较主动运输与被动运输的异同。



六、论述题

1、动物细胞连接主要有哪几种类型，各有何功能？

2、试论述Na+-K+泵的结构及作用机理。

3、如何理解“被动运输是减少细胞与周围环境的差别,而主动运输则是努力创造差别,维持生命的活力”?

七、翻译

1、细胞膜 2、细胞连接 3、细胞外被 4、生物膜

5、passive transport 6、active transport 7、endocytosis 8、exocytosis



第四章 参考答案



一、名词解释

1、生物膜 ：把细胞所有膜相结构称为生物膜。

2、脂质体：是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的而制备的人工膜。

3、双型性分子（兼性分子）：像磷子分子即含亲水性的头部、又含疏水性的尾部，这样的分子叫双性分子。

4、内在蛋白：分布于磷脂双分子层之间，以疏水氨基酸与磷脂分子的疏水尾部结合，结合力较强。只有用去垢剂处理，使膜崩解后，才能将它们分离出来。

5、外周蛋白：为水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，易分离。

6、细胞外被：细胞外被(cell coat)：又称糖萼，细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实际上是细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共价结合的寡糖链，是膜正常的结构组分，对膜蛋白起保护作用，在细胞识别中起重要作用。

7、细胞连接：细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞膜相互联系、协同作用的重要组织方式，在结构上常包括质膜下、质膜及质膜外细胞间几个部分，对于维持组织的完整性非常重要，有的还具有细胞通讯作用。

8、紧密连接：紧密连接是封闭连接的主要形式，普遍存在于脊椎动物体表及体内各种腔道和腺体上皮细胞之间。是指相邻细胞质膜直接紧密地连接在一起，能阻止溶液中的分子特别是大分子沿着细胞间的缝隙渗入体内，维持细胞一个稳定的内环境。

9、桥粒：又称点状桥粒，位于粘合带下方。是细胞间形成的钮扣式的连接结构，跨膜蛋白（钙粘素）通过附着蛋白（致密斑）与中间纤维相联系，提供细胞内中间纤维的锚定位点。中间纤维横贯细胞，形成网状结构，同时还通过桥粒与相邻细胞连成一体，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。

10、间隙连接：是动物细胞间最普遍的细胞连接，是在相互接触的细胞之间建立的有孔道的连接结构，允许无机离子及水溶性小分子物质从中通过，从而沟通细胞达到代谢与功

能的统一。

11、主动运输：物质逆浓度梯度或电化学梯度，由低浓度向高浓度一侧进行跨膜转运的方式，需要细胞提供能量，需要载体蛋白的参与。

12、被动运输：物质通过自由扩散或促进扩散，顺浓度梯度从高浓度向低浓度运输，运输动力来自运输物质的浓度梯度，不需要细胞提供能量。

13、载体蛋白：是一类膜内在蛋白，几乎所有类型的生物膜上存在的多次跨膜的蛋白质分子。通过与特定溶质分子的结合，引起一系列构象改变以介导溶质分子的跨膜转运。

14、简单扩散：物质直接通过膜由高浓度向低浓度扩散，不需要细胞提供能量，也没有膜蛋白的协助。

15、协助扩散（促进扩散）：物质在特异膜蛋白的“协助”下，顺浓度或电化学梯度跨膜转运，不需要细胞提供能量。特异蛋白的“协助”使物质的转运速率增加，转运特异性增强

16、通道蛋白：由几个蛋白亚基在膜上形成的孔道，能使适宜大小的分子及带电荷的溶质通过简单的自由扩散运动从膜的一侧到另一侧。

17、协同运输：通过消耗ATP间接提供能量，借助某种物质浓度梯度或电化学梯度为动力进行运输。

18、配体门通道：通道蛋白亚基在膜上形成的孔道，如果通过与一些信号分子（配体）结合后构象发生改变而导致孔道的开关，则这样的通道蛋白称为配体门通道。

19、电压门通道：通道蛋白亚基在膜上形成的孔道，如果通过细胞内外离子浓度产生膜电位，由膜电位发生变化控制开关，则这样的通道蛋白称为电压门通道。

20、有被小泡：大多数真核细胞都含有一种特殊类型的小泡，直径50~250nm，电镜下显示其细胞质面有毛状结构覆盖，因而称为有被小泡。有被小泡的一部分在高尔基复合体形成，负责细胞内细胞器间的物质传送；另一部分则来自细胞膜有被区的内陷，然后与膜分离而持续不断产生的，这些有被区被称为有被小窝。

21、钠—钾泵（Na+—K+ pump）：是动物细胞中由ATP驱动的将Na+输出到细胞外同时将K+输入细胞内的运输泵，实际上是位于细胞膜脂双分子层中的载体蛋白，是一种Na+/K+ATP酶，在ATP直接提供能量的条件下能逆浓度梯度主动转运钠离子和钾离子。

22、胞吞作用：细胞摄取大分子和颗粒性物质时，细胞膜向内凹陷形成囊泡，将物质裹进并输入细胞的过程。

23、胞吐作用：细胞排出大分子和颗粒性物质时，通过形成囊泡从细胞内部移至细胞表面，囊泡的膜与质膜融合，将物质排出细胞外的过程。

24、吞噬作用：大颗粒物质（如微生物、衰老死亡细胞及细胞碎片等）转运入胞内的作用。过程是：被吞噬的物质首先结合于细胞表面

，接着细胞膜逐渐内陷并将外来物质包围起来形成吞噬小泡并进入胞内，被吞噬的物质在细胞内消化降解，不能被消化的残渣被排出胞外或以残余小体的形式存留在细胞中。

25、胞饮作用：细胞对液体物质或细微颗粒物质的摄入和消化过程。过程是：细胞对这类物质进行转运时，由质膜内陷形成吞饮小泡，将转运的物质包裹起来进入细胞质，被吞物质被细胞降解后利用。大多数的真核细胞都能通过胞饮作用摄入和消化所需的液体物质和溶质。

26、组成型胞吐作用：所有真核细胞都有的、从高尔基体反面管网区分泌的囊泡向质膜流动并与质膜融合、将分泌小泡的内含物释放到细胞外的过程。此过程不需要任何信号的触发，除了给细胞外提供酶、生长因子和细胞外基质成分外，还为细胞膜提供膜整合蛋白和膜脂。

27、调节型胞吐作用：某些特化的细胞（如分泌细胞）产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去的过程。

二、填空题

1、流动性，不对称性；2、磷脂、糖脂、胆固醇，磷脂；3、内膜系统；4、紧密连接、桥粒和半桥粒、粘合带和粘合斑、间隙连接；5、连接子，6个亚基，1.5； 6、桥粒和半桥粒，粘合带和粘合斑斑。

7、简单扩散，协助扩散，主动运输，胞饮，吞噬。

8、同向，反向



三、选择题

1、E；2、D；3、A；4、E；5、C；6、D；7、C；8、B；9、A；10、C；11、A； 12、D；13、C；14、B；15、C。



四、判断题

1、√；2、×；3、√；4、×；5、×；6、×；7、×；8、√；9、√；10、×；11、√；12、×；13、×；



五、简答题

1、简述细胞膜的生理作用。

答案要点：（1）限定细胞的范围，维持细胞的形状。（2）具有高度的选择性，（为半透膜）并能进行主动运输使细胞内外形成不同的离子浓度并保持细胞内物质和外界环境之间的必要差别。（3）是接受外界信号的传感器，使细胞对外界环境的变化产生适当的反应。（4）与细胞新陈代谢、生长繁殖、分化及癌变等重要生命活动密切相关。

2、生物膜的基本结构特征是什么？与它的生理功能有什么联系？

答案要点：生物膜的基本结构特征：①磷脂双分子层组成生物膜的基本骨架，具有极性的头部和非极性的尾部的脂分子在水相中具有自发形成封闭膜系统的性质，以非极性尾部相对，以极性头部朝向水相。这一结构特点为细胞和细胞器的生理活动提供了一个相对稳定的环境，使细胞与外界、细胞器与细胞器之间有了一个界面；②蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中或结合于表

面，蛋白质的类型、数量的多少、蛋白质分布的不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜不同的特性与功能；这些结构特征有利于物质的选择运输，提供细胞识别位点，为多种酶提供了结合位点，同时参与形成不同功能的细胞表面结构特征。

3、试比较单位膜模型与流动镶嵌模型。

答案要点：

单位膜模型的主要内容：两暗一明，细胞共有，厚约7.5nm，各种膜都具有相似的分子排列和起源。

单位膜模型的不足点：⑴膜是静止的、不变的。但是在生命系统中一般功能的不同常伴随着结构的差异，这样共同的单位膜结构很难与膜的多样性与特殊性一致起来。⑵膜的厚度一致：不同膜的厚度不完全一样，变化范围在5—10nm。⑶蛋白质在脂双分子层上为伸展构型：很难理解有活性的球形蛋白怎样保持其活性，通常蛋白质形状的变化会导致其活性发生深刻的变化。

流动镶嵌模型的主要内容：脂双分子层构成膜的基本骨架，蛋白质分子或镶在表面或部分或全部嵌入其中或横跨整个脂类层。

优点：⑴强调膜的流动性：认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，细胞膜是由流动的脂类双分子层中镶嵌着球蛋白按二维排列组成的，脂类双分子层像轻油般的流体，具有流动性，能够迅速地在膜平面进行侧向运动；⑵强调膜的不对称性：大部分膜是不对称的，在其内部及其内外表面具有不同功能的蛋白质；脂类双分子层，内外两层脂类分子也是不对称的。

4、简述细胞膜的基本特性。

答案要点：细胞膜的最基本的特性是不对称性和流动性。细胞膜的不对称性是由膜脂分布的不对称性和膜蛋白分布的不对称性所决定的。膜脂分布的不对称性表现在：①膜脂双分子层内外层所含脂类分子的种类不同；②脂双分子层内外层磷脂分子中脂肪酸的饱和度不同；③脂双分子层内外层磷脂所带电荷不同；④糖脂均分布在外层脂质中。膜蛋白的不对称性表现在：①糖蛋白的糖链主要分布在膜外表面；②膜受体分子均分布在膜外层脂质中；③腺苷酸环化本科分布在膜内表面。

膜的流动性是由膜内部脂质分子和蛋白质分子的运动性所决定的。膜脂的流动性和膜蛋白的运动性使得细胞膜成为一种动态结构；膜脂分子的运动表现在①侧向扩散；②旋转运动；③摆动运动；④翻转运动；膜蛋白的分子运动则包括侧向扩散和旋转运动。

5、比较主动运输与被动运输的异同。

答案要点：①运输方向不同：主动运输逆浓度梯度或电化学梯度，被动运输：顺浓度梯度或电化学梯度；②是否需要载体的参与：主动运输需要载体参与，被动运输方式中，简单扩散不

需要载体参与，而协助扩散需要载体的参与；③是否需要细胞直接提供能量：主动运输需要消耗能量，而被动运输不需要消耗能量；④被动运输是减少细胞与周围环境的差别,而主动运输则是努力创造差别,维持生命的活力。



六、论述题

1、动物细胞连接主要有哪几种类型，各有何功能？

答案要点：细胞连接的类型：㈠封闭连接或闭锁连接：紧密连接；㈡锚定连接：1、与中间纤维相关的锚定连接：桥粒和半桥粒；2、与肌动蛋白纤维相关的锚定连接：粘合带和粘合斑；㈢通讯连接：间隙连接。

紧密连接是封闭连接的主要形式，普遍存在于脊椎动物体表及体内各种腔道和腺体上皮细胞之间。是指相邻细胞质膜直接紧密地连接在一起，能阻止溶液中的分子特别是大分子沿着细胞间的缝隙渗入体内，维持细胞一个稳定的内环境。紧密连接具有：1、形成渗漏屏障，起重要的封闭作用；2、隔离作用，使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能；3、支持功能。

桥粒：又称点状桥粒，位于粘合带下方。是细胞间形成的钮扣式的连接结构，跨膜蛋白（钙粘素）通过附着蛋白（致密斑）与中间纤维相联系，提供细胞内中间纤维的锚定位点。中间纤维横贯细胞，形成网状结构，同时还通过桥粒与相邻细胞连成一体，形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。半桥粒相当于半个桥粒，但其功能和化学组成与桥粒不同。它通过细胞质膜上的膜蛋白整合素将上皮细胞锚定在基底膜上, 在半桥粒中，中间纤维不是穿过而是终止于半桥粒的致密斑内。存在于上皮组织基底层细胞靠近基底膜处，防止机械力造成细胞与基膜脱离。

粘合带：又称带状桥粒，位于紧密连接下方，相邻细胞间形成一个连续的带状连接结构，跨膜蛋白通过微丝束间接将组织连接在一起，提高组织的机械张力。

粘合斑：细胞通过肌动蛋白纤维和整联蛋白与细胞外基质之间的连接方式，微丝束通过附着蛋白锚定在连接部位的跨膜蛋白上。存在于某些细胞的基底，呈局限性斑状。其形成对细胞迁移是不可缺少的。体外培养的细胞常通过粘着斑粘附于培养皿上。

间隙连接：是动物细胞间最普遍的细胞连接，是在相互接触的细胞之间建立的有孔道的连接结构，允许无机离子及水溶性小分子物质从中通过，从而沟通细胞达到代谢与功能的统一。

间隙连接在代谢偶联中的作用：使代谢物（如氨基酸、葡萄糖、核苷酸、维生素等）及第二信使（cAMP、Ca2+等）直接在细胞之间流通。间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用：在由具有电兴奋性的细胞构成的组织

中，通过间隙连接建立的电偶联对其功能的协调一致具有重要作用。间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中具有重要；间隙连接对细胞增殖的控制也有一定作用。

2、试论述Na+-K+泵的结构及作用机理。

答案要点：1、结构：由两个亚单位构成：一个大的多次跨膜的催化亚单位（α亚基）和一个小的单次跨膜具组织特异性的糖蛋白（β亚基）。前者对Na+和ATP的结合位点在细胞质面，对K+的结合位点在膜的外表面。2、机制：在细胞内侧，α亚基与Na+相结合促进ATP水解，α亚基上的一个天门冬氨酸残基磷酸化引起α亚基的构象发生变化，将Na+泵出细胞外，同时将细胞外的K+与α亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化将K+泵进细胞，完成整个循环。Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去磷酸化引起构象变化有序交替发生。每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+和泵进2个K+。

3、如何理解“被动运输是减少细胞与周围环境的差别,而主动运输则是努力创造差别,维持生命的活力”?

答案要点: 主要是从创造差异对细胞生命活动的意义方面来理解这一说法。主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器,并且能够逆浓度梯度或电化学梯度。这种运输对于维持细胞和细胞器的正常功能来说起三个重要作用:① 保证了细胞或细胞器从周围环境中或表面摄取必需的营养物质,即使这些营养物质在周围环境中或表面的浓度很低;② 能够将细胞内的各种物质,如分泌物、代谢废物以及一些离子排到细胞外,即使这些物质在细胞外的浓度比细胞内的浓度高得多; ③能够维持一些无机离子在细胞内恒定和最适的浓度,特别是K+、Ca2+和H+的浓度。概括地说，主动运输主要是维持细胞内环境的稳定,以及在各种不同生理条件下细胞内环境的快速调整, 这对细胞的生命活动来说是非常重要的。

七、翻译

1、cell membrane 2、 cell junction 3、cell coat 4、biomembrane

5、被动运输 6、主动运输 7、胞吞作用 8、胞吐作用