生物膜的组成和结构
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流体镶嵌模型 1972年美国Singer和Nicolson提出，认为生物
膜是一种流动的、嵌有各种蛋白质的脂质双分子 层结构，其中蛋白质犹如一座座冰山漂移在流动 脂质的海洋中。 与过去模型的主要差别 突出了膜的流动性 显示了膜蛋白分布的不对称性
四、 生 物 膜 的 特 性
㈠ 膜分子结构的不对称性 ㈡ 膜分子结构的流动性
二、 化 学 组 成
膜脂 膜蛋白 糖类 无机盐 金属离子 水
1. 膜 脂
➢ 磷 脂（主要） ➢ 糖脂 ➢ 甾醇
⑴ 磷脂
▪甘油磷脂(主要) ▪鞘磷脂
R1 C R2 C
❖甘油为骨架
甘油磷脂
X= –H 磷脂酸
CH2 CH
X= CH2 CH2 N+(CH3) 3
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
X= CH2 CH2 NH2
3、糖蛋白和糖脂中的多糖只 分布在膜的非细胞质一侧
外
线粒体
（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。 合适的流动性对生物膜表现其正常功能十
分重要.
膜脂的流动性
膜脂的流动性主要决定于磷脂分子. 在生理条件下,磷脂大多呈流动的液晶态,磷脂
在膜内可作旋转运动,翻转运动,侧向运动等.当 温度降至一定值时,膜脂从流动的液晶态转变为 类似晶体的凝胶态,这个温度称为相变温度.凝 胶状态也可再熔解为液晶态。各种膜脂由于组 分不同而具有各自的相变温度。
（2）糖脂
是糖通过半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接而成 的化合物。
膜脂中糖脂主要有鞘糖脂、甘油糖脂 HH
H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-半乳糖
鞘氨醇
H OH N-H
OC R1
半乳糖脑苷脂 （鞘糖脂）
（3） 甾 醇
▪又名固醇，动物膜甾醇主要是胆固醇，植 物膜甾醇含量较动物少，主要有谷甾醇、豆 甾醇等。
鞘氨醇
H OH N-H
O-
CH3
ห้องสมุดไป่ตู้
OC
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）和 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。脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。
由磷脂形成的双层脂膜的示意图
❖在水溶液中两性的磷脂分子为避免疏水部分接 触水分子而定向排列，形成脂双层结构。脂双层 中，磷脂分子的疏水基团在内部而亲水的头部在 表面。
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
CH2
X= –CH2 ¯CH–COOH
PX
NH2
_
磷脂酰丝氨酸
▪ 甘油磷脂是两性分子，分子中既有亲水部分又有疏水 部分。磷酸化的头部呈亲水性，两条较长的碳氢脂酰链 为尾部，呈疏水性。
鞘磷脂
HH
O
CH3
H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3
㈠ 膜分子结构的不对称性
1、膜脂的分布不对称，即膜脂双分子层内外两 侧的脂种类、含量不同，如人红细胞质膜： 内
❖ 膜的外层卵磷脂、鞘磷脂较多
❖ 膜的内层脑磷脂、磷脂酰丝氨酸较多
2、膜蛋白的分布不对称
如线粒体内膜中的NADH电子传递链各组分： ❖ Cyt氧化酶 、琥珀酸脱氢酶在线粒体内膜内侧 ❖ Cytc在线粒体内膜外侧
膜蛋白的流动性
膜蛋白只能做侧向扩散和旋转扩散, 其速度平均比膜脂小10-100倍.
➢比较易于分离，大都能溶于水，可在不破坏膜结构的 情况下，通过温和方法（高离子强度、高pH、）分离 提取。
3. 糖类
生物膜中的糖类大多与膜蛋白结合 糖蛋 白（信息识别）
少数与膜脂结合 糖脂
糖类在膜上的分布
非对称的，全部分布在膜的非细胞质一 侧。
质膜上的糖
细胞内膜的糖
三 生物膜的分子结构模型
膜锚蛋白
有些膜内在蛋白本身并没有进入膜内，他们以共价键 与脂质、脂酰链、异戊烯基团相结合并通过他们的疏 水部分插入到膜内，这种形式的内在蛋白称为膜锚蛋 白。
（2） 外 周 蛋 白
➢分布于膜的脂双层内外表面，通过极性氨基酸残基 以离子键、氢键、范德华力等次级键与膜脂极性头部 或与内在蛋白的亲水部分结合。
膜脂的流动性的大小与磷脂分子中脂肪酸链的 长短及不饱和程度密切相关.链越短,不饱和程 度越高,流动性越大.
哺乳动物中胆固醇对膜脂流动性也有一定的调 控作用,在生理条件下增加胆固醇的含量会降低 膜的流动性，因为胆固醇的闭合环状结构干扰 了脂肪酸的侧向运动。
膜脂的流动性是不均匀的,在一定温度下,有的 膜脂处于凝胶态,有的则呈液晶态,处于液晶态 的各膜脂的流动性也不完全相同.
2. 膜蛋白
⑴内 在 蛋 白 ⑵外 周 蛋 白
（1）内在蛋白
➢ 有的全部埋于脂双层的疏水区，有的部分嵌在脂双层 中，有的横跨全膜.主要靠疏水作用通过某些非极性氨 基酸残基与膜脂疏水部分相结合。
➢这类蛋白被紧密连在膜上，并且不易溶于水。只有用 破坏膜结构的试剂如有机溶剂（氯仿）或去污剂 （TritonX-100）才能把它们从膜中提取出来。
膜是一种流动的、嵌有各种蛋白质的脂质双分子 层结构，其中蛋白质犹如一座座冰山漂移在流动 脂质的海洋中。 与过去模型的主要差别 突出了膜的流动性 显示了膜蛋白分布的不对称性
四、 生 物 膜 的 特 性
㈠ 膜分子结构的不对称性 ㈡ 膜分子结构的流动性
二、 化 学 组 成
膜脂 膜蛋白 糖类 无机盐 金属离子 水
1. 膜 脂
➢ 磷 脂（主要） ➢ 糖脂 ➢ 甾醇
⑴ 磷脂
▪甘油磷脂(主要) ▪鞘磷脂
R1 C R2 C
❖甘油为骨架
甘油磷脂
X= –H 磷脂酸
CH2 CH
X= CH2 CH2 N+(CH3) 3
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
X= CH2 CH2 NH2
3、糖蛋白和糖脂中的多糖只 分布在膜的非细胞质一侧
外
线粒体
（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。 合适的流动性对生物膜表现其正常功能十
分重要.
膜脂的流动性
膜脂的流动性主要决定于磷脂分子. 在生理条件下,磷脂大多呈流动的液晶态,磷脂
在膜内可作旋转运动,翻转运动,侧向运动等.当 温度降至一定值时,膜脂从流动的液晶态转变为 类似晶体的凝胶态,这个温度称为相变温度.凝 胶状态也可再熔解为液晶态。各种膜脂由于组 分不同而具有各自的相变温度。
（2）糖脂
是糖通过半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接而成 的化合物。
膜脂中糖脂主要有鞘糖脂、甘油糖脂 HH
H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-半乳糖
鞘氨醇
H OH N-H
OC R1
半乳糖脑苷脂 （鞘糖脂）
（3） 甾 醇
▪又名固醇，动物膜甾醇主要是胆固醇，植 物膜甾醇含量较动物少，主要有谷甾醇、豆 甾醇等。
鞘氨醇
H OH N-H
O-
CH3
ห้องสมุดไป่ตู้
OC
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）和 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。脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。
由磷脂形成的双层脂膜的示意图
❖在水溶液中两性的磷脂分子为避免疏水部分接 触水分子而定向排列，形成脂双层结构。脂双层 中，磷脂分子的疏水基团在内部而亲水的头部在 表面。
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
CH2
X= –CH2 ¯CH–COOH
PX
NH2
_
磷脂酰丝氨酸
▪ 甘油磷脂是两性分子，分子中既有亲水部分又有疏水 部分。磷酸化的头部呈亲水性，两条较长的碳氢脂酰链 为尾部，呈疏水性。
鞘磷脂
HH
O
CH3
H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3
㈠ 膜分子结构的不对称性
1、膜脂的分布不对称，即膜脂双分子层内外两 侧的脂种类、含量不同，如人红细胞质膜： 内
❖ 膜的外层卵磷脂、鞘磷脂较多
❖ 膜的内层脑磷脂、磷脂酰丝氨酸较多
2、膜蛋白的分布不对称
如线粒体内膜中的NADH电子传递链各组分： ❖ Cyt氧化酶 、琥珀酸脱氢酶在线粒体内膜内侧 ❖ Cytc在线粒体内膜外侧
膜蛋白的流动性
膜蛋白只能做侧向扩散和旋转扩散, 其速度平均比膜脂小10-100倍.
➢比较易于分离，大都能溶于水，可在不破坏膜结构的 情况下，通过温和方法（高离子强度、高pH、）分离 提取。
3. 糖类
生物膜中的糖类大多与膜蛋白结合 糖蛋 白（信息识别）
少数与膜脂结合 糖脂
糖类在膜上的分布
非对称的，全部分布在膜的非细胞质一 侧。
质膜上的糖
细胞内膜的糖
三 生物膜的分子结构模型
膜锚蛋白
有些膜内在蛋白本身并没有进入膜内，他们以共价键 与脂质、脂酰链、异戊烯基团相结合并通过他们的疏 水部分插入到膜内，这种形式的内在蛋白称为膜锚蛋 白。
（2） 外 周 蛋 白
➢分布于膜的脂双层内外表面，通过极性氨基酸残基 以离子键、氢键、范德华力等次级键与膜脂极性头部 或与内在蛋白的亲水部分结合。
膜脂的流动性的大小与磷脂分子中脂肪酸链的 长短及不饱和程度密切相关.链越短,不饱和程 度越高,流动性越大.
哺乳动物中胆固醇对膜脂流动性也有一定的调 控作用,在生理条件下增加胆固醇的含量会降低 膜的流动性，因为胆固醇的闭合环状结构干扰 了脂肪酸的侧向运动。
膜脂的流动性是不均匀的,在一定温度下,有的 膜脂处于凝胶态,有的则呈液晶态,处于液晶态 的各膜脂的流动性也不完全相同.
2. 膜蛋白
⑴内 在 蛋 白 ⑵外 周 蛋 白
（1）内在蛋白
➢ 有的全部埋于脂双层的疏水区，有的部分嵌在脂双层 中，有的横跨全膜.主要靠疏水作用通过某些非极性氨 基酸残基与膜脂疏水部分相结合。
➢这类蛋白被紧密连在膜上，并且不易溶于水。只有用 破坏膜结构的试剂如有机溶剂（氯仿）或去污剂 （TritonX-100）才能把它们从膜中提取出来。