Chapter18 生物膜的组成与结构
biological membrane
一、生物膜的概述
Chapter18 生物膜的组成与结构
● 细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；
● 生物膜有多种功能，如物质运输、能量转换、
细胞识别、细胞免疫、神经传导和代谢调控等；
● 生物膜模拟：用于污水处理、海水淡化以及
农作物的抗旱、抗寒、耐盐、抗病等。
内膜系统：亚细胞结构和细胞器。例如，线
粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
? 主要由脂质 （ 主要是磷脂和胆固醇 ）,
? 蛋白质 （ 包括酶 ） 和多糖类组成,
? 水和金属离子等 。
? 生物膜的组成, 因膜的种类不同而有很大的差
别 。
构成生物膜的主要物质
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
（ 1）脂质 Lipid
? 脂质是构成生物膜最基本的结构
物质
? 脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，
其中以磷脂为主要成分。
? 磷脂
Glycerophospholipids
? 胆固醇 Sterols
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
胆固醇以中性脂的形式分布在
双层脂膜内，对生物膜中脂类的
物理状态有一定的调节作用,有
利于保持膜的流动性和降低相变
温度 。
? 糖脂 Glycosphingolipids
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
? 糖脂也是构成双层脂膜的结构物质 。
? 糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中 。
? 动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂 。
? 结构为,
C H 2 C H
N H
C H C H = C H
O H
( C H 2 ) 1 2 C H 3
神 经 鞘 氨 醇
O
O H
C H 2 O H
OO H
O H半乳糖
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
（ 2）膜蛋白 membrane protein
? 生物膜中含有多种不同的蛋白质, 通常
称为膜蛋白 。
? 根据它们在膜上的定位情况, 可以分为
外周蛋白和内在蛋白 。
? 膜蛋白具有重要的生物功能, 是生物膜
实施功能的基本场所 。
膜蛋白分布不对称
脂质双层
镶嵌蛋白
跨膜蛋白
膜表面
蛋白
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 。
? 外周蛋白能溶解于水 。
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 。
? 这类蛋白的特征是不溶于水, 主要靠疏水键与
膜脂相结合, 而且不容易从膜中分离出来 。
? 内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分, 由于没
有水分子的影响, 多肽链内形成氢键趋向大大
增加, 因此, 它们主要以 ?-螺旋和 ?-折叠形式
存在, 其中又以 ?-螺旋更普遍 。
内在蛋白
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
（ 3）糖类 carbohydrate
? 生物膜中含有一定的寡糖类物质 。 它们大多与膜蛋白
结合, 少数与膜脂结合 。
? 糖类在膜上的分布是不对称的, 全部都处于细胞膜的
外侧 。 生物膜中组成寡糖的单糖主要有半乳糖, 半乳
糖胺, 甘露糖, 葡萄糖和葡萄糖胺等 。
? 生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具
有 重 要作用 。
Chapter18 生物膜的组成与结构
三、生物膜的结构
1、脂质双层模型
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的结构
2、脂质双层流体镶嵌模型
膜蛋白分布不对称
脂质双层
镶嵌蛋白
跨膜蛋白
膜表面
蛋白
（ 1） 生物膜膜组分的不对称性分布：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
（ 2）生物膜膜脂的运动性
● ● 表现正常的生物学功能有十分重要的意义。
● 膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。
● 膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散
（ 3）生物膜中分子间的作用力
静电力、疏水力和范德华力
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的结构
3、脂质双层膜的特点
The End
biological membrane
一、生物膜的概述
Chapter18 生物膜的组成与结构
● 细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；
● 生物膜有多种功能，如物质运输、能量转换、
细胞识别、细胞免疫、神经传导和代谢调控等；
● 生物膜模拟：用于污水处理、海水淡化以及
农作物的抗旱、抗寒、耐盐、抗病等。
内膜系统：亚细胞结构和细胞器。例如，线
粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
? 主要由脂质 （ 主要是磷脂和胆固醇 ）,
? 蛋白质 （ 包括酶 ） 和多糖类组成,
? 水和金属离子等 。
? 生物膜的组成, 因膜的种类不同而有很大的差
别 。
构成生物膜的主要物质
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
（ 1）脂质 Lipid
? 脂质是构成生物膜最基本的结构
物质
? 脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，
其中以磷脂为主要成分。
? 磷脂
Glycerophospholipids
? 胆固醇 Sterols
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
胆固醇以中性脂的形式分布在
双层脂膜内，对生物膜中脂类的
物理状态有一定的调节作用,有
利于保持膜的流动性和降低相变
温度 。
? 糖脂 Glycosphingolipids
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
? 糖脂也是构成双层脂膜的结构物质 。
? 糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中 。
? 动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂 。
? 结构为,
C H 2 C H
N H
C H C H = C H
O H
( C H 2 ) 1 2 C H 3
神 经 鞘 氨 醇
O
O H
C H 2 O H
OO H
O H半乳糖
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
（ 2）膜蛋白 membrane protein
? 生物膜中含有多种不同的蛋白质, 通常
称为膜蛋白 。
? 根据它们在膜上的定位情况, 可以分为
外周蛋白和内在蛋白 。
? 膜蛋白具有重要的生物功能, 是生物膜
实施功能的基本场所 。
膜蛋白分布不对称
脂质双层
镶嵌蛋白
跨膜蛋白
膜表面
蛋白
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 。
? 外周蛋白能溶解于水 。
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 。
? 这类蛋白的特征是不溶于水, 主要靠疏水键与
膜脂相结合, 而且不容易从膜中分离出来 。
? 内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分, 由于没
有水分子的影响, 多肽链内形成氢键趋向大大
增加, 因此, 它们主要以 ?-螺旋和 ?-折叠形式
存在, 其中又以 ?-螺旋更普遍 。
内在蛋白
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的组成
构成生物膜的主要物质
（ 3）糖类 carbohydrate
? 生物膜中含有一定的寡糖类物质 。 它们大多与膜蛋白
结合, 少数与膜脂结合 。
? 糖类在膜上的分布是不对称的, 全部都处于细胞膜的
外侧 。 生物膜中组成寡糖的单糖主要有半乳糖, 半乳
糖胺, 甘露糖, 葡萄糖和葡萄糖胺等 。
? 生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具
有 重 要作用 。
Chapter18 生物膜的组成与结构
三、生物膜的结构
1、脂质双层模型
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的结构
2、脂质双层流体镶嵌模型
膜蛋白分布不对称
脂质双层
镶嵌蛋白
跨膜蛋白
膜表面
蛋白
（ 1） 生物膜膜组分的不对称性分布：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
（ 2）生物膜膜脂的运动性
● ● 表现正常的生物学功能有十分重要的意义。
● 膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。
● 膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散
（ 3）生物膜中分子间的作用力
静电力、疏水力和范德华力
Chapter18 生物膜的组成与结构
二、生物膜的结构
3、脂质双层膜的特点
The End
