第六章生物讲义膜的结构与功能
生物膜的结构与功能课件
生命的基本单位 —— 细胞
1. 基本概念
信号分子（配体）：细胞外能作用于细胞的有生 物活性的化学物质统称信号分子或配体，如：激素、 神经递质、抗原、药物等。 受体：是细胞的一种生物大分子，能选择性地 识别外来信号分子，并与之结合而产生继发信号， 在细胞内启动一系列过程从而引发相应的生物学效 应。 信号转导： 指外界信号与细胞表面受体作用，通过影响细 胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反应的一 系列过程。
细胞区域化
生命的基本单位 —— 细胞
（二）调节运输
某些物质可以“自由通透”
某些物质出入细胞的障碍
生命的基本单位 —— 细胞
简单扩散
被动运输 穿膜运输 运输方式 膜泡运输 胞吐作用 胞吞作用 主动 运 输 协助扩散
穿膜运输——小分子、离子的运输
简单扩散simple diffusion
高浓度
协助扩散facilitated diffusion
转运蛋白质 （跨膜蛋白） 通道蛋白：形成贯穿脂双层之间的 通道。 载体蛋白：与特定溶质结合改变构 象使溶质穿越细胞膜。
高浓度
通道蛋白
低浓度
协助扩散
高浓度
载体蛋白
低浓度
• 协助扩散：凡借助于转运蛋白的帮助，不消耗 能量，物质顺浓度梯度的转运方式称协助扩散。
低浓度
脂溶性物质如苯、醇、甾类激素以及O2、 N2等容易穿过质膜；
某些极性分子(如水、尿素、甘油、CO2等)， 因不带电荷，分子小，能较易穿过质膜运输； 带电荷离子，不论大小均不能以简单扩散 方式进出细胞。 大的不带电荷的分子，如葡萄糖、蔗糖、 氨基酸和核苷酸等，不能以简单扩散方式进出 细胞。
糖 P O (Gal) O 糖 (Gal) CH3
生物膜的结构与功能的关系分析
生物膜的结构与功能的关系分析生物膜是一种由生物体细胞形成的基本结构，其主要功能是维持和调节细胞内外环境的物质交换和信号传递。
生物膜的结构和功能密切相关，正常细胞功能的实现和维持需要依靠完整的生物膜结构和功能。
一、生物膜的结构特点生物膜主要由磷脂双层、膜蛋白和糖蛋白组成。
其中磷脂双层是生物膜的主体结构，其特点是疏水性和疏水性，可形成不同的结构。
膜蛋白和糖蛋白则在磷脂双层上分布，起到通道、传输、识别和信号传递等功能。
二、生物膜的功能特点1. 细胞保护生物膜能够防止细胞内外环境发生剧烈变化时细胞受到损害，同时还可以阻止有害物质进入细胞内部，保护细胞正常功能的发挥。
2. 物质交换生物膜还是细胞内外物质交换的重要通道，不同的膜蛋白和糖蛋白在此发挥不同的功能，如离子泵、离子通道、钠共转运体等，在维持细胞内外物质平衡和正常代谢过程中非常重要。
3. 信号转导生物膜上的多种蛋白分子能够接收、传递、识别和处理多种信号，包括激素、神经递质、生长因子等多种生物活性物质，使细胞能够进行有效的内部信号传递和调节，以及与外部环境之间的信息交换和响应。
三、生物膜结构和功能的相互作用生物膜的结构特点和功能特点是相互作用的，结构的变化或缺陷会直接影响功能的发挥和细胞的正常运作。
比如说，磷脂双层中的疏水性作用是维持其稳定性和完整性的必要条件，一旦磷脂双层发生疏水性的改变，细胞内外物质的交换和信号的传递都会受到影响，导致细胞发生异常。
另外，膜蛋白和糖蛋白的表达和分布也会受到细胞内环境和外部环境的影响，进而影响膜蛋白和糖蛋白的功能和信号传递的效果。
因此，在相关研究领域，针对生物膜结构和功能的相互作用的研究是非常重要的。
目前的研究主要集中在对生物膜组成和形态学的了解，以及对膜蛋白和糖蛋白功能强度和空间结构的分析等方面。
其中，开发新的生物材料和仿生技术是研究领域的新热点，可以为生物膜的分子机理和细胞生理学研究提供有力的支持和推动。
总之，生物膜是生物体细胞和外部环境的重要接口和调节中心，其结构和功能特点相互作用，维持着正常的细胞生理状态和机能。
生物膜的结构与功能
生物膜的结构与功能生物膜是生物体内外的一种薄膜状结构，由生物大分子聚集而成。
它在维持生物体内外环境稳定、免受外界环境变化等方面起着重要作用。
本文将从生物膜的结构和功能两方面进行论述。
一、生物膜的结构生物膜的结构主要由脂质双分子层、蛋白质和其他分子组成。
1. 脂质双分子层：脂质双分子层是生物膜的基本结构单元，由磷脂分子构成。
磷脂分子有亲水头部和疏水尾部，因此它们排列成双分子层，使亲水头部面朝水相，尾部面朝膜内。
这样的排列形式实现了膜的隔离和包裹功能。
2. 蛋白质：蛋白质是生物膜中的重要组成部分，可以分为固定蛋白和浮游蛋白。
固定蛋白通过与脂质双分子层相互作用，稳定膜的结构。
浮游蛋白能够在膜上自由运动，并参与信号传递、物质转运等生物过程。
3. 其他分子：除了脂质双分子层和蛋白质外，生物膜还含有一些其他分子，如糖类和胆固醇。
这些分子在生物膜中发挥着重要的生理功能，比如参与细胞识别和信号传导过程。
二、生物膜的功能生物膜具有多种功能，包括隔离、选择性通透、信号传导和细胞识别等。
1. 隔离功能：生物膜通过脂质双分子层的排列形式，将细胞内外环境隔离开来，维持细胞内外环境的稳定。
这种隔离功能保护了细胞的内部结构和功能，使细胞能够在相对稳定的环境中进行生命活动。
2. 选择性通透功能：生物膜具有选择性通透的特性，通过脂质双分子层和蛋白质通道控制物质的进出。
这种选择性通透性使得细胞可以对外界环境做出响应，实现物质的吸收、排泄和交换等生物过程。
3. 信号传导功能：生物膜中的蛋白质和其他分子能够与外界信号相互作用，传递信号到细胞内部，并参与细胞的信号传导过程。
这种信号传导功能使得细胞能够感知和响应外界环境的变化，从而适应不同的生理和生化条件。
4. 细胞识别功能：由于生物膜上的糖类和蛋白质的特异性识别性质，细胞能够通过与其他细胞和分子进行识别和交互，实现细胞间的相互作用和组织形成。
细胞识别功能在生物体内的发育、免疫和疾病等方面起着重要作用。
生物薄膜的结构与功能
生物薄膜的结构与功能生物薄膜是一种非常普遍的生物分子组织形式，存在于生物体内的各种细胞、器官和组织中。
它们扮演着调节细胞内外环境、细节通讯、传递物质等各种重要生物学功能，是生物体内多种生命现象的基础之一。
本文将从其结构和功能两个方面来介绍生物薄膜的相关知识。
一、结构1. 基本构成生物薄膜由脂质分子、蛋白质和糖类等生物分子组成。
其中，脂质是构成细胞膜主要成分之一，通常由甘油三酯、脂肪酸和胆固醇等成分组成。
蛋白质分子则主要发挥各种生物功能，如细胞信号传递、受体和嵌膜酶等。
糖类是生物膜的重要支架，有助于生物分子形成稳定的空间结构。
2. 膜层结构生物薄膜有一个双层结构，由两个相互平行的脂质分子层构成。
其中，每个脂质分子层由多种类型的脂质和蛋白质组成，它们的比例和空间位置对于膜的性质和功能起着至关重要的作用。
它们的排列方式也会影响膜的通透性、稳定性等方面的性质。
3. 膜蛋白生物薄膜中存在多种类型的膜蛋白，如质子泵、离子通道、传感器和酶等。
这些蛋白质是生物薄膜上最重要的组成部分之一，发挥着多种生物学功能。
4. 生物膜尺寸和形态生物膜的尺寸和形态对于细胞组织和各种器官的形态有着至关重要的影响。
它们的形态由膜内脂质和膜蛋白的数量和排布决定。
二、功能1. 分担压力生物薄膜是细胞和器官的外壳，具有分担压力的作用。
它们能够承受来自环境的各种压力，维持细胞内外环境的平衡，将外界物质转移到细胞内部。
2. 保护生物薄膜对于许多外来的有害微生物和化学物质具有强大的保护作用。
膜蛋白和糖类分子能够防止病原体侵入及各种有害物质对细胞的侵蚀。
3. 传递生物薄膜能够传递细胞内和细胞外的信息，如收集外部信号、细胞间相互传递等。
膜蛋白通常通过细胞的交互作用和与生物物质的互动物质沟通，这种互动能够发挥多种复杂的生物学功能。
4. 能量转换生物薄膜通过质子泵等通道将物质转换成能量，这也是人体维持活性所必须的。
质子泵是生物薄膜中非常重要的一种膜蛋白，它能够分离质子，并且在反应链中发挥重要的作用。
第六章 生物膜的结构与功能
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膜的分子组成
生物膜由蛋白质和极性脂质组成，少量的碳水化合物也是糖蛋白或糖脂 的一部分。 蛋白质和脂类的相对比例因不同的膜而不同，反映着膜生物作用的广泛 性。神经元的髓鞘主要由脂类构成，为一种电子绝缘体。但细菌、线粒体、 叶绿体的膜上由许多酶催化的代谢过程发生，含有的蛋白比脂类要多。特化 的脊椎动物视网膜杆状细胞90%以上的膜蛋白是光吸收蛋白视紫红质。特化 较低的红细胞质膜约含20种含量较高的蛋白及十几种较少的蛋白，其中多数 的蛋白为运输载体。有些膜蛋白还与一个或多个膜脂分子共价结合，后者可 能形成一种疏水的稳定体系以保证蛋白质存在于膜中。 膜脂组成因不同的物种、不同的细胞和不同的细胞器而不同。
鞘糖脂
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磷脂酰肌醇
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2.4
生物膜的分子结构模型
• 1899年Overton在研究细胞通透性时发现， 脂溶性物质容易透过细胞，而水溶性物 质透入细胞十分缓慢，从而认为细胞表 面存在由脂质和胆固醇类物质构成的细 胞膜。 • 形成蛋白质-脂质-蛋白质的“三夹板” 式结构。
第六章 生物膜 的结构与功能
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第四章
生物膜
• 生物的基本结构和功能单位是细胞，任 何细胞都以1层薄膜（厚度约6～10nm） 将其内含物与环境分开，这层膜称细胞 膜或外周膜。
•
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• 此外大多数细胞中还有许多内膜系统， 它们组成具有各种特定功能的亚细胞结 构和细胞器。 • 例如，细胞核、线粒体、内质网、溶酶 体、高尔基体、过氧化物酶体等，在植 物细胞中还有叶绿体等。
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高考生物一轮复习讲义—细胞膜的结构和功能(新人教版)
高考生物一轮复习讲义—细胞膜的结构和功能（新人教版）课标要求概述细胞都由细胞膜包裹，细胞膜将细胞与外界环境分隔开，能控制物质进出细胞，并参与细胞间的信息交流。
考点一细胞膜的功能1．细胞膜：也称质膜，是细胞的边界。
2．功能源于必修1 P40“问题探讨”：鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液，用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
这种鉴别动物细胞是否死亡的方法叫作“染色排除法”。
1．植物细胞的边界是细胞壁吗？提示任何细胞的边界都是细胞膜，细胞壁有全透性，不能控制物质进出细胞。
2．如图是细胞间的三种信息交流方式，据图分析回答：(1)图中物质或结构的名称：①受体；②信号分子；③胞间连丝。
(2)植物细胞间的胞间连丝、人体内胰岛素的作用过程、精子和卵细胞之间的识别和结合分别属于上面的哪种方式？提示分别属于图C、图A、图B所代表的方式。
(3)图中受体的化学本质是什么？受体和信号分子的结合有没有特异性？提示受体的化学本质是糖蛋白，受体和信号分子的结合具有特异性。
(4)是否所有信号分子的受体都在细胞膜上？并说明理由。
提示不是，有些小分子如脂溶性的信号分子(如性激素)的受体在细胞内部。
(5)细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的结构吗？并说明理由。
提示不是，如高等植物细胞间通过胞间连丝进行信息交流时不需要细胞膜上的受体。
1．如图是细胞膜部分功能模式图。
据图分析，下列说法不正确的是()A．功能①在生命起源过程中具有关键作用B．功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利C．胰岛素调控生命活动可用图中③表示D．相邻的高等植物细胞可通过功能④进行信息交流答案 B解析功能①是指细胞膜具有将细胞与外界环境分隔开的功能，在生命起源过程中具有关键作用，A正确；进入细胞的物质对细胞不一定都有利，B错误；③表示细胞膜上的受体与相应的信号分子结合完成信息传递的过程，胰岛素调控生命活动可用图中③表示，C正确；相邻的高等植物细胞可通过功能④(如胞间连丝)进行信息交流，D正确。
生物膜的结构与功能
生物膜的结构与功能生物膜是生物体内普遍存在的一种特殊结构，它在细胞内外表面形成一层包裹，并承担着多种重要的生物功能。
生物膜的结构与功能对于生命体的正常运作和生物学过程的发生起着至关重要的作用，下面将对生物膜的结构与功能进行探讨。
一、生物膜的结构生物膜的结构主要由脂质双层、蛋白质以及其他生物大分子组成。
1. 脂质双层脂质分子是构成生物膜的基本成分之一。
生物膜的脂质双层由两层疏水性的脂质分子排列形成，脂质分子的亲水性头部朝向胞浆的内部和外部环境，而疏水性烃尾则面对面相互靠拢，形成稳定的屏障状结构。
2. 蛋白质蛋白质是生物膜的另一个重要组成部分。
它们通过嵌入在脂质双层中或者与脂质双层的头部相连接，参与了许多生物膜的关键功能。
蛋白质在生物膜中扮演着多种角色，如通道蛋白、受体蛋白、酶等，通过这些功能性蛋白质，生物膜能够实现信号传导和物质运输等重要功能。
3. 其他生物大分子除了脂质和蛋白质外，生物膜还含有其他生物大分子，如碳水化合物和核酸。
这些分子通过与脂质双层和蛋白质的相互作用，共同参与了生物膜的结构和功能。
二、生物膜的功能生物膜具有多种重要的生物学功能，下面将着重介绍其中的几个关键功能。
1. 分隔与保护作为生物体内外表面的屏障，生物膜具有分隔细胞内外环境的作用。
它能够控制物质和能量的交换，起到一定程度上的保护作用，维护细胞内环境的稳定性。
2. 选择性通透性生物膜具有选择性通透性，可以选择性地允许物质的通过，实现细胞内外物质交换和调节。
这是通过脂质双层和蛋白质通道等结构的协同作用实现的。
3. 信号传导生物膜上的蛋白质和其他生物大分子参与了众多信号传导的过程。
它们能够感知外界刺激，并将信号传递到细胞内部，触发相应的生物学反应。
4. 细胞黏附和识别生物膜上的蛋白质和碳水化合物参与了细胞间的黏附和识别。
这对于细胞结构的建立、细胞间相互的识别以及组织器官的形成和功能的实现起着重要作用。
5. 膜转运生物膜通过蛋白质通道和膜转运蛋白等结构，实现物质的跨膜转运。
生物膜的结构与功能
2. 物质的跨膜运输（transport）
生物膜既要防止细胞与环境之间以及细胞内各房室之间的物质自由混合，又 要维持各区间物质有控制地交流。
精选课件
8
3. 能量转换（energy conversion）
a. 线粒体 c.“能势膜”
b. 叶绿体
精选课件
9
c.“能势膜” 示例
精选课件
10
4. 细胞识别（cell recognition）
二酰甘油糖基化产物
神经酰胺糖基化产物
精选课件
25
甘油糖脂
精选课件
糖鞘脂
26
甘油糖脂
(A) MGDG (monogalactosyl diacylglycerol, 单半乳糖二酰基甘油).
(B) DGDG (digalactosyl diacylglycerol, 双半乳糖二酰基甘油).
(C) SQDG (sulfoquinovosyl diacylglycerol, 6-磺基-D-异鼠李糖二 酰基甘油). 叶绿体被膜和类囊体膜中含量较高。
6
事实上，除了生物膜的区隔化之 外，细胞中还有其他的机制使生 理途径在空间上隔离开来。
Spatial distribution of RNA polymerase (RNAP) in 精Es选c课he件richia coli. (A) Under fast growth, distinct foci of GFP- 7 labeled RNAP can be seen. (B) Upon rifampicin treatment, RNAP distribution becomes more homogenous. Trends Genet. 2014 Jul;30(7):287-97
生物膜的结构与功能课件
内生长和繁殖。
05
生物膜的研究进展
生物膜的结构研究
生物膜的组成
生物膜主要由脂质分子和蛋白质分子组成，这些分子通过相互作 用形成有序的结构。
生物膜的厚度
生物膜的厚度一般在5-10纳米之间，不同部位的膜厚度略有差 异。
生物膜的流动性
生物膜具有一定的流动性，脂质分子和蛋白质分子可以在膜中移 动。
生物膜的功能研究
生物膜的结构与功能 课件
xx年xx月xx日
• 生物膜的概述 • 生物膜的结构 • 生物膜的功能 • 生物膜与疾病 • 生物膜的研究进展
目录
01
生物膜的概述
生物膜的定义
生物膜
是指细胞膜和细胞内各个由膜围绕而 成的细胞器，包括线粒体、高尔基体 、内质网、溶酶体、叶绿体、过氧化 物酶体等。
细胞膜
细胞器膜
磷脂双分子层构成了生物膜的 基本骨架，为膜蛋白提供锚定 点和活动空间。
膜蛋白
膜蛋白是生物膜的主要成分之一，具有多种功能，如运输、信号转导和能量转换等 。
膜蛋白分为嵌入型、跨膜型和附着型三种类型，它们以不同的方式插入到磷脂双分 子层中。
膜蛋白的分布和数量对生物膜的功能具有重要影响，不同的膜蛋白可以分布在细胞 膜的不同区域。
心力衰竭
心脏瓣膜上的生物膜感染可能导致心脏瓣膜功能 失调，引发心力衰竭。
血栓形成
生物膜可促进血栓的形成，增加心血管事件的风 险。
生物膜与肿瘤
肿瘤转移
01
肿瘤细胞可形成生物膜，促进肿瘤的转移和扩散。
耐药性
02
肿瘤细胞形成的生物膜可增强其耐药性，降低化疗和放疗等治
疗的疗效。
免疫逃逸
03
生物膜能够保护肿瘤细胞免受免疫系统的攻击，使其得以在体
高中生物细胞膜的结构与功能课件
高中生物细胞膜的结构与功能课件
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高中生物细胞膜的结构与功能课件
目录
细胞膜的组成
细胞膜的功能
细胞膜的特性
细胞膜的生理意义
细胞膜的组成
1
细胞膜的组成
磷脂双分子层
构成细胞膜的基本骨架
磷脂分子具：有亲水的头部和疏水的尾部
细胞膜的组成
糖类
与蛋白质结合形成糖蛋白
位于细胞膜的外表面
细胞膜的功能
保护细胞
维持细胞内部环境的稳定
防止有害物质进入细胞内部
细胞膜的功能
物质运输
主动运输：需要消耗能量，如钠离子进入神经细胞
被动运输：不需要消耗能量，如葡萄糖进入红细胞
胞吞和胞吐：大分子物质进出细胞的方式，如抗体进入浆细胞
细胞膜的功能
信息传递
通过信号分子传递信息：如肾上腺素引起心率加快
受体蛋白识别信号分子：如胰岛素受体识别胰岛素
细胞膜的生理意义
4
细胞膜的生理意义
维持细胞的正常生理活动
保证细胞内：部环境的稳定和物质交换的顺利进行
保护细胞不受外界环境的影响：如机械损伤、化学腐蚀等
细胞膜的生理意义
参与细胞间的信息交流和物质交换
通过信号分子传递信息：参与细胞间的信息交流和物质交换，如神经递质释放和神经递质的受体结合等
细胞膜的功能
能量转换
光合作用：叶绿体膜将光能转化为化学能
呼吸作用：线粒体膜将化学能转化为ATP中的能量
细胞膜的特性
选择透过性
细胞膜只允许某些物质通过：不允许其他物质通过
维持细胞内部环境的相对稳定
细胞膜的特性
Байду номын сангаас
流动性
构成细胞膜：的磷脂分子和蛋白质分子是可以流动的
《细胞膜的结构与功能》 讲义
《细胞膜的结构与功能》讲义一、细胞膜的概述细胞，作为生命的基本单位，被一层薄薄的膜所包裹，这就是细胞膜。
细胞膜就如同细胞的“城墙”，将细胞内的世界与外界环境分隔开来，同时又承担着至关重要的交流与运输任务。
二、细胞膜的结构（一）磷脂双分子层细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层。
磷脂分子一头亲水，一头疏水。
亲水的头部朝向细胞内外的水环境，疏水的尾部则相互靠近，形成了一个稳定的双层结构。
这就像一个夹心饼干，两层磷脂分子的亲水头部朝外，疏水尾部朝内。
（二）蛋白质镶嵌在磷脂双分子层中的蛋白质，如同“哨兵”和“搬运工”。
有的蛋白质贯穿整个磷脂双分子层，称为贯穿蛋白；有的则部分镶嵌在膜上，称为镶嵌蛋白。
这些蛋白质具有多种功能，比如作为运输物质的载体、接受和传递信号的受体、催化化学反应的酶等。
（三）糖类细胞膜表面还有糖类分子，它们与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂。
这些糖类就像细胞的“身份标识”，能够帮助细胞识别外界的物质和其他细胞。
三、细胞膜的功能（一）分隔作用细胞膜将细胞内部与外部环境分隔开，形成了一个相对稳定的细胞内环境。
使得细胞内的各种生化反应能够有条不紊地进行，不受外界环境的干扰。
（二）物质运输1、被动运输包括简单扩散和协助扩散。
简单扩散就像水流一样，小分子物质如氧气、二氧化碳等，从浓度高的一侧自发地向浓度低的一侧扩散，不需要消耗能量。
协助扩散则需要借助膜上的通道蛋白或载体蛋白，比如水分子通过水通道蛋白进出细胞。
2、主动运输某些物质如离子、葡萄糖等，从低浓度一侧向高浓度一侧运输，需要消耗能量，并且依赖于膜上的载体蛋白。
这就像是逆水行舟，需要用力“划船”才能前进。
（三）信息交流细胞可以通过细胞膜上的受体蛋白接收外界的信号，如激素、神经递质等。
这些信号分子与受体结合后，会引起细胞内的一系列反应，从而调节细胞的生命活动。
（四）免疫功能细胞膜上的某些蛋白质能够识别和抵御外来的病原体，起到免疫防御的作用。
四、细胞膜的流动性和选择透过性（一）流动性细胞膜不是僵硬不变的，而是具有一定的流动性。
【课外阅读】生物膜的结构与功能1
生物膜的结构与功能生物膜是细胞和各种细胞器表面所包裹的一层极薄的膜系结构，是具有高度选择性的半透性屏障。
包括细胞质膜（细胞膜）、线粒体膜、内质网膜、高尔基复合体膜、溶酶体膜及核膜等。
在电镜下，各种生物膜结构非常相似。
生物膜除起物理屏障外，其主要功能有：物质转运功能；信息分子识别和信息传递；能量转换等。
生物膜的基本结构一、生物膜的化学组成包括脂类、蛋白质和少量的糖类，水及金属离子。
（一）脂类包括磷脂（主）、胆固醇和糖脂。
不同生物膜脂类的种类和含量差异较大，各种脂类物质分子结构不同，但有一共同的结构特点即其分子有两部分组成，即亲水的极性基团（头）和疏水的非极性基团（尾），膜脂的这种特性使其在膜中排列具有方向性，对形成膜的特殊结构有重要作用。
（二）蛋白质细胞内20-25%的蛋白质与膜结构相联系，根据它们在膜上的定位可分为膜周边蛋白质和膜内在蛋白质（图）：（1）外周蛋白质：分布在膜外表面，不深入膜内部。
它们通过静电力或范德华力与膜脂连接。
这种结合力弱，容易被分离出来，只要改变介质的PH、离子强度或鏊合计便可将其分离出来。
约占膜蛋白的20-30%。
（2）内在蛋白：分布在膜内，有的插入膜中，有的埋在膜内，有的贯穿整个膜，有的一端两端暴露于膜外侧，或两端暴露，称跨膜蛋白。
内在蛋白通过疏水键与膜脂比较牢固结合，分离较困难，只有用较剧烈的条件如：去垢剂、有机溶剂、超声波等才能抽提出来，因为它们具有水不溶性，除去萃取剂后又可重新聚合成不溶性物质。
占70-80%。
（三）糖生物膜中的糖以寡糖的形式存在，通过共价键与蛋白形成糖蛋白，少量还可与脂类形成糖脂。
糖蛋白中的糖往往是膜抗原的重要部分，如决定血型A、B、O抗原之间的差别，只在于寡糖链末端的糖基不同。
糖基在细胞互相识别和接受外界信息方面起重要作用，有人把糖蛋白中的糖基部分比喻为细胞表面的天线。
二、生物膜的结构特点（一）生物膜的结构模型是脂质双层流动镶嵌模型1972年提出的流动镶嵌模型受到广泛的支持。
第六章 生物膜的结构与功能
生物膜上糖类
细胞外被(糖萼)—质膜外的一层糖残基形成
(二)生物膜结构的几个主要特征
1,膜组分在脂双层两侧分布的不对称性 膜蛋白的不对称性 膜脂的不对称性 膜糖不对称——多分布质膜外侧 膜组分在脂双层两侧分布的不对称性,保证了膜 功能的方向性. 2,生物膜的流动性 生物膜的流动性包括:膜脂,膜蛋白的运动状 态(有时也称"运动性") ——是生物膜的主要结构特征.
细胞外侧
寡聚糖类
细胞内侧
内嵌蛋白 外周蛋白
流动镶嵌模型结构要点
1,主体是极性的脂质双分子层 脂质双分子层 2,流动性 , 3,不对称性 , 4,生物膜中分子间作用力 主要3种:静电力,疏水力和范德华力 即脂质分子之间或蛋白质与蛋白质之间或蛋白质 与脂质之间无共价结合. 与脂质之间无共价结合.
第三节 生物膜的物质运送功能
了解"区域化"的概念P164
第二节
生物膜的化学组成和结构
一,生物膜的组成 蛋白质(包括酶),约占50% 蛋白质 脂类(主要是磷脂,糖脂,胆固醇,占40%) 脂类 糖(多以糖蛋白和糖脂存在)2-10% 不同生物膜的成分比例有很大差异 一般膜的功能越复杂其膜蛋白的种类和含量越 多.如线粒体内膜
(一)膜脂质
脂 双 分 子 层 内嵌膜蛋白
膜蛋白的功能
膜蛋白参与物质代谢(酶蛋白) 物质传送(转运蛋白,通道蛋白) 细胞运动(鞭毛等) 细胞的形态(膜骨架) 信息的接受与传递(受体蛋白) 支持与保护均有重要意义
(三)糖类
膜糖蛋白和膜糖脂 糖蛋白和糖脂与细胞的抗原结构,受体, 细胞免疫反应,细胞识别,血型及细胞癌 变等均有密切关系
CH (CH2)12 CH3
R
脂肪酸 酰基
《细胞膜的结构与功能》 讲义
《细胞膜的结构与功能》讲义一、引言细胞，是生命的基本单位，而细胞膜就如同细胞的“边界卫士”，将细胞内部与外界环境分隔开来。
细胞膜不仅在维持细胞的完整性和稳定性方面起着关键作用，还在细胞与外界环境的物质交换、信息传递等过程中扮演着重要角色。
接下来，让我们深入了解一下细胞膜的结构与功能。
二、细胞膜的化学组成细胞膜主要由脂质、蛋白质和少量的糖类组成。
脂质是细胞膜的基本骨架，其中磷脂是最主要的成分。
磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部，这种特殊的结构使得它们在水环境中能够自发地形成双层结构，就像一个“夹心饼干”，亲水头朝外，疏水头朝内，从而构成了细胞膜的基本框架。
蛋白质则镶嵌、贯穿或附着在磷脂双分子层中。
这些蛋白质具有多种功能，有的作为运输通道，帮助物质进出细胞；有的作为受体，接收外界的信号；还有的具有催化作用，参与细胞内的化学反应。
糖类通常与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，它们分布在细胞膜的外表面，如同“身份标识”，在细胞识别、免疫反应等过程中发挥着重要作用。
三、细胞膜的结构模型目前被广泛接受的细胞膜结构模型是流动镶嵌模型。
该模型认为，细胞膜中的磷脂和大多数蛋白质分子都能够运动，使得细胞膜具有一定的流动性。
这种流动性对于细胞的生命活动至关重要。
例如，在细胞摄取外界物质时，细胞膜可以通过变形将物质包裹进来；在细胞间的信息传递过程中，受体蛋白能够快速地移动与信号分子结合。
同时，细胞膜的流动性也是一个动态平衡的过程，受到多种因素的调节和控制，以保证细胞膜的稳定性和功能的正常发挥。
四、细胞膜的功能1、分隔与保护细胞膜将细胞内部与外界环境分隔开，形成一个相对稳定的内部环境，使细胞内的各种生化反应能够有序进行。
同时，细胞膜还能够阻挡外界有害物质的进入，保护细胞不受损害。
2、物质运输细胞需要不断地与外界进行物质交换，以获取营养物质和排出代谢废物。
细胞膜在这一过程中起着关键的控制作用。
简单扩散是一种被动运输方式，一些小分子物质如氧气、二氧化碳等可以直接通过细胞膜的磷脂双分子层，从高浓度一侧向低浓度一侧扩散。
《 细胞膜的结构和功能》精品课件
不可
不易
细胞代谢产生
废物
可
（CO2、尿素等）
不需要、有害的物质（如细菌、病毒等）
1.1 细胞膜的功能
➢ 进行细胞间的信息交流
① 细胞分泌化学物质间接传递信息
受体 信号分子
内分泌细胞分泌的激素（如胰岛素）， 随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜 表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。
受体
化学本质：糖蛋白、糖脂 作用：接受激素等化学物质信号 特点：专一性（一种受体只能识别 一种或者一类物质）
× 胞有害的物质则不能进入。（ ） × （3）向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。（ ）
4.1 概念检测
2. 细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。下列相关叙述错误的是（B ）
A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜 B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜 C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能 D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
科学方法
提出假说
细胞膜结构模型的探索过程，反映了提出假说这一科学方 法的作用。科学家首先根据已有的知识和信息提出解释某一生 物学问题的一种假说，再用进一步的观察与实验对已建立的假 说进行修正和补充。一种假说最终被接受被否定，取决于它是 否能与以后不断得到的观察和试验结果相吻合。
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4. 流动镶嵌模型的基本内容
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科学探索永无止境： 是科学家在继承与不断修正过程中建立并完善，主要有科研探索 的精神、科学思维方法（归纳法、提出假说法）以及技术手段支持
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4.1 概念检测
1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确
× （1）构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。（ ）
生物化学教案：生物膜的结构与功能
生物化学教案：生物膜的结构与功能生物膜的结构与功能引言：生物膜是细胞的基本组成部分之一，它在维持细胞内外环境稳定、物质运输和信号传导等方面起着重要作用。
本文将重点介绍生物膜的结构和功能，并深入探讨其在细胞生物化学中的关键作用。
一、生物膜的结构1.1 磷脂双分子层生物膜主要由磷脂双分子层构成，其特点是两层磷脂分子以疏水性脂肪酸基团相向排列，亲水性磷头基团相对外露。
这种特殊的排列方式可以形成一个可渗透的屏障，有效隔离了细胞内外环境。
1.2 弱相互作用力磷脂双分子层中的疏水性脂肪酸基团之间是通过弱相互作用力维持在一起的。
这种弱相互作用力包括范德华力、静电作用力和氢键等，能够使磷脂双分子层保持结构的稳定性和柔韧性。
1.3 胆固醇的作用胆固醇是生物膜中重要的组分之一，它能够插入磷脂双分子层中，增强膜的稳定性和流动性。
胆固醇还可以调节膜的流动性，使其适应细胞内外环境的变化。
二、生物膜的功能2.1 分隔和保护细胞生物膜可以将细胞内外环境分隔开来，保护细胞免受外界有害物质的侵害。
它还能够控制物质进出细胞，选择性地运输离子、营养物质和代谢产物等。
2.2 细胞信号传导生物膜是细胞信号传导的重要平台，通过膜上的受体和信号分子相互作用，触发一系列的信号转导通路。
这些信号转导通路能够调控细胞的生长、分化和凋亡等重要生理过程。
2.3 质子泵和电导通生物膜上存在着多种质子泵和离子通道，它们能够主动地转运溶质和离子，维持细胞内外溶液的浓度差和电位差。
这种浓度差和电位差是维持细胞生存和功能发挥的基础。
2.4 参与细胞黏附和运动生物膜具有黏附的能力，可以使细胞牢固地附着在基质上。
此外，生物膜还能够通过细胞骨架和细胞运动蛋白的相互作用，参与细胞的运动和迁移过程。
三、生物膜在药物输送中的应用生物膜作为细胞的外包装，其独特的结构和功能使得它成为药物输送领域的重要研究对象。
研究人员通过修改生物膜的构成和性质，设计出了各种各样的纳米载体，用于将药物准确地送达目标细胞或组织。
生物膜的结构与功能的生物物理学研究
生物膜的结构与功能的生物物理学研究生物膜是一种生物学中的基本结构，广泛存在于生物体内或周围的各种环境中。
它由磷脂双分子层、蛋白质、糖类等生物大分子构成，能够形成一个动态的有机薄膜。
不仅如此，生物膜还往往与细胞通讯、物质交换等生命活动密切相关，因此是生命科学和生物医学等领域的重要研究对象。
下文将介绍生物膜的形态结构和相关研究。
生物膜的形态结构生物膜是由两层相互平行的磷脂双分子层构成的。
它的基本形态结构和人造膜很相似，都是由两层磷脂分子组成的双分子层。
但由于生物膜是由细胞自身产生的，因此它的性质和人造膜还存在一些不同之处。
在生物环境中，磷脂分子常常被其他生物大分子如蛋白质等所包围和调节，从而形成一个独特的有机薄膜。
另外，生物膜还可以包括糖类和胆固醇等成分，从而使其更加丰富和复杂。
生物膜中磷脂双分子层的主要成分为磷脂，其结构是由头部亲水性的磷酸基和尾部疏水性的脂肪酸基组成。
头部的磷酸基能够与其他生物大分子如蛋白质等形成氢键或离子键，从而使膜具有分子识别和相互作用的功能。
尾部的脂肪酸基则由长链碳氢化合物组成，既能通过非极性作用相互连接，又能使双分子层更加稳定。
此外，在双分子层中还存在一些胆固醇分子，能够帮助维持膜的稳定性和韧性。
生物膜中的蛋白质是其另一个重要成分。
生物膜上的蛋白质分为两类，一类是跨越膜的跨膜蛋白质，另一类是表面膜蛋白质。
跨膜蛋白质能够在膜中形成通道或泵，以调节细胞内外物质的交换；表面膜蛋白质则通常与外界生物大分子或物理刺激相互作用，并通常与其他蛋白质形成复合物，以形成生物膜的特殊生物学特性。
由于蛋白质具有结构可变性，因此它们能够调节生物膜的形态和功能，从而适应不同条件下的环境变化。
生物膜的生物物理学研究生物膜作为一种特殊的有机薄膜，其组成和结构对细胞内外物质的交换和通讯至关重要。
因此，对生物膜的生物物理学研究已经成为生命科学和生物医学等领域的重要研究方向。
当前，生物膜的研究箭在材料学、生物物理学方向。
高一生物关于细胞膜结构与功能的探讨
高一生物关于细胞膜结构与功能的探讨在我们高一生物的学习中，细胞膜这个看似微小却极其重要的结构，充满了无尽的奥秘等待着我们去探索。
细胞膜就像是细胞的“保护罩”，它不仅将细胞内部与外部环境分隔开来，还承担着众多关键的功能，对于维持细胞的正常生命活动起着至关重要的作用。
让我们先来了解一下细胞膜的结构。
细胞膜主要由脂质、蛋白质和少量的糖类组成。
脂质分子排列成双分子层，构成了细胞膜的基本骨架。
就好像是建造房屋的钢梁，为整个结构提供了坚实的基础。
而蛋白质分子则有的镶嵌在脂质双分子层中，有的贯穿其中，还有的附着在其表面。
这些蛋白质就像是房屋中的各种功能性设施，各自发挥着独特的作用。
有的蛋白质作为载体，帮助物质进出细胞；有的则作为受体，接收外界的信号；还有的具有催化作用，参与细胞内的化学反应。
糖类分子通常与蛋白质或脂质结合，形成糖蛋白或糖脂。
它们就像是房屋外的标识牌，起到识别和通信的作用。
例如，在免疫反应中，细胞膜表面的糖蛋白可以被免疫系统识别，从而判断细胞是否为自身细胞还是外来的病原体。
接下来，我们详细探讨一下细胞膜的功能。
细胞膜最重要的功能之一就是物质运输。
细胞需要从外界摄取营养物质，同时将代谢废物排出到细胞外。
这一过程就像是一个繁忙的港口，货物有进有出。
物质进出细胞的方式可以分为被动运输和主动运输。
被动运输包括自由扩散和协助扩散。
自由扩散就像是水流从高处流向低处一样，不需要消耗能量，一些小分子物质如氧气、二氧化碳等，可以通过自由扩散的方式进出细胞。
协助扩散则需要借助载体蛋白的帮助，比如葡萄糖进入红细胞就是通过协助扩散实现的。
主动运输则是一个“逆水行舟”的过程，需要消耗能量，并且通常是由低浓度一侧向高浓度一侧运输。
例如，某些离子进入细胞或者植物根系吸收矿物质离子等，都是通过主动运输完成的。
主动运输对于细胞来说非常重要，它能够保证细胞按照自身的需求摄取所需的物质，维持细胞内环境的稳定。
细胞膜还具有信息交流的功能。
生物膜的结构与功能
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二、膜蛋白
根据在膜上的定位情况： 外周蛋白 内在蛋白 膜蛋白是生物膜实施功能的基本场所。
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外周蛋白（peripheral protein）
这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布于双 层脂膜的外表层，主要通过静电引力或范德华力 与膜结合。
外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分 离出来。
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脂溶性的DG在膜上累积并使紧密结合在膜上的无活 性PKC活化。PKC活化后使大量底物蛋白(包括胰岛素、 β-肾上腺素等激素和神经递质在细胞膜上的受体，还有 糖原合成酶，DNA甲基转移酶，Na’-K’ATP酶和转铁 蛋白等)的丝氨酸或苏氨酸的羟基磷酸化。引起细胞内的 生理效应。
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三、酶偶联受体介导的信号转导系统
1970年Frye和Edidin所 做的细胞融合实验。它 们用细胞融合技术将小 鼠细胞和人体细胞进行 融合，并同时用不同的 荧光抗体标记各自细胞 表面的蛋白质。
当两种细胞融合形成杂 核细胞后，各自特定的 蛋白质分布在各自膜表 面。
一段时间后发现不同的 蛋白质已均匀的分布在 杂核细胞膜上。
流动镶嵌模型
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第二节 生物膜的结构
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膜的运动性
(1)磷脂分子的运动：①在膜内作侧向扩散或侧向移动；②围绕 与膜平面垂直的轴作旋转运动；③围绕与膜平面垂直的轴左右 摆动；④膜脂沿纵轴的上下振动；⑤在脂双层中作翻转运动； ⑥烃链围绕C-C键旋转而导致的异构化运动
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(2)膜蛋白的运动
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外周蛋白能溶解于水。
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内在蛋白（integral protein）
内在蛋白约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分 或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。
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2、内在蛋白（占膜蛋白70-80%）
（1）内嵌蛋白的主要特征： 它们分布在磷脂的脂双分子层中，以疏水相互作用
与磷脂的疏水尾部结合，横跨全膜的蛋白质有极性结构 域和非极性结构域，分别和磷脂的头部（盐键、范德华 力等）和尾部（疏水相互作用）相互作用。
（2）性质： 内在蛋白不易分离，常用去污剂，有机溶剂，酸性
膜蛋白的不对称性 膜脂的不对称性 膜糖不对称性—多分布质膜外侧
2、生物膜的流动性 膜脂的流动性 膜蛋白的流动性
膜脂运动的几种方式P176
侧向移动
翻转运动
旋转运性
a、膜蛋白的侧向扩散 b、膜蛋白的旋转扩散——围绕与膜平面相垂直的
轴进行旋转运动
三、生物膜分子结构模型 ——流动镶嵌模型
外侧
内侧
流动镶嵌模型结构要点
1、极性磷脂双分子层构成膜主体，蛋白质镶嵌其中， 糖类与蛋白质、脂质共价结合位于膜表面。
2、生物膜中分子间作用力 脂质分子之间，蛋白质分子之间，蛋白质与 脂质之间无共价结合。 糖类与蛋白质、脂质共价结合
3、强调膜的流动性及膜成分分布的不对称性
THANKS
鞘氨醇
脂肪酸
极性头基
神经酰胺：由脂肪酸与鞘胺醇的氨基连接而成。是所 有鞘脂（鞘磷脂，鞘糖脂）的结构母体。
鞘氨醇磷脂：
磷酰胆碱极性头部
神经酰胺（鞘氨醇基 +脂酰基）
脂酰基
（CH2）12 R
CH3
磷脂分子在水溶液中存在的几种结构形式
（2）糖脂 甘油醇糖脂 鞘氨醇糖脂
甘油醇糖脂结构通式：
己糖残基（可含有 1~15个糖残基）
磷酸酶等剧烈条件； 内在蛋白难溶于水。
脂 双 分 子 层
内嵌膜蛋白
膜蛋白的功能
❖ 膜蛋白参与物质代谢（酶蛋白） ❖ 物质传送（转运蛋白、通道蛋白） ❖ 细胞运动（鞭毛等） ❖ 细胞的形态（膜骨架） ❖ 信息的接受与传递（受体蛋白） ❖ 支持与保护均有重要意义
（三）糖类 膜糖蛋白和膜糖脂
二、生物膜结构的几个主要特征 1、膜组分在脂双层两侧分布的不对称性
光面内质网则与脂肪、胆固醇代谢、糖原分解有关 3、高尔基体膜主要是为细胞提供一个内部的运输系统 4、核膜作为细胞质与细胞核之间的一个重要界膜。
第二节
生物膜的化学组成和结构
一、生物膜的组成
蛋白质（包括酶），约占50% 脂类（主要是磷脂、糖脂、胆固醇，占40%） 糖（多以糖蛋白和糖脂存在）2-10%
（一）膜脂质 1、脂质的种类
磷脂 糖脂 胆固醇
（1）磷脂 主要是甘油磷脂、鞘氨醇磷脂 甘油磷脂类结构通式
属于两性脂类或称极性脂类
磷脂酸 磷脂酰胆碱（PC） 磷脂酰乙醇胺（PE） 磷脂酰丝氨酸（PS） 磷脂酰肌醇（PI）
非极性尾部
极性头部 甘油磷脂结构通式
鞘氨醇磷脂：
不含甘油成分；是由长链的鞘氨醇、脂肪酸、 极性头基（磷酸、胆碱等）组成的脂类
第六章生物膜的结 构与功能
精品
第一节 细胞膜和胞内膜
一、生物膜的概念
生物膜: 细胞质膜（外周膜）和内膜系统称为生物膜
1、细胞质膜：任何细胞都以一层薄膜将其内容物与
环境分开—外周膜。 2、内膜系统 真核细胞内膜系统：组成具有各种特定功能的亚细胞 结构和细胞器。如细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、 高尔基体、过氧化酶体等，在植物细胞中还有叶绿体、 液泡等。 原核细胞内膜系统：不发达，中体或质膜体 、光合
片层膜
二、生物膜具有多种功能
（一）细胞质膜的重要功能 1．选择性物质运送作用 2．保护作用 3、信息传递作用 4．细胞的识别作用、细胞免疫 5、维持细胞相对稳定的内环境
（二）高等生物中，细胞内膜系统的功能已高度分化
1、线粒体内膜具有能量转换的功能 2、内质网中的糙面内质网膜与蛋白质合成及运输有关；
（3）胆固醇
化学结构
胆固醇对生物膜中脂质的物理状态有一定调节作用。 2、膜脂质在生物膜中的主要作用 构成膜结构的连续主体
（二）膜蛋白
外周膜蛋白（膜周边蛋白）
内嵌蛋白 （膜内在蛋白质）
1、外周蛋白（约占膜蛋白20-30%） （1）主要特点：是分布于膜的外表 ， 通过静电 作用即离子键或范德华力等较弱的非共价键与膜外 表面的蛋白质或脂质相互作用。 （2）外周蛋白的性质：由于结合不紧密，通过改 变离子强度或pH等温和条件即可将蛋白质从膜上溶 解下来；易溶于水。如：线粒体内膜上的ATP酶， 细胞色素C等。