生物膜的组成与结构
生物膜的动态结构和功能
生物膜的动态结构和功能生物膜是生命体系中的重要组成部分，其动态结构和功能对维持生命体系的正常进行起着至关重要的作用。
本文将从生物膜的组成结构入手，探讨其动态结构和功能的特点及其作用机制。
一、生物膜的组成结构生物膜主要由脂质和蛋白质等成分构成。
其中，脂质是构成生物膜主要成分之一，通常包括磷脂、甘油三酯、胆固醇等脂类。
这些脂质使得生物膜具有一定的流动性，对细胞的信号转导等生理过程起到至关重要的作用。
此外，生物膜还含有丰富的蛋白质，在细胞内外的信号传递、物质转运等方面发挥着重要的作用。
生物膜蛋白质通常包括跨膜蛋白和膜相关蛋白等。
二、生物膜的动态结构生物膜的动态结构是指其在不同环境、不同功能状态下的形态构成和分子运动等特性。
生物膜的动态结构具有高度的可塑性和复杂性，其细微的结构变化和分子运动对细胞的生理活动、信息传递等过程起到至关重要的作用。
近年来，随着高分辨率成像技术的发展，科学家们成功的观察到了许多生物膜的动态结构变化。
例如，细胞膜的内部结构可以分为液相和固相，而这些相之间的交替变化能够让它得以在各种不同的应激环境下具有高度的生存能力。
此外，细胞表面的跨膜蛋白通过高度的流动性、旋转和摆动等运动方式，使得其能够实现不同的功能状态并参与各种生理过程。
三、生物膜的功能特点生物膜主要具有以下功能特点：1. 信号传递功能：生物膜中的不同蛋白质或分子之间通过特定的相互作用信号传递，从而参与细胞的各种生理过程。
2. 周期性调节功能：生物膜中的许多蛋白质和分子之间是受周期性机制调节的，这种周期性的变化可以使得细胞在不同的功能状态下实现高效的转换。
3. 细胞位置调节功能：生物膜通过对不同方向流动的区域进行调节，控制细胞的位置和形态，以便更好地适应外部环境的变化。
4. 信号识别功能：生物膜通过对外界信号的识别和响应，参与调节细胞外界环境和生理状态，并控制细胞的行动。
四、生物膜的作用机制生物膜的作用机制主要包括膜蛋白功能、流体动力学特性、隔离作用和纳米尺度特性。
生物膜的化学组成和结构
生物膜的化学组成和结构生物膜是一种复杂的结构，由多种生物大分子组成，包括脂质、蛋白质和碳水化合物等。
它在细胞内外表面形成，起着保护细胞、调节物质交换和维持细胞内稳定环境的重要作用。
生物膜的化学组成主要包括脂质、蛋白质和碳水化合物三大类。
脂质是生物膜的主要组成成分，其中磷脂是最常见的一类。
磷脂分子由疏水的脂肪酸烃链和亲水的磷酸基组成，通过疏水相互作用形成双分子层结构。
磷脂的两个脂肪酸链可以是饱和的或不饱和的，而磷酸基则可以与其他分子结合形成不同的磷脂类别。
脂质还包括胆固醇等类固醇化合物，它们在维持生物膜的流动性和稳定性方面起到重要作用。
蛋白质是生物膜的另一个重要组分，它们可以嵌入到脂质双分子层中或与其相互作用。
蛋白质在生物膜中具有多种功能，包括运输物质、传递信号和维持细胞的结构完整性等。
根据其位置和功能的不同，蛋白质可以分为跨膜蛋白质、外周蛋白质和锚定蛋白质等。
跨膜蛋白质穿越整个膜双分子层，它们的氨基酸序列中包含疏水性的氨基酸残基，与疏水性的脂质相互作用。
外周蛋白质则与膜的一侧或两侧相互作用，可以通过离子键、氢键或范德华力等与脂质或其他蛋白质结合。
锚定蛋白质通过共价键与脂质结合，使其与生物膜紧密连接。
碳水化合物是生物膜的第三类重要组分，它们主要以糖链的形式存在于膜的外侧。
糖链可以与蛋白质或脂质结合，形成糖蛋白和糖脂等复合物。
这些糖链在细胞识别、信号传导和免疫应答等过程中起着重要作用。
糖链的长度和结构可以通过调节酶的活性来调控，从而影响细胞与外界环境的相互作用。
生物膜的结构是由这些化学组分相互作用形成的。
脂质双分子层是生物膜的基本结构，它使得细胞内外的环境得以分离。
蛋白质和碳水化合物则与脂质相互作用，使生物膜具有更多的功能和特性。
蛋白质可以通过各种方式与脂质结合，形成不同的结构和功能。
碳水化合物的存在使得生物膜表面带有电荷，从而影响细胞与其他细胞或环境的相互作用。
生物膜的化学组成和结构十分复杂多样，脂质、蛋白质和碳水化合物等多种生物大分子相互作用形成了生物膜的基本单位。
生物膜
总 脂 量 鞘 磷 脂
磷 脂 酰 胆 碱
膜外层
生物膜的内层和外层 具有不同的脂组成。 具有不同的脂组成。
磷 脂 酰 丝 氨 酸
磷 脂 膜内层 酰 乙 醇 胺膜内层（二）膜分子结构的流动性
膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。 膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。 膜脂及膜蛋白流动性 合适的流动性对生物膜表现其正常功能十 分重要. 分重要.
简单扩散（ 简单扩散（Simple diffusion）：没有电荷或水 ） 溶性的小分子 小分子（ 乙醇） 溶性的小分子（水、氧、CO2、乙醇）以自由 扩散的方式从浓度高的膜一侧进入低的一侧 的方式从浓度高的膜一侧进入低的一侧； 扩散的方式从浓度高的膜一侧进入低的一侧； 不需要能量供应，也没有膜蛋白的协助膜。 不需要能量供应，也没有膜蛋白的协助膜。 协助扩散（ 协助扩散（Facilitated diffusion）：与简单扩 ） 散类似，但有膜蛋白的协助， 散类似，但有膜蛋白的协助，特异性较强 离子通道（ ）：通道蛋白 离子通道（Ionic channel）：通道蛋白形成有选择性开 ）：通道蛋白形成有选择性开 关的跨膜通道，这个通道一般与离子的转运有关， 关的跨膜通道，这个通道一般与离子的转运有关，称 离子通道
鞘磷脂
H H O CH3 CH3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3 H OH N-H N鞘氨醇 OCH3 O C 胆碱鞘磷脂 R1
鞘氨醇作骨架 分子中有亲水的磷酸化的头部（胆碱或乙醇胺） 分子中有亲水的磷酸化的头部（胆碱或乙醇胺）和 疏水的两个碳氢链，其中一条来自鞘氨醇， 疏水的两个碳氢链，其中一条来自鞘氨醇，另一条 来自脂肪酸。 来自脂肪酸。 脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。 脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。
生物膜的主要组成物质
生物膜的主要组成物质生物膜是生物体内重要的结构组成之一，它是由许多不同的物质构成的复杂生物化学结构。
生物膜包括脂质双分子层、蛋白质、糖类和其他辅助成分，它们协同工作，维持着细胞内外环境的稳定。
生物膜的主要组成物质之一是脂质双分子层。
脂质是一类由甘油和脂肪酸组成的有机化合物，是生物膜的基础结构。
在细胞膜中，脂质双分子层由两层脂质分子排列而成，其中疏水的脂肪酸尾部朝向内部，亲水的甘油头部朝向外部，形成一个特殊的结构。
这种结构使得脂质双分子层具有高度的选择性通透性和半透性，使得细胞可以控制物质的进出。
除了脂质双分子层之外，生物膜还包含大量的蛋白质。
蛋白质是生物体内功能最复杂的有机分子，是生物膜中最丰富、最重要的组成部分之一。
蛋白质可以通过生物膜传递信号、媒介物质交换和维持细胞形态等多种功能。
蛋白质的种类多样，包括通道蛋白、受体蛋白和酶等，它们的存在使得生物膜具有了更加高级的功能。
此外，糖类也是生物膜的组成成分之一。
糖类主要以糖蛋白和糖脂的形式存在于生物膜中，它们与脂质双分子层的脂质和蛋白质相互作用，共同构成了生物膜的完整结构。
糖类在生物膜上具有多种功能，如识别细胞、参与细胞黏附和传导信号等。
糖类的多样性和复杂性为生物膜提供了更多的功能可能性。
最后，生物膜中还包含一些辅助成分，如胆固醇和其他小分子。
胆固醇是一种脂类物质，主要存在于动物细胞膜中，它的存在可以增加生物膜的稳定性和流动性。
其他小分子如脂溶性维生素和一些离子也能够通过生物膜的通道蛋白进出细胞。
综上所述，生物膜是由脂质双分子层、蛋白质、糖类和其他辅助成分组成的复杂结构。
这些组成物质相互作用，在细胞内外环境的调节中发挥重要作用。
了解生物膜的组成成分以及它们的功能，有助于我们深入理解生物体内的生命活动，也为生物医学研究和药物开发提供了指导意义。
第七章 生物膜
2.主动运输：
.1）定义：物质逆浓度梯度或电化学梯度的运输
过程。 2）浓度梯度---
电荷梯度--3）特点：
专一性（选择性） 运送速度的饱和状态 方向性 选择抑制剂 需供能
二、小分子的穿膜运输
1.被动运输
简单扩散：无专一性，由高到低 促进扩散：有专一性，需要载体蛋
白（渗透酶）
单向运输：同向运输：反向运输： 协同运输：
膜蛋白：侧向旋转；旋转扩散
第三节生物膜的功能
物质运输
一、被动运输和主动运输
1.被动运输
1）定义：物质从高浓度一侧通过膜运输到低 浓度一侧，即顺浓度的方向，跨膜运输的过 程，称为～。
2）影响因素：浓度差；被运送物质本身的大 小，形状；在脂双层中溶解性越好，其速度 越快。
3）特点：不需供能的自发反应
1959年，罗伯特森（J. D. Robertson ） 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜 电镜下的照片，显示暗-明-暗三层结构。
蛋白质
蛋白质的电子密度高，在电镜 下显暗色；磷脂分子的电子密 度低，显亮色。
脂质 蛋白质
单位膜模型
单位膜模型无法解释的现象
植物细胞质壁分离现象
“蛋白质—脂质—蛋白质”单位膜模 型有什么不足？
--内膜系统：
2、功能：物质运送 能量转换 激素和药物作用 细胞识别 肿瘤发生 细胞重复与生物膜有关
第一节 生物膜的组成与结构
一、组成：
1.1 脂质：
1）种类： 磷脂：糖脂：胆固醇： 1、 磷脂
脂肪酸碳链的长短及不饱和程度与膜的流动性有关
认识磷脂：
ˉ CH2 N（+ CH3）3
CH2
OH
OO
糖脂：少量 OH
生物膜的组成和功能
生物膜的组成和功能
生物膜是一层包裹在生物体表面的薄膜，由脂质、蛋白质和碳水化合物等基本
分子构成，并且它们在生物膜上长期地相互作用和组合，形成一种有序的结构。
1. 组成
生物膜的主要成分是磷脂双层，这些分子分别由两个疏水性脂肪酸尾部和一个
亲水性的磷酸头部组成。
这些疏水意味着它们排斥周围环境的水，因此它们在水中聚集在一起。
这些双层膜中还含有蛋白质、醣类、胆固醇、酰基化酰胺、磷脂酸等各种物质。
生物膜中的蛋白质有两种：一类是固定的，密集地分布在膜的内侧；另一类是游离在膜内的，可以在膜内自由扭曲活动。
2. 功能
生物膜有很多重要的生理学功能，最重要的功能之一是保护细胞内部。
因为生
物膜是一屏障，它可以防止外部物质和细菌、病毒等生物体的进入，是细胞生存必不可少的组成部分。
同时，生物膜还负责向其他细胞、组织和器官传递重要信息。
其中，维持物质的内外浓度差是细胞内外环境交换的基础，而这一过程要依靠生物膜某些物质的通过性。
生物膜不仅与细胞内外物质的交换有关，还与细胞信号传递、细胞分化、细胞内环境和细胞形态维持等多方面的生命现象关联。
总之，生物膜是一个非常重要的细胞结构，在细胞的正常生理活动中发挥着不
可替代的作用，其复杂的组成和多样的功能使得人们对生物膜的研究前景十分广阔。
未来，生物膜的研究将具有越来越重要的意义，对于人类健康、生物技术以及环境保护等方面都将发挥至关重要的作用。
生物膜的组成及其生物功能与调控
生物膜的组成及其生物功能与调控生物膜可以被定义为细胞表面的一种无定形结构，它由一层或多层的蛋白质、脂质、糖等生物分子组成。
生物膜广泛存在于细菌、真菌、植物和动物细胞中，不仅起到物理保护、营养转运和感应信号等基本功能，在病原体的感染、生物污染和药物抵抗等方面也具有重要作用。
本文将简要介绍生物膜的组成、生物功能及其调节机制。
一、生物膜的组成生物膜主要由脂质、蛋白质和多糖等组成。
其中，磷脂是构成生物膜的基本成分。
细胞膜中的磷脂主要是由甘油-磷脂（Glycerophospholipids）和鞘氨醇磷酸酯（Sphingomyelins）等两类磷脂组成。
磷脂进一步被分成极性头和非极性尾两部分。
磷脂极性头部分通常是一个磷酸基和一个有机碱的化合物构成，而非极性尾部一般是两个长碳链，这些长碳链很容易聚集在一起，形成单分子层。
除脂质外，膜结合蛋白也是生物膜的主要成分之一。
膜蛋白不仅负责物质的转运，还起着识别和传递信息的作用。
广义上，膜蛋白可以被分为两类：一类贯通整个膜层，称为跨膜蛋白；另一类则只占膜层的一部分，称为外周膜蛋白。
在人类基因组中，膜蛋白占据了总蛋白质的25%以上。
此外，在细菌和某些真菌和植物细胞中，生物膜还包含多糖成分。
多糖通常是复杂的碳水化合物，包含多种单糖。
这些糖类可以通过磷酸化或合并到蛋白质或脂质中来，从而形成复合多糖，例如N-乙酰葡聚糖。
细胞膜中其他成分如胆固醇、甘油、无机离子等也会影响膜的物理和生化性质。
这些组分在不同生物物种中呈现出高度保守性，但也具有一定变异性，从而导致生物膜的多样性和功能分化。
二、生物膜的生物功能生物膜广泛存在于各种生物体中，对其生命功能具有重大影响。
生物膜的主要功能包括以下几个：物理保护、营养转运、细胞识别、信号传递和凝聚作用等。
1.物理保护生物膜是保护细胞的第一道屏障，它可以减缓外界热、寒、强酸、强碱、微生物、污染物等对细胞的损害，避免机体受到不良影响。
多数生物膜内侧靠近细胞的一侧是疏水的，外侧则是亲水的；因此，在介质中形成的生物膜是双层结构，在水中会自发形成有限大小的内膜颗粒体，从而保护细胞表面免受不同介质中的化学攻击。
生物膜的组成与结构
第二节 生物膜结构的特点
生物膜中分子间的作用力 静电力、疏水作用、范德华引力 生物膜结构的主要特征 膜组分的不对称分布 膜脂和膜蛋白的流动性 生物膜分子结构模型 “流体镶嵌”模型
占总量的百分比
50
25
50
25
外层
内层
膜脂总量
鞘磷脂
磷脂酰胆碱
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰乙醇胺
蛋白质的分布也是不对称的。不对称导致膜两侧的电荷和流动性等的差异。
人红细胞膜主要磷脂在脂双层的两侧分布
生物膜的流动性
侧向扩散
翻转扩散
摆动 、扭动
（2）膜脂分子运动的几种方式
发红光碱性蕊香红标记的人细胞膜蛋白抗体
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通过细胞膜融合证明膜蛋白运动示意图
单击此处添加小标题
发绿光荧光素标记的小鼠细胞膜蛋白抗体
单击此处添加小标题
侧向运动
单击此处添加小标题
化学组成
膜脂(lipid) 所有生物膜主要由蛋白质、脂质和糖类组成，还含有少量的金属离子和水。 磷脂、少量糖脂和胆固醇的总称，其中以磷脂为主要成分。
磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链，是优良的两亲性分子
非极性端
极性端
甘油磷酯（主要形式）
以甘油为骨架，甘油中第1，2位碳原子的两个羟基分别与两个脂肪酸生成酯，第3位碳原子的羟基则与磷酸生成酯。
脂质结构的测定
膜周边蛋白质（peripheral protein）
这类蛋白质约占膜蛋白的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。 膜周边蛋白质与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来（改变离子强度、加入金属螯合剂）。 膜周边蛋白质能溶解于水。
生物膜的结构与功能解析
生物膜的结构与功能解析生物膜是生物体内最基本的结构之一。
它不仅包覆了细胞，保护细胞内部结构和功能，而且在细胞间信号传递和分子交换等过程中也扮演着重要角色。
生物膜不是简单的膜片结构，而是一个由众多不同类型膜蛋白、磷脂、糖蛋白、胆固醇、脂肪酸等成分组成的复杂体系。
本文将从结构和功能两个方面对生物膜进行详细解析。
一、生物膜的结构1.膜蛋白膜蛋白是生物膜中最主要的组成部分，它是贯穿整个膜的大分子蛋白质，可以分为外周蛋白和内在蛋白。
其中，外周蛋白处于膜表面，可以与其他细胞或者膜内的其他蛋白质结合，内在蛋白则是与细胞膜的骨架以及其他细胞器相连，起到支撑细胞膜的作用。
2.磷脂磷脂是生物膜的主要组成成分之一，可分为磷酰胆碱、磷酰肌酸、磷酰丝氨酸等类型。
在细胞膜中，磷脂分子常呈现为双层排列，通过磷脂间的静电相互作用与范德华力进行吸引。
磷脂不仅可以维护膜的稳定性，还在细胞信号传递和交换物质的过程中起到关键作用。
3.糖蛋白糖蛋白是一种膜上的糖酵素分子，它的结构包括糖基、蛋白质骨架、脂肪酸等成分。
糖基在糖蛋白分子上是不断变化的，这种变化被称为糖基异构化，对于细胞识别和免疫反应等方面都有着重要作用。
4.胆固醇胆固醇在生物膜中是一个重要的结构组分，它可以与磷脂形成相互作用，强化生物膜的稳定性和可渗透性。
胆固醇还可以作为细胞信号分子，调节许多细胞功能的进行。
二、生物膜的功能1.细胞保护生物膜的结构和组分保护着细胞的内部结构和功能，保持细胞与环境之间的稳态平衡。
生物膜在细胞的移动、生殖和发育等过程中也发挥着重要作用。
2.交换物质生物膜不仅能防止有害的物质和微生物通过，还能保护一些有益物质的通过。
生物膜通过各种不同的细胞膜通道和运输蛋白，将必需物质如氧气、营养物质等传递到细胞内，同时将废物排除。
3.信号传递细胞膜上有许多不同的受体蛋白，通过与紧贴的细胞外信号分子结合，激活内在的信号传递通路，调节细胞的基因表达和生理功能。
这种通过多种受体体系控制细胞功能的过程被称为信号网络。
生物膜结构和功能
生物膜结构和功能
生物膜是由微生物细胞、细胞外基质和附着在基质上的其他微生物组成的复杂结构。
它通常存在于各种水体和土壤中，如水体中的生物膜可以在水表面形成一层薄膜，也可以附着在水下物体表面形成一层薄膜。
生物膜的形成是微生物生长、繁殖和代谢的结果。
生物膜的结构包括三个层次：
1.外层：是由微生物细胞、细胞外基质和附着在基质上的其他微生物组成的。
2.中层：是由细胞外基质、基质蛋白和基质糖组成的。
3.内层：是由基质、基质蛋白和基质糖组成的。
生物膜的功能包括：
1.提供微生物生长和繁殖的环境：生物膜提供了微生物生长和繁殖所需的营养物质和生存空间。
2.保护微生物免受外部环境的影响：生物膜的外层可以防止微生物受到外部环境的影响，如紫外线辐射和氧化剂的伤害。
3.参与微生物的代谢和物质交换：生物膜中的微生物细胞可以通过细胞外基质和基质蛋白进行物质交换，参与微生物的代谢和物质合成。
4.参与污染物的去除：生物膜可以通过吸附、生物降解和生物转化等方式参与污染物的去除和降解。
总之，生物膜是微生物生长和繁殖的复杂结构，具有保护微生物、参与微生物代谢和物质交换以及参与污染物的去除等多种功能。
第十八章 生物膜的组成与结构
第十八章生物膜的组成和性质上册P589细胞的外周膜（质膜）和内膜系统统称为生物膜。
生物膜结构是细胞结构的基本形式。
生物膜主要由蛋白质（包括酶）、脂质（主要是磷脂）和糖类组成。
生物膜的组分因膜的种类不同而不同，如P589（表18-1），一般功能复杂或多样的膜，蛋白质比例较大，蛋白质：脂质比例可从1:4到4:1。
（一）膜脂：有磷脂、胆固醇和糖脂。
（1）磷脂：构成生物膜的基质，为生物膜主要成分。
包括甘油磷脂和鞘磷脂，在生物膜中呈双分子排列，构成脂双层。
（2）糖脂：大多为鞘氨醇衍生物，如半乳糖脑苷脂和神经节苷脂。
（3）胆固醇：对生物膜中脂质的物理状态，流动性，渗透性有一定调节作用，是脊椎动物膜流动性的关键调节剂。
膜分子的相变温度TC为膜的凝胶相和液晶相的相互转变温度。
磷脂分子成膜后头基排列整齐，在TC 以下时，尾链全部取反式构象（全交叉），排列整齐，为凝胶相；而在TC以上时，尾链成邻位交叉，形成“结”而变成流动态，为液晶相。
见P597 图18-15。
胆固醇的作用是：当t>TC，胆固醇阻扰磷脂尾链中碳碳键旋转的分子异构化运动，阻止向液晶态转化，使相变温度提高；而当t<TC时，胆固醇又阻止磷脂尾链的有序排列，阻止向凝胶态转化，降低相变温度。
胆固醇总的作用是使相变温度变宽，保持膜的流动性。
(4) 膜脂的多态性：膜脂是两亲分子，具有表面活性剂分子在水中的多态性和性质。
在水-空气界面上形成单分子层。
浓度超过一定数值后，磷脂分子就以微团（micelles）或双层（bilayer）形式存在，脂双层进一步自我组成闭合的脂质体（liposomes），P592 图18-6。
另外脂双层还有六角形相排列，P592 图18-7，P593 图18-8。
（二）膜蛋白：承担由膜实现的极大多数膜过程。
由在膜上定位分为：外周蛋白：分布在膜的脂双层表面。
内在蛋白：全部或部分埋在脂双层疏水区或跨全膜。
外周蛋白一般溶于水，易于分离；内在蛋白不溶于水，难于分离，因此已确定结构的不多。
生物膜具有的结构特点-概述说明以及解释
生物膜具有的结构特点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述生物膜是一种具有重要生物学功能的薄膜结构，存在于生物体内外的各种界面上。
它由一层或多层分子组成，具有特定的结构特点和功能。
生物膜的结构对于维持生物体内部环境的稳定性、细胞与外界环境之间的信息传递以及各种生物过程的进行起着至关重要的作用。
生物膜的主要组成成分是脂质分子，如磷脂、甘脂等。
这些脂质分子具有亲水性头部和疏水性尾部，使得它们在水环境中自组装形成双分子层结构，即磷脂双分子层。
此外，生物膜中还包含一些膜蛋白、碳水化合物和核酸等分子，它们与脂质分子相互作用形成稳定的结构。
生物膜具有许多独特的结构特点。
首先，生物膜具有高度的可逆性和动态性，可以在不同环境条件下发生形态和组成上的变化。
其次，生物膜具有双分子层结构，即脂质分子在水中形成的两层平行排列的结构，这种结构使得生物膜具有隔离和筛选的功能，能够控制物质的进出。
此外，生物膜表面还有许多微观的结构特点，如蛋白质的质子通道、受体和酶活性区等，这些特点使得生物膜能够参与各种生理过程和信号传递。
总之，生物膜是一种复杂而精密的结构，其中的特定组成和结构特点赋予了它重要的功能。
深入了解生物膜的结构特点对于揭示生命起源、理解细胞功能以及开发新型药物和生物技术具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分应该介绍整篇文章的组成和安排，以便读者能够了解整个文章的逻辑和流程。
在本文中，文章结构主要包括三个部分：引言、正文和结论。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
概述部分对生物膜的结构特点做一个简要的介绍，引起读者的兴趣。
随后，文章结构部分向读者展示了整篇文章的组成和安排，让读者能够预期将要讨论的内容。
最后，目的部分明确了本文的写作目标，可以是探讨生物膜结构特点的重要性以及其应用前景。
正文部分是文章的主体，将详细介绍生物膜的组成和功能。
2.1节将详细讨论生物膜的组成，可能包括生物膜的主要成分、结构和形态等。
2.2节将展示生物膜的功能，如选择性通透性、细胞间交流和信号传导等。
第四章_生物膜的组成与结构
磷脂（ pholipids） 磷脂（Glycerophos pholipids）是构成生物 膜的基质，为生物膜主要成分。 膜的基质，为生物膜主要成分。包括甘油磷 脂和鞘磷脂，在生物膜中呈双分子排列， 脂和鞘磷脂，在生物膜中呈双分子排列，构 成脂双层。 成脂双层。 甘油磷脂(主要 甘油磷脂 主要) 主要
二、生物膜结构的主要特征
（一）膜组分的不对称分布 构成膜组分的脂质、 构成膜组分的脂质、蛋白质和糖类在膜两侧的分布都是 不对称的。保证膜电荷数量的差异和膜的流动性， 不对称的。保证膜电荷数量的差异和膜的流动性，与膜蛋 白的定向分布及其功能发挥有密切的关系
膜蛋白分布不对称
跨膜 蛋白 膜表面 蛋白
脂质双层 镶嵌蛋白
锚定膜蛋白
内嵌蛋白
糖脂
胆固醇
卵磷脂
三、生物膜的分子结构
一、生物膜中分子间的作用力 静电力 外周蛋白和膜表面之间， 外周蛋白和膜表面之间，蛋白质和蛋白质之间 疏水作用 维持膜结构稳定的主要作用力， 维持膜结构稳定的主要作用力，磷脂分子尾部 相互粘连， 相互粘连，蛋白质疏水残基与脂分子之间 范德华力 由电子分布的瞬间不平衡诱导对方产生不平衡 形成的作用力， 形成的作用力，类似氢键
“两暗一明” 两暗一明” 两暗一明
四、流动镶嵌模型 结构要点： 结构要点： 1、细胞膜由流动的双脂层和蛋白质组成。 细胞膜由流动的双脂层和蛋白质组成。 磷脂分子以疏水性尾部相对， 2、磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成 生物膜骨架； 生物膜骨架； 蛋白质或在双脂层表面，或嵌在其内部， 3、蛋白质或在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个 双脂层，表现出分布的不对称性。 双脂层，表现出分布的不对称性。
胆固醇Sterols 胆固醇Sterols
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肌动蛋白 (Actin) 蛋白质4.1 (Protein4.1) 血影蛋白(Sectrin)
2018/8/16
（三）糖类
生物膜中含有一定量的糖类，在真核细胞中，无论质膜还是细胞内 膜系都有糖类分布，前者约占质膜重量的2%-10%。它们大多与膜蛋 白结合，少量与膜脂结合。分布于质膜表面的糖残基形成一层多糖称 为蛋白质复合物或细胞外壳。糖蛋白可能与大多数细胞表面的行为有 关，细胞与周围环境的相互作用都涉及到糖蛋白，因此有人将细胞膜 的糖类部分比喻为细胞表面的天线，在接受外界信息以及细胞间相互 识别方面都具有重要作用。
六角形相(Hexagonal )
H2
双层结构 （Bilyer）
2018/8/16
（二）膜蛋白
根据粗略计算，细胞中大约 有20%-25%的蛋白质是与 膜结构相联系的，膜蛋白根 据他们在膜上的定位可分为 膜周边蛋白和膜内在蛋白质。
2018/8/16
膜蛋白与膜脂双脂层结合的主要形式
膜脂双层
膜脂双层
糖残基 糖 被 唾液酸
糖脂 脂 双 层
膜脂（磷脂、糖脂、 胆固醇）
2018/8/16
二、生物膜的分子结构
（一）生物膜中分子间作用力
1.静电力 在膜两侧的脂质与蛋白质的亲水极性基团通过静电力相互吸引可形成很 稳定的结构。静电力在膜蛋白之间的相互作用也很重要。膜中疏水区的 介电常数较低，它可以使蛋白质分子的极性部分之间形成强烈的静电力。 2.疏水作用
2018/8/16
一、生物膜的组成与性质
生物膜主要由蛋白质 ( 包括酶 ) 、脂质 ( 主要是 磷脂)、多糖类组成，还 有水、金属离子等。 功能复杂或多样的膜， 蛋白质的种类 （1）磷脂
磷脂是构成生物膜主要 成分是甘油磷酸二酯、即 以甘油为骨架，甘油中第1， 2位碳原子的两个羟基分别 与两个脂肪酸，第3位碳原 子的羟基生成酯，最简单 的是磷脂酸。它的含量不 多但是其他甘油磷酸酯合 成的前体。
2018/8/16
糖脂中还有一种神经节苷脂，迄今有 60 余种。它们是带有数目不相等糖 残基的神经酰胺。 GM1 GM2 GM3
D-半乳糖
N-乙酰-D-半乳糖
D-半乳糖
D-葡萄糖
神经节苷脂的结构
N-乙酰神经氨酸
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硬脂酸 鞘氨醇
（3）胆固醇
动物细胞胆固醇的含量较植 物细胞高，而质膜的胆固醇 含量又多余细胞内膜系。胆 固醇的两亲性特点可能对生 物膜中脂类的物理状态有一 定调节作用。
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2.膜内在蛋白质
通常富含疏水氨基酸区域（可在中间段，也可在氨基端 或羧基端），有些可有多个疏水序列，如-螺旋，可横 贯整个膜脂双分子层。与膜结合紧密，由膜上释放时要 用特别的试剂（去污剂、有机溶剂、变性剂等），即使 嵌入蛋白由膜上释放出来，一旦去除变性剂或去污剂会 立即引起蛋白沉淀（不溶聚积物）析出。
血影蛋白(Sectrin)
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1.外周蛋白质
外周蛋白质约占膜 蛋白的20%-30%，分布于 膜的脂双层表面，它们通 过静电力（如细胞色素c） 或是非共价键（如血影蛋 白）与其他膜蛋白相互作 用连接在膜上。 膜周边蛋白质比较易于分 离，通过改变离子强度或 加入金属螯合剂即可提取。 这类蛋白质都溶于水。
膜内在蛋白的与膜结合的主要形式有： a) 以单一α 螺旋跨膜； b) 以多段α 螺旋跨膜； c) 以蛋白质分子末端片段插膜； d) 通过共价键结合的脂插膜。
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红细胞膜血型蛋白跨膜部分氨基酸序列
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红细胞膜骨架各组分与质膜连接示意图
带3蛋白(Band 3) 糖蛋白 (Ankyrin) 糖链 血型蛋白(Glycophorin)
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除了甘油磷脂之外，生物膜中还含有另外一类磷脂，称为 鞘磷脂。这种磷脂分子以鞘氨醇代替甘油作为骨架，它的 氨基以酰胺键与一个长链脂肪酸相连，而一个羟基则与磷 酸胆碱相连。
鞘氨醇(Sphingosine )
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鞘磷脂
鞘氨醇(Sphingosine )
磷 酸 胆 碱
神经酰胺
部分 脂肪酸 部分
神经酰胺(Ceramide )
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鞘磷脂(Sphingomyelin )
（2）糖脂
动物细胞的质膜几乎都含有糖 脂，其含量约占外层膜脂的5%， 这些糖脂大多都是鞘氨醇的衍生 物，如半乳糖脑苷脂，他的极性 头部含有一个半乳糖残基。
细菌和植物细胞质膜的糖脂几 乎都是甘油的衍生物，非极性部 分以亚麻酸含量较为丰富，极性 部分则是糖残基，可以是一个 （如半乳糖）、两个或多个。
第十八章 生物膜的组成与结构
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生物膜结构是细胞结构的基本形式，它对细胞内 很多生物大分子的有序反应和整个细胞的区域化都提供了 必需的结构基础，从而使各个细胞器和亚细胞结构既各自 恒定、动态的内环境，又相互联系，相互制约，从而使整 个细胞活动有条不紊、协调一致地进行。
生物膜具有多种功能，生物体内许多重要过程， 如，物质运送、能量转换、细胞识别、细胞免疫、神经传 导和代谢调控以及激素和药物作用、肿瘤发生等等都与生 物膜有关。
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人红细胞膜主要磷脂在膜 内、外两层的分布
2.生物膜的流动性 (1)膜脂的流动性
膜脂的相变
膜脂的相变
变相温度（Tc）
凝胶态
液晶态
T<Tc
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疏水作用对维持膜结构起主要作用。
3.范德华引力 范德华力倾向于分子尽可能彼此靠近，所以，它们在膜结构中也是十分 重要的能与疏水作用相互补充。
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（二）生物膜结构的几个主要特征
1.膜组分的不对称分布
50 膜脂总量
外层
占 25 总 量 的 百 分 比
25
鞘磷脂 磷脂酰胆碱
磷脂酰丝氨酸 磷脂酰乙醇胺 内层
在相变温度以上时，胆固醇阻扰脂分 子脂酰链的旋转异构化运动，从而降 低膜的流动性。在相变温度以下时， 胆固醇的存在又会阻止磷脂脂酰链的 有序排列，从而防止向凝胶态的转化， 保持了膜的流动性，降低其相变温度。
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2.膜脂的多态性
空气
单层
微团
水
单体
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双层微囊
六角形相(Hexagonal ) H1