什麼是生物膜，生物膜的應用

什麼是生物膜篇一：生物膜

生物膜

生物中除某些病毒外，都具有生物膜。真核細胞除質膜（又稱細胞膜）外，還有分隔各

生物膜

種細胞器的膜系統，包括核膜、線粒體膜、內質網膜、溶酶體膜、高爾基體膜、葉綠體膜、液泡、過氧化酶體膜等，其中內膜系統包括核膜、內質網膜、溶酶體膜、高爾基體膜、液泡（包括內體和分泌泡)，但不包括線粒體膜和葉綠體膜。生物膜形態上都呈雙分子層的片層結構，厚度約5～10納米。其組成成分主要是脂質和蛋白質，另有少量糖類通過共價鍵結合在脂質或蛋白質上。不同的生物膜有不同的功能[1]。

其分子形態包括一個親水性的極性頭部和疏水性的脂肪酰鏈尾部。這種兩親性特性維持了膜結構的穩定性。親水性頭部朝向水相，疏水性尾部避水彼此聚集，這種作用稱爲疏水相互作用。脂質分子的雙分子層排列實質上是一種熵（熵的定義式是：dS=dQ/T）的效應，滿足熱力學的穩定性要求，是溶液中氫鍵、分子間的范德瓦耳斯力、色散力等作用的綜合結果。具有兩條疏水性尾巴的磷脂分子在水相中彼此形成穩定的雙分子層；對於只有一條疏水性尾巴的去垢劑、溶血磷脂等兩親性分子，則形成微團的結構；而那些尾部截面積大於頭部的磷脂，則往往能形成另一種相──六角形Ⅱ相脂質的堆積特性及其形成的結構]就形成雙分子層的“脂質-水”系而言,根據濃度、溫度、溶液中離子種類和pH等,又會形成L(脂肪酰鏈呈液狀自由運動的片層)、L[beta]（脂肪酰鏈呈直伸狀且和膜面成一定傾角的片層）、L[beta]（脂肪酰鏈呈垂直於膜面的直伸狀片層）、P[beta](膜面呈波紋彎曲的片層)等各種相。生物膜的脂質組成種類繁多，而且，還包含一定數量的膽固醇，所以“相”的類別多而複雜。

2結構編輯

流體鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）：針對生物膜的結構提出的一種模型。在這個模

生物膜

型中，生物膜被描述成鑲嵌有蛋白質的流體脂雙層，脂雙層在結構和功能上都表現出不對稱性。有的蛋白質“鑲“在脂雙層表面，有的則部分或全部嵌入其內部，有的則橫跨整個膜。另外脂和膜蛋白可以進行橫向擴散[1]。

　3常見細胞器編輯

種類1項目2345678

細胞線粒體器葉綠體高爾基體內質網液泡溶酶體核糖體中心體

雙層膜，

形成囊有無雙層膜，泡狀和膜結分外膜和單層膜管狀結構內膜構，內有

腔單層膜單層膜單層膜無無

粗麪型內質能分解衰與動物細與細胞有絲網是核糖體儲存物質老損傷的有氧呼吸胞分泌的把氨基分裂有關，光合作的支架；滑面進行滲透細胞器，吞主要產生能量形成及植酸合成形成紡錘用的場型內質網與作用，維噬並殺死功能的主要場物細胞細蛋白質體，牽引染所糖類和脂質持植物細侵入細胞所胞壁形成的場所色體向細胞的合成及分胞緊張度的病毒或有關兩極移動泌作用有關病菌

都與都與能都與能能量都與能量都與能量都與能量轉都與能量都與能量都與能量轉量轉換量轉換轉換轉換有關轉換有關換有關轉換有關轉換有關換有關有關有關有關

完成在內膜、基粒中

功能基質和基進行光液泡膜及的主粒中有許反應，基扁平囊和由膜構成的多種水解蛋白質兩個相互垂其內的細要結多種與有質中進小囊泡管道系統酶和RNA直的中心粒胞液構或氧呼吸有行暗反

成分關的酶應

綠色

物的

所有的動肉細

分佈植物細胞及幼

中莖的

層細

中植葉大多數動所有的大多數動植動物細胞及胞植物細胞所有的動動植物物細胞，廣泛所有的植低等植物細嫩中，一般植物細胞細胞及分佈於細胞物細胞中胞中，常在皮位於核附中原核生質的基質中核附近胞近物中

[1]

4膜蛋白編輯

內在膜蛋白（integralmembraneprotein）：插入脂雙層的疏水核和完全跨

生物膜

越脂雙層的膜蛋白。

外周膜蛋白（peripheralmembraneprotein）：通過與膜脂的極性頭部或內在的膜蛋白的離子

相互作用和形成氫鍵與膜的內或外表面弱結合的膜蛋白。

通道蛋白（channelprotein）：是帶有中央水相通道的內在膜蛋白，它可以使大小適合的離子或分子從膜的任一方向穿過膜。

（膜）孔蛋白（poreprotein）：其含意與膜通道蛋白類似，只是該術語常用於細菌。[1]5詳細信息編輯

相關概念

通透係數（permeabilitycoefficient）：是離子或小分子擴散過脂雙層膜能力的

生物膜

一種量度。通透係數大小與這些離子或分子在非極性溶液中的溶解度成比例。

被動轉運（passivetransport）：那稱爲易化擴散。是一種轉運方式，通過該方式溶質特異的結合於一個轉運蛋白上，然後被轉運過膜，但轉運是沿着濃度梯度下降方向進行的，所以被動轉達不需要能量的支持。

主動轉運（activetransport）：一種轉運方式，通過該方式溶質特異的結合於一個轉運蛋白上然後被轉運過膜，與被動轉運運輸方式相反，主動轉運是逆着濃度梯度下降方向進行的，所以主動轉運需要能量的驅動。在原發主動轉運過程中能源可以是光，ATP或電子傳遞；而第二級主動轉運是在離子濃度梯度下進行的。

協同運輸（contransport）：兩種不同溶質的跨膜的耦聯轉運。可以通過一個轉運蛋白進行同一方向（同向轉運）或反方向（反向轉運）轉運。

胞吞（作用）（endocytosis）：物質被質膜吞入並以膜衍生出的脂囊泡形成（物質在囊泡內）被帶入到細胞內的過程[1]。

細胞膜的作用和意義

細胞是人體和其他生物體一切生命活動結構與功能的基本單位。體內所有的生理功能和生化反應，都是在細胞及其合成排泄的基質（如細胞間隙中的膠原和蛋白聚糖）的物質基礎上進行的。一切動物細胞都被一層薄膜所包裹，這稱作細胞膜，爲生物膜的一種，它把細胞內容物和細胞的周圍環境分割開來。在地球上出現有生命物質和它由簡單到複雜的長期演化過程中，生物膜的出現是一次飛躍，它使細胞能夠既獨立於環境而存在，又能通過生物膜與周圍環境進行有選擇的物質交換而維持生命活動。顯然，細胞要維持正常的生命活動，不僅細胞的內容物不能流失，且其化學組成必須保持相對穩定，這就需要在細胞和它的環境之間有某種特殊的屏障存在。它能使新陳代謝過程中，經常由細胞得到氧氣和營養物質接受各種信息分子和離子，排出代謝產物和廢物，使細胞保持穩態，這對維持細胞的生命活動極爲重要。因此生物膜是一個具有特殊結構和功能的選擇性通透膜，它的主要功能可歸納爲：能量轉換、物質運送、信息識別與傳遞。[1]

對各種膜性結構的化學分析表明，膜主要由脂質、蛋白質和糖類等物質組成。生物膜所具有

的各種功能，在很大程度上決定於膜內所含的蛋白質；細胞和周圍環境之間的物質、能量和信息的交換，大多與細胞膜上的蛋白質有關。細胞膜蛋白質就其功能可分爲以下幾類：一類是能識別各種物質，在一定條件下有選擇地使其通過細胞膜的蛋白質如通道蛋白；另一類是分佈在細胞膜表面，能“辨認”和接受細胞環境中特異的化學性刺激的蛋白質，這統稱爲受體；還有一大類膜蛋白質屬於膜內酶類，種類甚多；此外，膜蛋白質可以是和免疫功能有關的物質。總之，不同細胞都有它特有的膜蛋白質，這是決定細胞在功能上的特異性的重要因素。一個進

生物膜

行着新陳代謝的活細胞，不斷有各種各樣的物質（從離子和小分子物質到蛋白質大分子，以及團塊性物質或液體）進出細胞，包括各種供能物質、合成新物質的原料、中間代謝產物、代謝終產物、維生素、氧和CO2等進出細胞，它們都與膜上的特定的蛋白質有關。[1]跨過生物膜的物質運送是生物膜的主要功能之一。物質運送可分爲被動運送和主動運送兩大類。被動運送是物質從高濃度一側，順濃度梯度的方向，通過膜運送到低濃度一側的過程，這是一個不需要外界供給能量的自發過程。而物質的主動運送，是指細胞膜通過特定的通道或運載體把某種分子（或離子）轉運到膜的另一側去。這種轉運有選擇性，通道或運載體能識別所需的分子或離子，能對抗濃度梯度，所以是一種耗能過程。在膜的主動運送中所需要的能量只能由物質所通過的膜或膜所屬的細胞來供給。在細胞膜的這種主動運送中，很重要且研究得很充分的是關於Na+，K+的主動運送。包括人體細胞在內的所有動物細胞，其細胞內液和外液中的Na+，K+濃度有很大不同。以神經和肌肉細胞爲例，正常時膜內K+濃度約爲膜外的30倍，膜外Na+濃度約爲膜內的12倍。這種明顯的濃度差的形成和維持，與細胞膜的某種功能有關，而此功能要靠新陳代謝

生物膜

的正常進行。例如，低溫、缺氧或一些代謝抑制劑的使用，會引起細胞內外Na+，K+正常濃度差的減小，而在細胞恢復正常代謝活動後，上述濃度差又可恢復。很早就有人推測，各種細胞的細胞膜上普遍存在着一種稱爲鈉鉀泵的結構，簡稱鈉泵，它們的作用就是能夠逆着濃度差主動地將細胞內的Na+移出膜外，同時將細胞外的K+移入膜內，因而形成和保持了Na+和K+在膜兩側的特殊分佈。後來大量科學實驗證明，鈉泵實際上就是膜結構中的一種

特殊蛋白質，它本身具有催化ATP水解的活性，可以把ATP分子中的高能鍵切斷而釋放能量，並利用此能量進行Na+，K+的主動運送。因此鈉泵就是這種被稱爲Na+-K+依賴式ATP酶的蛋白質。細胞膜上的鈣泵也是一種ATP酶，它能把細胞內過多的Ca2+轉移到細胞外去。

[1]

生物膜是當前分子生物學、細胞生物學中一個十分活躍的研究領域。關於生物膜的結構，生物膜與能量轉換、物質運送、信息傳遞，以及生物膜與疾病等方面的研究及用合成化學的方法制備簡單模擬膜和聚合生物膜等方面不斷取得新進展。另外，人們正在研究對物質具有優良識別能力的人造膜，使模仿生物膜機能的人造內臟器官，應用於醫療診斷。

細胞、細胞器和其環境接界的所有膜結構的總稱。生物中除某些病毒外，都具有生物膜。真核細胞除質膜（又稱細胞膜）外，還有分隔各種細胞器的內膜系統，包括核膜、線粒體膜、內質網膜、

生物膜

溶酶體膜、高爾基器膜、葉綠體膜、過氧化酶體膜等。生物膜形態上都呈雙分子層的片層結構，厚度約5～10納米。其組成成分主要是脂質和蛋白質，另有少量糖類通過共價鍵結合在脂質或蛋白質上。不同的生物膜有不同的功能。質膜和物質的選擇性通透、細胞對外界信號的識別作用、免疫作用等密切有關；神經細胞膜與肌細胞膜是高度分化的可興奮膜，起着電興奮、化學興奮的產生和傳遞作用；葉綠體內的類囊體膜與光合細菌膜、嗜鹽菌的紫膜起着將光能轉換爲化學能的作用，而線粒體內膜與呼吸細菌膜則能將氧化還原過程中釋放出的能量用於合成腺苷三磷酸(ATP）；內質網膜則是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白質及脂質的生物合成場所。因而，生物膜在活細胞的物質、能量及信息的形成、轉換和傳遞等生命活動過程中，是必不可少的結構。[1]

物理化學特性

脂質的多形性生物膜的基質是極性脂質：磷脂、膽固醇和糖脂。其分子形態包括一個親水性的極性頭部和疏水性的脂肪酰鏈尾部。這種兩親性特性維持了膜結構的穩定性。親水性頭部朝向水相，疏水性尾部避水彼此聚集，這種作用稱爲疏水相互作用。脂質分子的雙分子層排列實質上是一種熵的效應，滿足熱力學的穩定性要求，是溶液中氫鍵、分子間的范德瓦耳斯力、色散力等作用的綜合結果。具有兩條疏水性尾巴的磷脂分子在水相中彼此形成穩定的雙分子層；對於只有一條疏水性尾巴的去垢劑、溶血磷脂等兩親性分子，則形成微團的結構；而那些尾部截面積大於頭部的磷脂，則往往能形成另一種相──六角形Ⅱ相（HⅡ相）（圖1）。就形成雙分子層的“脂質-水”系而言，根據濃度、溫度、溶液中離子種類和pH等，又會形成Lα（脂肪酰鏈呈液狀自由運動的片層）、L'（脂肪酰鏈呈直伸狀且和膜面成一定傾角的片層）、L（脂肪酰鏈呈垂直於膜面的直伸狀片層）、P'（膜面呈波紋彎曲的片層）等各種相。生物膜的脂質組成種類繁多，而且，還包含一定數量的膽固醇，所以“相”的類別多而複雜。

相變脂肪酰鏈中的C-C單鍵可以旋轉，產生旋轉異構體。因爲受到鄰近基團的空間阻礙，旋轉不是所有角度都能進行的。反式構象時系統的位能最小，性質最穩定；其他角度時位能都較高。一種機率較大的形式是：旋轉120°後的扭轉式構象。對於正丁烷，反式轉爲扭轉

什麼是生物膜篇二：生物膜的應用

生物膜組成細胞膜組成似可分爲1膜的骨架(主要是脂質)o期在骨架上的物質(蛋白質等)。其化學成分一般由類脂(磷脂、膽固醇)、蛋白質、糖類(糖蛋白、糖脂)、少量的核酸、無機離子以及水分所組成。而類脂和蛋白質則是組成細胞膜的主要成分。膜結構體系的基本作用是爲細胞提供保護。質膜將整個細胞的生命活動保護起來，並進行選擇性的物質交換；核膜將遺傳物質保護起來，使細胞核的活動更加有效；線粒體和葉綠體的膜將細胞的能量發生同其它的生化反應隔離開來，更好地進行能量轉換。膜結構體系爲細胞提供較多的質膜表面，使細胞內部結構區室化。由於大多數酶定位在膜上，大多數生化反應也是在膜表面進行的，膜表面積的擴大和區室化使這些反應有了相應的隔離，效率更高。另外，膜結構體系爲細胞內的物質運輸提供了特殊的運輸通道，保證了各種功能蛋白及時準確地到位而又互不干擾。例如溶酶體的酶合成之後不僅立即被保護起來，而且一直處於監護之下被運送到溶酶體小泡。細胞生物膜系統是指由細胞膜、細胞核膜以及內質網、高爾基體、線粒體等有膜圍繞而成的細胞器，在結構和功能上是緊密聯繫的統一整體，由於細胞膜、核膜以及內質網、高爾基體、線粒體等由膜圍繞而成的細胞器都涉及到細胞膜或細胞器膜，所以通常稱此係統爲生物膜系統。細胞的生物膜系統在細胞的生命活動中起着極其重要的作用。此外，研究細胞生物膜系統在醫學和生產過程中都有很廣闊的前景。

生物膜結構如今所認知的生物膜結構爲流體鑲嵌模型。在提出後又有多次補充，它們都是以流動鑲嵌模型爲前提。如晶格鑲嵌模型強調了膜蛋白分子對磷脂分子流動性的限制作用，認爲內在蛋白周圍結合的磷脂分子爲界面脂，界面脂只能隨內在蛋白運動，並與內在蛋白構成晶格；板塊模型則認爲在流動的脂雙層中存在着結構和性質不同，但有序又可獨立移動的鑲嵌板塊，板塊內不同組分的相互作用以及不同板塊間的相互作用，使生物膜具有複雜的生物學功能。膜蛋白和膜脂結構研究的最新進展主要是以下幾個方面：（１）膜蛋白三維結構研究。膜蛋白可分爲外周蛋白和內在蛋白，後者佔整個膜蛋白的７０％～８０％，它們部分或全部嵌入膜內，還有的是跨膜分佈，如受體、離子通道、離子泵以及各種膜酶等等。第一個水溶性蛋白質———肌紅蛋白的三維結構的解析是由英國人Ｋｅｎｄｒｅｗ於１９５７年用Ｘ射線衍射法完成的，他因此獲得了諾貝爾獎。迄今蛋白質解析出具有原子分辨率的三維結構已達２００００個左右。（２）膜脂結構研究進展。膜脂主要包括甘油脂（即磷脂）、鞘脂類以及膽固醇。對於甘油脂研究較多，它們不僅是生物膜結構的骨架，其中有些成員還參與了信號轉導的過程。生物膜作用細胞膜主要功能有（1）分隔、形成細胞和細胞器，爲細胞的生命活動提供相對穩定的內部環境，膜的面積大大增加，提高了發生在膜上的生物功能；（2）屏障作用，膜兩側的水溶性物質不能自由通過；（3）選擇性物質運輸，伴隨着能量的傳遞；（4）生物功能：激素作用、酶促反應、細胞識別、電子傳遞等。（5）識別和傳遞信息功能（主要依靠糖蛋白）（6）物質轉運功能：細胞與周圍環境之間的物質交換，是通過細胞膜的轉運功能實現的不同的生物膜有不同的功能。細胞膜和物質的選擇性通透、細胞對外界信號的識別作用、免疫作用等密切相關；神經細胞膜與肌細胞膜是高度分化的可興奮膜，起着電興奮、化學興奮的產生和傳遞作用；葉綠體內的類囊體薄膜與光合細菌膜、嗜鹽菌的紫膜起着將光能轉換爲化學能的作用，而線粒體內膜與呼吸細菌膜則能將氧化還原過程中釋放出的能量用於合成三磷酸腺苷；內質網膜是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白質及脂質的生物合成場所。因此，生物膜在活細胞的物質、能量及信息的形成、轉換和傳遞等生命活動過程中，是必不可少的結構。

細胞膜的應用

２．脂質體的發展和應用１９６５年，英國學者Ｂａｎｇｈａｍ將磷脂分散在水中，然後

用電鏡觀察。發現磷脂自發形成多層囊泡，每層均爲類似生物膜結構的脂質雙分子層，囊泡中央和各層之間被水相隔開，雙分子層厚度約爲４納米。後來，將這種小囊泡稱爲脂質體。脂質體具有分子小、擴散速度快、脂溶性好及可生物降解等優點，因此可作爲藥物和基因等的載體。此外，如在脂質體中摻入特異的組織和細胞的識別配體或抗體等，脂質體即可將藥物和基因靶向運輸，增加藥物作用的局部濃度和作用時間並減少全身的毒副反應。目前，抗腫瘤化療藥物及腫瘤基因治療的脂質體投送系統的研究和應用已取得了較大的進展。

3．細胞膜電穿孔的發展及應用經過人們不斷的研究發現:細胞膜的絕緣強度與所加脈衝電場的幅值和持續時間有關。細胞膜的擊穿電壓值在0.5~1.5V左右,即:假定細胞膜的厚度爲5nm,當採用Ls)ms級的電脈衝時,電場強度應該在1~3kV/cm左右。通常,幅值較低、持續時間較短的脈衝刺激僅導致細胞膜充電,其時間常數取決於膜電容和充電通路的等效電阻。電穿孔現象發生後,膜電導率G(t)增大,跨膜電流增加至nA數量級。如果在電流陡增前撤去外電場或者處於兩脈衝的間隔時期,則膜電位U(t)快速衰減,細胞膜放電,膜屏障功能恢復,則稱此現象爲可逆性電擊穿(REB);否則微孔數量增加或者孔徑激增,以至於膜組織斷裂,細胞死亡,稱此現象爲不可逆性電擊穿(IREB定性地說,電穿孔現象是由電能(因跨膜電位提高而產生的決定性能量)和/KT能量0(因熱波動而產生的隨機性能量)共同作用而引起的。大量的觀察發現:電穿孔的發生主要是一種物理現象,同時也會引起細胞膜某些化學性質的變化,應該建立細胞膜出現微孔的物理模型來解釋細胞膜的機械特性、電特性和分子運輸行爲。

一、生物膜在污水處理中的應用生物膜法是土壤自淨和河牀淨化過程的人工模擬和強化。生物膜通常爲微生物、原生動物、後生動物集羣生長、繁育的膜狀生物性污泥。與活性污泥法相比,耐衝擊負荷、耐毒性、耐泡沫影響且無污泥膨脹問題,是生物膜法的普遍性優點。

1、多功能人工水草生物膜處理黑臭河水研究隨着工業的發展，工業超標排污造成大量的生活用水被污染，河道黑臭。因此，處理污水成爲人們急需解決的問題，城市河道黑臭主要是過量納污導致水體供氧和耗氧失衡的結果，水體缺氧乃至厭氧條件下污染物轉化併產生氨氮、硫化氫、揮發性有機酸等臭惡臭物質以及鐵、錳硫化物等黑色物質[1]。近年來，微生物被廣泛用於黑臭河道的治理，通過選育和培養高效的微生物菌劑，能有效降解COD、N和P，消除黑臭，提高溶解氧水平[2-3]。但對於成分複雜的廢水，單一功能的微生物難於治理多種污染物[4]。以人工水草作爲生物膜載體，結合光合細菌球形紅細菌、枯草桿菌和氧化硫硫桿菌組合構建多功能人工水草生物膜系統，多功能人工水草生物膜對工業河黑臭河水具有較好的淨化效果，系統克服了單一功能微生物難於處理多種污染物的缺陷，能有效地處理成分複雜的黑臭河水。

2、還原水解－生物膜工藝處理印染廢水中試研究。研究人員提出“還原水解－生物膜”處理工藝[5]，效果穩定、各處理單元佈置合理，能夠適應在各種生產階段變化情況下的該廠廢水的處理，處理後出水能達到並低於紡織染整工業水污染物排放的一級標準[6]，顯示了聯合工藝優良的適應性。利用生物膜法處理剩餘污泥產量少，處理效率高，具有很好的推廣應用價值。

三、有機廢氣的生物膜處理技術化工廠和石油化工廠在生產過程中排放各種有機廢氣,其中含有醋、醇、醚、酚、睛、酸、芳烴及雜環化合物等有機污染物,對人體及環境危害很大。與有機廢氣的傳統處理方法相比,生物處理法[9]的主要伏點是工藝設備簡單、管理維

護方便、能耗少、運行費用低,且去除效率也比較高。生物膜法是微生物在填料表面固定附着生長的生物處理法,有機廢氣中的污染物和空氣中的氧通過相間傳質爲微生物膜所吸附,併發生生物氧化反應,使有機廢氣得到淨化。生物膜法具有以下優點：生物相多樣化,除好氧菌外還存在厭氧菌,生物膜具有較低的含水率,單位體積內的生物量較大,因此生物膜反應器具有較大的處理能力,工藝過程比較穩定,動力消耗較少。由於具有以上這些優點,生物法生物膜法在有機廢氣處理中的應用受到了特別的關注。

四、生物膜在血液透析中的應用血液透析[10]是一種溶質通過半透膜與另一種溶質交換的過程。半透膜是一張佈滿許多小孔的薄膜，膜的孔隙大小在一定範圍內，使得膜的兩側溶液中的水分子和小分子的溶質可通過膜孔進行交換，但大分子溶質(蛋白質)不能通過。根據膜平衡原理，半透膜兩側液體各自所含溶質濃度的梯度差及其他溶質所形成的不同滲透濃度，可使溶質從濃度高的一側向濃度低的一側移動(彌散作用)，而水分子則從滲透濃度低的一側向濃度高的一側滲透(滲透作用)，最終達到動態平衡。當血液進入透析器時，其代謝產物如尿素、肌酐、胍類、中分子物質、過多的電解質便可通過透析膜彌散到透析液中，而透析液中的碳酸氫根、葡萄糖、電解質等機體所需物質則被補充到血液中，從而達到清除體內代謝廢物、糾正水電解質紊亂和酸鹼失衡的目的。

總結和展望近十年來,國際上膜分子生物學的發展速度和規模十分巨大,並取得了相當可觀的成就。生物膜已成爲現代生物學的一個新生長點。其原因大體是:生物膜與細胞結構和命現象的密切關係已爲人們所認識,離開對生物膜結構和功能的瞭解,要深人認識生命的本質是不可能的;以研究生物大分子的結構和功能爲基礎的分子生物學,它的進一步發展必然把視線轉向比單個大分子更爲複雜的超分子體系L;生物膜結構則是這種超分於體系在細胞內的基本結構形式,是研究生物大分子之間相互關係的適宜對象由於細胞學,生物化學和生物物理學等的長期發展爲生物膜的基本性質,形態結構,化學成分及膜蛋白膜脂等物理化學性質和功能的研究積累大量的比較系統的材料使人們對膜的.基本認識逐漸深人,爲生物膜研究的進一步發展奠定了基礎;(釣由於近代許多物理學、化學等新技術和新儀器廣泛滲透到生物膜的研究中,其中包括各種光譜如紅外、激光拉曼、熒光光譜、旋光色散和圓二色性以及x一光衍射、中子衍射、核磁共振、順磁共振、電子自旋標記、高分辨率電子顯微鏡、冰蝕刻技術和人造脂微球技術等都爲生物膜的結構,膜組份的分子構型及其和膜功能的關係等提供了大量的信息,使人們在分子水平:對生物膜有了更多的瞭解;(5)由於生物膜在實踐上有其廣泛應用的可能性,很多醫學、藥學、工程技術、化學工業等問題的解決都對生物膜的許多基本原理的闡明提出了要求,從而把生物膜的研究擴展到更爲廣闊的領域,爲促進膜分子生物學的發展增添了新的淮動方。可以預計,生物膜的研究在今後將有更大更快的發展。

什麼是生物膜篇三：4.生物膜

生物膜

一、選擇題

1．磷脂酰肌醇分子中的磷酸肌醇部分是這種膜脂的那個部分？

A、親水尾部B、疏水頭部C、極性頭部D、非極性尾部

3．以下那種因素不影響膜脂的流動性？

A、膜脂的脂肪酸組分B、膽固醇含量C、糖的種類D、溫度4．哪種組分可以用磷酸鹽緩衝液從生物膜上分離下來？

A、外周蛋白B、嵌入蛋白C、跨膜蛋白D、共價結合的糖類

注：通過離子鍵與磷脂極性頭部或氫鍵與膜內嵌蛋白親水結構域結合或共價連接脂類碳氫鏈插入雙層內部。（PH，離子強度，螯合劑，如鈣）在膜中位置固定，可移動，不隨機漂移。

5．哪些組分需要用去垢劑或有機溶劑（變性劑）從生物膜上分離下來？

A、外周蛋白B、嵌入蛋白C、共價結合的糖類D、膜脂的脂肪酸部分

注：依靠膜脂間疏水作用與脂雙層緊密聯繫。

8．當生物膜中不飽和脂肪酸增加時，生物膜的相變溫度:

A、增加B、降低C、不變D、範圍增大

注；不飽和脂肪酸中雙鍵數目多，保持膜在低溫下流動性，抵抗冷凍；飽和脂肪酸含量高，有利於細胞質膜在高溫下的穩定性。

11．已知細胞內外的Ca2+是外高內低，那麼Ca2+從細胞內向細胞外運輸屬於哪種方式？

A、簡單擴散B、促進擴散C、外排作用D、主動運輸

二、填空題

1

．構成生物膜的三類膜脂是磷脂（含量高爲甘油磷脂和鞘磷脂）、糖脂和膽固醇。

5．膽固醇可使膜脂的相變溫度範圍變寬，對膜脂的流動性具有一定的調節功能增加膜的穩定性和降低水溶性物質的通透性。

6膜的獨特功能由特定的膜蛋白執行,,膜蛋白可分爲整合蛋白和外周蛋白。7下圖中B,G,EA爲跨膜蛋白。

8．1972年sanger提出生物膜的“流動鑲嵌模型”，該模型突出了膜的流動性和膜蛋白分佈的不對稱性。

三、是非題

1．質膜中與膜蛋白和膜脂共價結合的糖都朝向細胞外側定位。√

2．生物膜是由極性脂和蛋白質通過非共價鍵形成的片狀聚集體，膜脂和膜蛋白都可以自由地進行側向擴散和翻轉擴散。√×

4．生物膜的不對稱性僅指膜蛋白的定向排列，膜脂可做側向擴散和翻轉擴散，在雙分子層中的分佈是相同的。×

6．主動運轉有兩個顯著特點：一是逆濃度梯度進行，需要能量驅動，二是具有方向性。√

7．膜上的質子泵實際上是具有定向轉運H＋(能量）和具有ATP酶活性的跨膜蛋白。√

8．所有的主動運輸系統都具有ATPase活性。√×

9．極少數的膜蛋白通過共價鍵結合於膜脂。√

11．在相變溫度以上，膽固醇可增加膜脂的有序性，限制膜脂的流動性；在相變溫度以下，膽固醇又可擾亂膜脂的有序性，從而增加膜脂的流動性。√四、名詞解釋AD

極性脂：脂類有極性脂和非極性脂，含有極性基團的稱爲極性脂。極性脂的主體是脂溶性的，其中極性部分是水溶性的，比如磷脂。

中性脂：中性脂肪即甘油三酯（triglyceride,TG),約佔人體脂類的95%。脂雙層分子外周蛋白

相變溫度：脂質分子從有流動性的液晶變爲排列整齊不能流動的凝膠（晶膠）相對的溫度。液晶相：液晶相是指具有高度不對稱外形的有機化合物在一定溫度和濃度時表現出的介於液態和晶態間的有序流體狀態。

主動運輸：主動運輸是指物質逆濃度梯度或順濃度梯度，在載體的協助下，在能量的作用下運進或運出細胞的過程。（Na+、K+和Ca2+）

被動運輸：物質在細胞內外濃度不同形成梯度，物質順着梯度由高濃度向低濃度轉運的過程叫被動運輸（passivetransport）。自由擴散、協助擴散屬於被動運輸。

簡單擴散：不帶電荷和水溶性的小分子（如H2O,O2,CO2,N2，尿素，丙酮，乙醇）由濃度高的一側向濃度低的一側轉運，從膜的一側通過細胞質膜進入膜另一側的過程。（取決於分子大小(小）和極性（非）)促進擴散：物質通過膜上的特殊蛋白質（包括載體、通道）的介導、順電—化學梯度的跨膜轉運過程，其轉運方式主要有兩種：一是經載體介導的易化擴散。二是經通道介導的易化擴散。質子泵：質子泵指能逆濃度梯度轉運氫離子通過膜的膜整合糖蛋白。質子泵的驅動依賴於ATP水解釋放的能量，質子泵在泵出氫離子時造成膜兩側的pH梯度和電位梯度。

五、問答題

2．流動鑲嵌模型的要點是什麼？

蛋白質和脂質分子都有流動性，膜具有二側不對稱性，蛋白質附在膜表面或嵌入膜內部。

3．外周蛋白和嵌入蛋白在提取性質上有那些不同？現代生物膜的結構要點是什麼？

由於外周蛋白與膜以極性鍵結合，所以可以有普通的方法予以提取；由於嵌入蛋白與膜通過非極性鍵結合，所以只能用特殊的方法予以提取。

現代生物膜結構要點：脂雙層是生物膜的骨架；蛋白質以外周蛋白和嵌入蛋白兩種方式與膜結合；膜脂和膜蛋白在結構和功能上都具有二側不對稱性；膜具有一定的流動性；膜組分之間有相互作用。

4．什麼是生物膜的相變？生物膜可以幾種狀態存在？生物膜從一種狀態變爲另一種狀態的變化過程爲生物膜的相變，一般指液晶相與晶膠相之間的變化。生物膜可以三種狀態存在，即：晶膠相、液晶相和液相。

5．什麼是液晶相？它有何特點？

生物膜既有液態的流動性，又有晶體的有序性的狀態稱爲液晶相。其特點爲：頭部有序，尾部無序，短程有序，長程無序，有序的流動，流動的有序。

6．影響生物膜相變的因素有那些？他們是如何對生物膜的相變影響的？

影響生物膜相變的因素及其作用爲：A、脂肪酸鏈的長度，其長度越長，膜的相變溫度越高；

B、脂肪酸鏈的不飽和度，其不飽和度越高，膜的相變溫度越低；C、固醇類，他們可使液晶相存在溫度範圍變寬；D、蛋白質，其影響與固醇類相似。

7．物質的跨膜運輸有那些主要類型？各種類型的要點是什麼？

有兩種運輸類型，即主動運輸和被動運輸，被動運輸又分爲簡單擴散和幫助擴散兩種。簡單擴散運輸方向爲從高濃度向低濃度，不需載體和能量；幫助擴散運輸方向同上，需要載體，但不需能量；主動運輸運輸方向爲從低濃度向高濃度，需要載體和能量。