品才网>生物/化工/环保/能源>什么是生物膜，生物膜的应用

什么是生物膜，生物膜的应用

时间：2020-12-30 09:36:33 生物/化工/环保/能源我要投稿

什么是生物膜，生物膜的应用

　　什么是生物膜篇一：生物膜

什么是生物膜，生物膜的应用

　　生物膜

　　生物中除某些病毒外，都具有生物膜。真核细胞除质膜（又称细胞膜）外，还有分隔各

　　生物膜

　　种细胞器的膜系统，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、叶绿体膜、液泡、过氧化酶体膜等，其中内膜系统包括核膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、液泡（包括内体和分泌泡)，但不包括线粒体膜和叶绿体膜。生物膜形态上都呈双分子层的片层结构，厚度约5～10纳米。其组成成分主要是脂质和蛋白质，另有少量糖类通过共价键结合在脂质或蛋白质上。不同的生物膜有不同的功能[1]。

　　其分子形态包括一个亲水性的极性头部和疏水性的脂肪酰链尾部。这种两亲性特性维持了膜结构的稳定性。亲水性头部朝向水相，疏水性尾部避水彼此聚集，这种作用称为疏水相互作用。脂质分子的双分子层排列实质上是一种熵（熵的定义式是：dS=dQ/T）的效应，满足热力学的稳定性要求，是溶液中氢键、分子间的范德瓦耳斯力、色散力等作用的综合结果。具有两条疏水性尾巴的磷脂分子在水相中彼此形成稳定的双分子层；对于只有一条疏水性尾巴的去垢剂、溶血磷脂等两亲性分子，则形成微团的结构；而那些尾部截面积大于头部的磷脂，则往往能形成另一种相──六角形Ⅱ相脂质的堆积特性及其形成的结构]就形成双分子层的“脂质-水”系而言,根据浓度、温度、溶液中离子种类和pH等,又会形成L(脂肪酰链呈液状自由运动的片层)、L[beta]（脂肪酰链呈直伸状且和膜面成一定倾角的片层）、L[beta]（脂肪酰链呈垂直于膜面的直伸状片层）、P[beta](膜面呈波纹弯曲的片层)等各种相。生物膜的脂质组成种类繁多，而且，还包含一定数量的胆固醇，所以“相”的类别多而复杂。

　　2结构编辑

　　流体镶嵌模型（fluidmosaicmodel）：针对生物膜的结构提出的一种模型。在这个模

　　生物膜

　　型中，生物膜被描述成镶嵌有蛋白质的流体脂双层，脂双层在结构和功能上都表现出不对称性。有的蛋白质“镶“在脂双层表面，有的则部分或全部嵌入其内部，有的则横跨整个膜。另外脂和膜蛋白可以进行横向扩散[1]。

　　3常见细胞器编辑

　　种类1项目2345678

　　细胞线粒体器叶绿体高尔基体内质网液泡溶酶体核糖体中心体

　　双层膜，

　　形成囊有无双层膜，泡状和膜结分外膜和单层膜管状结构内膜构，内有

　　腔单层膜单层膜单层膜无无

　　粗面型内质能分解衰与动物细与细胞有丝网是核糖体储存物质老损伤的有氧呼吸胞分泌的把氨基分裂有关，光合作的支架；滑面进行渗透细胞器，吞主要产生能量形成及植酸合成形成纺锤用的场型内质网与作用，维噬并杀死功能的主要场物细胞细蛋白质体，牵引染所糖类和脂质持植物细侵入细胞所胞壁形成的场所色体向细胞的合成及分胞紧张度的病毒或有关两极移动泌作用有关病菌

　　都与都与能都与能能量都与能量都与能量都与能量转都与能量都与能量都与能量转量转换量转换转换转换有关转换有关换有关转换有关转换有关换有关有关有关有关

　　完成在内膜、基粒中

　　功能基质和基进行光液泡膜及的主粒中有许反应，基扁平囊和由膜构成的多种水解蛋白质两个相互垂其内的细要结多种与有质中进小囊泡管道系统酶和RNA直的中心粒胞液构或氧呼吸有行暗反

　　成分关的酶应

　　绿色

　　物的

　　所有的动肉细

　　分布植物细胞及幼

　　中茎的

　　层细

　　中植叶大多数动所有的大多数动植动物细胞及胞植物细胞所有的动动植物物细胞，广泛所有的植低等植物细嫩中，一般植物细胞细胞及分布于细胞物细胞中胞中，常在皮位于核附中原核生质的基质中核附近胞近物中

　　[1]

　　4膜蛋白编辑

　　内在膜蛋白（integralmembraneprotein）：插入脂双层的疏水核和完全跨

　　生物膜

　　越脂双层的膜蛋白。

　　外周膜蛋白（peripheralmembraneprotein）：通过与膜脂的极性头部或内在的膜蛋白的离子

　　相互作用和形成氢键与膜的内或外表面弱结合的膜蛋白。

　　通道蛋白（channelprotein）：是带有中央水相通道的内在膜蛋白，它可以使大小适合的离子或分子从膜的任一方向穿过膜。

　　（膜）孔蛋白（poreprotein）：其含意与膜通道蛋白类似，只是该术语常用于细菌。[1]5详细信息编辑

　　相关概念

　　通透系数（permeabilitycoefficient）：是离子或小分子扩散过脂双层膜能力的

　　生物膜

　　一种量度。通透系数大小与这些离子或分子在非极性溶液中的溶解度成比例。

　　被动转运（passivetransport）：那称为易化扩散。是一种转运方式，通过该方式溶质特异的结合于一个转运蛋白上，然后被转运过膜，但转运是沿着浓度梯度下降方向进行的，所以被动转达不需要能量的支持。

　　主动转运（activetransport）：一种转运方式，通过该方式溶质特异的结合于一个转运蛋白上然后被转运过膜，与被动转运运输方式相反，主动转运是逆着浓度梯度下降方向进行的，所以主动转运需要能量的驱动。在原发主动转运过程中能源可以是光，ATP或电子传递；而第二级主动转运是在离子浓度梯度下进行的。

　　协同运输（contransport）：两种不同溶质的跨膜的耦联转运。可以通过一个转运蛋白进行同一方向（同向转运）或反方向（反向转运）转运。

　　胞吞（作用）（endocytosis）：物质被质膜吞入并以膜衍生出的脂囊泡形成（物质在囊泡内）被带入到细胞内的过程[1]。

　　细胞膜的作用和意义

　　细胞是人体和其他生物体一切生命活动结构与功能的基本单位。体内所有的生理功能和生化反应，都是在细胞及其合成排泄的基质（如细胞间隙中的胶原和蛋白聚糖）的物质基础上进行的。一切动物细胞都被一层薄膜所包裹，这称作细胞膜，为生物膜的一种，它把细胞内容物和细胞的周围环境分割开来。在地球上出现有生命物质和它由简单到复杂的长期演化过程中，生物膜的出现是一次飞跃，它使细胞能够既独立于环境而存在，又能通过生物膜与周围环境进行有选择的物质交换而维持生命活动。显然，细胞要维持正常的生命活动，不仅细胞的内容物不能流失，且其化学组成必须保持相对稳定，这就需要在细胞和它的环境之间有某种特殊的屏障存在。它能使新陈代谢过程中，经常由细胞得到氧气和营养物质接受各种信息分子和离子，排出代谢产物和废物，使细胞保持稳态，这对维持细胞的生命活动极为重要。因此生物膜是一个具有特殊结构和功能的选择性通透膜，它的主要功能可归纳为：能量转换、物质运送、信息识别与传递。[1]

　　对各种膜性结构的化学分析表明，膜主要由脂质、蛋白质和糖类等物质组成。生物膜所具有

　　的各种功能，在很大程度上决定于膜内所含的蛋白质；细胞和周围环境之间的物质、能量和信息的交换，大多与细胞膜上的蛋白质有关。细胞膜蛋白质就其功能可分为以下几类：一类是能识别各种物质，在一定条件下有选择地使其通过细胞膜的蛋白质如通道蛋白；另一类是分布在细胞膜表面，能“辨认”和接受细胞环境中特异的化学性刺激的蛋白质，这统称为受体；还有一大类膜蛋白质属于膜内酶类，种类甚多；此外，膜蛋白质可以是和免疫功能有关的物质。总之，不同细胞都有它特有的膜蛋白质，这是决定细胞在功能上的特异性的重要因素。一个进

　　生物膜

　　行着新陈代谢的活细胞，不断有各种各样的物质（从离子和小分子物质到蛋白质大分子，以及团块性物质或液体）进出细胞，包括各种供能物质、合成新物质的原料、中间代谢产物、代谢终产物、维生素、氧和CO2等进出细胞，它们都与膜上的特定的蛋白质有关。[1]跨过生物膜的物质运送是生物膜的主要功能之一。物质运送可分为被动运送和主动运送两大类。被动运送是物质从高浓度一侧，顺浓度梯度的方向，通过膜运送到低浓度一侧的过程，这是一个不需要外界供给能量的自发过程。而物质的主动运送，是指细胞膜通过特定的通道或运载体把某种分子（或离子）转运到膜的另一侧去。这种转运有选择性，通道或运载体能识别所需的分子或离子，能对抗浓度梯度，所以是一种耗能过程。在膜的主动运送中所需要的能量只能由物质所通过的膜或膜所属的细胞来供给。在细胞膜的这种主动运送中，很重要且研究得很充分的是关于Na+，K+的主动运送。包括人体细胞在内的所有动物细胞，其细胞内液和外液中的Na+，K+浓度有很大不同。以神经和肌肉细胞为例，正常时膜内K+浓度约为膜外的30倍，膜外Na+浓度约为膜内的12倍。这种明显的浓度差的形成和维持，与细胞膜的某种功能有关，而此功能要靠新陈代谢

　　生物膜

　　的正常进行。例如，低温、缺氧或一些代谢抑制剂的使用，会引起细胞内外Na+，K+正常浓度差的减小，而在细胞恢复正常代谢活动后，上述浓度差又可恢复。很早就有人推测，各种细胞的细胞膜上普遍存在着一种称为钠钾泵的结构，简称钠泵，它们的作用就是能够逆着浓度差主动地将细胞内的Na+移出膜外，同时将细胞外的K+移入膜内，因而形成和保持了Na+和K+在膜两侧的特殊分布。后来大量科学实验证明，钠泵实际上就是膜结构中的一种

　　特殊蛋白质，它本身具有催化ATP水解的活性，可以把ATP分子中的高能键切断而释放能量，并利用此能量进行Na+，K+的主动运送。因此钠泵就是这种被称为Na+-K+依赖式ATP酶的蛋白质。细胞膜上的钙泵也是一种ATP酶，它能把细胞内过多的Ca2+转移到细胞外去。

　　[1]

　　生物膜是当前分子生物学、细胞生物学中一个十分活跃的研究领域。关于生物膜的结构，生物膜与能量转换、物质运送、信息传递，以及生物膜与疾病等方面的研究及用合成化学的方法制备简单模拟膜和聚合生物膜等方面不断取得新进展。另外，人们正在研究对物质具有优良识别能力的人造膜，使模仿生物膜机能的人造内脏器官，应用于医疗诊断。

　　细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。生物中除某些病毒外，都具有生物膜。真核细胞除质膜（又称细胞膜）外，还有分隔各种细胞器的内膜系统，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、

　　生物膜

　　溶酶体膜、高尔基器膜、叶绿体膜、过氧化酶体膜等。生物膜形态上都呈双分子层的片层结构，厚度约5～10纳米。其组成成分主要是脂质和蛋白质，另有少量糖类通过共价键结合在脂质或蛋白质上。不同的生物膜有不同的功能。质膜和物质的选择性通透、细胞对外界信号的识别作用、免疫作用等密切有关；神经细胞膜与肌细胞膜是高度分化的可兴奋膜，起着电兴奋、化学兴奋的产生和传递作用；叶绿体内的类囊体膜与光合细菌膜、嗜盐菌的紫膜起着将光能转换为化学能的作用，而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出的能量用于合成腺苷三磷酸(ATP）；内质网膜则是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质的生物合成场所。因而，生物膜在活细胞的物质、能量及信息的形成、转换和传递等生命活动过程中，是必不可少的结构。[1]

　　物理化学特性

　　脂质的多形性生物膜的基质是极性脂质：磷脂、胆固醇和糖脂。其分子形态包括一个亲水性的极性头部和疏水性的脂肪酰链尾部。这种两亲性特性维持了膜结构的稳定性。亲水性头部朝向水相，疏水性尾部避水彼此聚集，这种作用称为疏水相互作用。脂质分子的双分子层排列实质上是一种熵的效应，满足热力学的稳定性要求，是溶液中氢键、分子间的范德瓦耳斯力、色散力等作用的综合结果。具有两条疏水性尾巴的磷脂分子在水相中彼此形成稳定的双分子层；对于只有一条疏水性尾巴的去垢剂、溶血磷脂等两亲性分子，则形成微团的结构；而那些尾部截面积大于头部的磷脂，则往往能形成另一种相──六角形Ⅱ相（HⅡ相）（图1）。就形成双分子层的“脂质-水”系而言，根据浓度、温度、溶液中离子种类和pH等，又会形成Lα（脂肪酰链呈液状自由运动的片层）、L'（脂肪酰链呈直伸状且和膜面成一定倾角的片层）、L（脂肪酰链呈垂直于膜面的直伸状片层）、P'（膜面呈波纹弯曲的片层）等各种相。生物膜的脂质组成种类繁多，而且，还包含一定数量的胆固醇，所以“相”的类别多而复杂。

　　相变脂肪酰链中的C-C单键可以旋转，产生旋转异构体。因为受到邻近基团的空间阻碍，旋转不是所有角度都能进行的。反式构象时系统的位能最小，性质最稳定；其他角度时位能都较高。一种几率较大的形式是：旋转120°后的扭转式构象。对于正丁烷，反式转为扭转

　　什么是生物膜篇二：生物膜的应用

　　生物膜组成细胞膜组成似可分为1膜的骨架(主要是脂质)o期在骨架上的物质(蛋白质等)。其化学成分一般由类脂(磷脂、胆固醇)、蛋白质、糖类(糖蛋白、糖脂)、少量的核酸、无机离子以及水分所组成。而类脂和蛋白质则是组成细胞膜的主要成分。膜结构体系的基本作用是为细胞提供保护。质膜将整个细胞的生命活动保护起来，并进行选择性的物质交换；核膜将遗传物质保护起来，使细胞核的活动更加有效；线粒体和叶绿体的膜将细胞的能量发生同其它的生化反应隔离开来，更好地进行能量转换。膜结构体系为细胞提供较多的质膜表面，使细胞内部结构区室化。由于大多数酶定位在膜上，大多数生化反应也是在膜表面进行的，膜表面积的扩大和区室化使这些反应有了相应的隔离，效率更高。另外，膜结构体系为细胞内的物质运输提供了特殊的运输通道，保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。例如溶酶体的酶合成之后不仅立即被保护起来，而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜，所以通常称此系统为生物膜系统。细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。此外，研究细胞生物膜系统在医学和生产过程中都有很广阔的前景。

　　生物膜结构如今所认知的生物膜结构为流体镶嵌模型。在提出后又有多次补充，它们都是以流动镶嵌模型为前提。如晶格镶嵌模型强调了膜蛋白分子对磷脂分子流动性的限制作用，认为内在蛋白周围结合的磷脂分子为界面脂，界面脂只能随内在蛋白运动，并与内在蛋白构成晶格；板块模型则认为在流动的脂双层中存在着结构和性质不同，但有序又可独立移动的镶嵌板块，板块内不同组分的相互作用以及不同板块间的相互作用，使生物膜具有复杂的`生物学功能。膜蛋白和膜脂结构研究的最新进展主要是以下几个方面：（１）膜蛋白三维结构研究。膜蛋白可分为外周蛋白和内在蛋白，后者占整个膜蛋白的７０％～８０％，它们部分或全部嵌入膜内，还有的是跨膜分布，如受体、离子通道、离子泵以及各种膜酶等等。第一个水溶性蛋白质———肌红蛋白的三维结构的解析是由英国人Ｋｅｎｄｒｅｗ于１９５７年用Ｘ射线衍射法完成的，他因此获得了诺贝尔奖。迄今蛋白质解析出具有原子分辨率的三维结构已达２００００个左右。（２）膜脂结构研究进展。膜脂主要包括甘油脂（即磷脂）、鞘脂类以及胆固醇。对于甘油脂研究较多，它们不仅是生物膜结构的骨架，其中有些成员还参与了信号转导的过程。生物膜作用细胞膜主要功能有（1）分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境，膜的面积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能；（2）屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过；（3）选择性物质运输，伴随着能量的传递；（4）生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。（5）识别和传递信息功能（主要依靠糖蛋白）（6）物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的转运功能实现的不同的生物膜有不同的功能。细胞膜和物质的选择性通透、细胞对外界信号的识别作用、免疫作用等密切相关；神经细胞膜与肌细胞膜是高度分化的可兴奋膜，起着电兴奋、化学兴奋的产生和传递作用；叶绿体内的类囊体薄膜与光合细菌膜、嗜盐菌的紫膜起着将光能转换为化学能的作用，而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出的能量用于合成三磷酸腺苷；内质网膜是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质的生物合成场所。因此，生物膜在活细胞的物质、能量及信息的形成、转换和传递等生命活动过程中，是必不可少的结构。

　　细胞膜的应用

　　２．脂质体的发展和应用１９６５年，英国学者Ｂａｎｇｈａｍ将磷脂分散在水中，然后

　　用电镜观察。发现磷脂自发形成多层囊泡，每层均为类似生物膜结构的脂质双分子层，囊泡中央和各层之间被水相隔开，双分子层厚度约为４纳米。后来，将这种小囊泡称为脂质体。脂质体具有分子小、扩散速度快、脂溶性好及可生物降解等优点，因此可作为药物和基因等的载体。此外，如在脂质体中掺入特异的组织和细胞的识别配体或抗体等，脂质体即可将药物和基因靶向运输，增加药物作用的局部浓度和作用时间并减少全身的毒副反应。目前，抗肿瘤化疗药物及肿瘤基因治疗的脂质体投送系统的研究和应用已取得了较大的进展。

　　3．细胞膜电穿孔的发展及应用经过人们不断的研究发现:细胞膜的绝缘强度与所加脉冲电场的幅值和持续时间有关。细胞膜的击穿电压值在0.5~1.5V左右,即:假定细胞膜的厚度为5nm,当采用Ls)ms级的电脉冲时,电场强度应该在1~3kV/cm左右。通常,幅值较低、持续时间较短的脉冲刺激仅导致细胞膜充电,其时间常数取决于膜电容和充电通路的等效电阻。电穿孔现象发生后,膜电导率G(t)增大,跨膜电流增加至nA数量级。如果在电流陡增前撤去外电场或者处于两脉冲的间隔时期,则膜电位U(t)快速衰减,细胞膜放电,膜屏障功能恢复,则称此现象为可逆性电击穿(REB);否则微孔数量增加或者孔径激增,以至于膜组织断裂,细胞死亡,称此现象为不可逆性电击穿(IREB定性地说,电穿孔现象是由电能(因跨膜电位提高而产生的决定性能量)和/KT能量0(因热波动而产生的随机性能量)共同作用而引起的。大量的观察发现:电穿孔的发生主要是一种物理现象,同时也会引起细胞膜某些化学性质的变化,应该建立细胞膜出现微孔的物理模型来解释细胞膜的机械特性、电特性和分子运输行为。

　　一、生物膜在污水处理中的应用生物膜法是土壤自净和河床净化过程的人工模拟和强化。生物膜通常为微生物、原生动物、后生动物集群生长、繁育的膜状生物性污泥。与活性污泥法相比,耐冲击负荷、耐毒性、耐泡沫影响且无污泥膨胀问题,是生物膜法的普遍性优点。

　　1、多功能人工水草生物膜处理黑臭河水研究随着工业的发展，工业超标排污造成大量的生活用水被污染，河道黑臭。因此，处理污水成为人们急需解决的问题，城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果，水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质[1]。近年来，微生物被广泛用于黑臭河道的治理，通过选育和培养高效的微生物菌剂，能有效降解COD、N和P，消除黑臭，提高溶解氧水平[2-3]。但对于成分复杂的废水，单一功能的微生物难于治理多种污染物[4]。以人工水草作为生物膜载体，结合光合细菌球形红细菌、枯草杆菌和氧化硫硫杆菌组合构建多功能人工水草生物膜系统，多功能人工水草生物膜对工业河黑臭河水具有较好的净化效果，系统克服了单一功能微生物难于处理多种污染物的缺陷，能有效地处理成分复杂的黑臭河水。

　　2、还原水解－生物膜工艺处理印染废水中试研究。研究人员提出“还原水解－生物膜”处理工艺[5]，效果稳定、各处理单元布置合理，能够适应在各种生产阶段变化情况下的该厂废水的处理，处理后出水能达到并低于纺织染整工业水污染物排放的一级标准[6]，显示了联合工艺优良的适应性。利用生物膜法处理剩余污泥产量少，处理效率高，具有很好的推广应用价值。

　　三、有机废气的生物膜处理技术化工厂和石油化工厂在生产过程中排放各种有机废气,其中含有醋、醇、醚、酚、睛、酸、芳烃及杂环化合物等有机污染物,对人体及环境危害很大。与有机废气的传统处理方法相比,生物处理法[9]的主要伏点是工艺设备简单、管理维

　　护方便、能耗少、运行费用低,且去除效率也比较高。生物膜法是微生物在填料表面固定附着生长的生物处理法,有机废气中的污染物和空气中的氧通过相间传质为微生物膜所吸附,并发生生物氧化反应,使有机废气得到净化。生物膜法具有以下优点：生物相多样化,除好氧菌外还存在厌氧菌,生物膜具有较低的含水率,单位体积内的生物量较大,因此生物膜反应器具有较大的处理能力,工艺过程比较稳定,动力消耗较少。由于具有以上这些优点,生物法生物膜法在有机废气处理中的应用受到了特别的关注。

　　四、生物膜在血液透析中的应用血液透析[10]是一种溶质通过半透膜与另一种溶质交换的过程。半透膜是一张布满许多小孔的薄膜，膜的孔隙大小在一定范围内，使得膜的两侧溶液中的水分子和小分子的溶质可通过膜孔进行交换，但大分子溶质(蛋白质)不能通过。根据膜平衡原理，半透膜两侧液体各自所含溶质浓度的梯度差及其他溶质所形成的不同渗透浓度，可使溶质从浓度高的一侧向浓度低的一侧移动(弥散作用)，而水分子则从渗透浓度低的一侧向浓度高的一侧渗透(渗透作用)，最终达到动态平衡。当血液进入透析器时，其代谢产物如尿素、肌酐、胍类、中分子物质、过多的电解质便可通过透析膜弥散到透析液中，而透析液中的碳酸氢根、葡萄糖、电解质等机体所需物质则被补充到血液中，从而达到清除体内代谢废物、纠正水电解质紊乱和酸碱失衡的目的。

　　总结和展望近十年来,国际上膜分子生物学的发展速度和规模十分巨大,并取得了相当可观的成就。生物膜已成为现代生物学的一个新生长点。其原因大体是:生物膜与细胞结构和命现象的密切关系已为人们所认识,离开对生物膜结构和功能的了解,要深人认识生命的本质是不可能的;以研究生物大分子的结构和功能为基础的分子生物学,它的进一步发展必然把视线转向比单个大分子更为复杂的超分子体系L;生物膜结构则是这种超分于体系在细胞内的基本结构形式,是研究生物大分子之间相互关系的适宜对象由于细胞学,生物化学和生物物理学等的长期发展为生物膜的基本性质,形态结构,化学成分及膜蛋白膜脂等物理化学性质和功能的研究积累大量的比较系统的材料使人们对膜的基本认识逐渐深人,为生物膜研究的进一步发展奠定了基础;(钓由于近代许多物理学、化学等新技术和新仪器广泛渗透到生物膜的研究中,其中包括各种光谱如红外、激光拉曼、荧光光谱、旋光色散和圆二色性以及x一光衍射、中子衍射、核磁共振、顺磁共振、电子自旋标记、高分辨率电子显微镜、冰蚀刻技术和人造脂微球技术等都为生物膜的结构,膜组份的分子构型及其和膜功能的关系等提供了大量的信息,使人们在分子水平:对生物膜有了更多的了解;(5)由于生物膜在实践上有其广泛应用的可能性,很多医学、药学、工程技术、化学工业等问题的解决都对生物膜的许多基本原理的阐明提出了要求,从而把生物膜的研究扩展到更为广阔的领域,为促进膜分子生物学的发展增添了新的淮动方。可以预计,生物膜的研究在今后将有更大更快的发展。

　　什么是生物膜篇三：4.生物膜

　　生物膜

　　一、选择题

　　1．磷脂酰肌醇分子中的磷酸肌醇部分是这种膜脂的那个部分？

　　A、亲水尾部B、疏水头部C、极性头部D、非极性尾部

　　3．以下那种因素不影响膜脂的流动性？

　　A、膜脂的脂肪酸组分B、胆固醇含量C、糖的种类D、温度4．哪种组分可以用磷酸盐缓冲液从生物膜上分离下来？

　　A、外周蛋白B、嵌入蛋白C、跨膜蛋白D、共价结合的糖类

　　注：通过离子键与磷脂极性头部或氢键与膜内嵌蛋白亲水结构域结合或共价连接脂类碳氢链插入双层内部。（PH，离子强度，螯合剂，如钙）在膜中位置固定，可移动，不随机漂移。

　　5．哪些组分需要用去垢剂或有机溶剂（变性剂）从生物膜上分离下来？

　　A、外周蛋白B、嵌入蛋白C、共价结合的糖类D、膜脂的脂肪酸部分

　　注：依靠膜脂间疏水作用与脂双层紧密联系。

　　8．当生物膜中不饱和脂肪酸增加时，生物膜的相变温度:

　　A、增加B、降低C、不变D、范围增大

　　注；不饱和脂肪酸中双键数目多，保持膜在低温下流动性，抵抗冷冻；饱和脂肪酸含量高，有利于细胞质膜在高温下的稳定性。

　　11．已知细胞内外的Ca2+是外高内低，那么Ca2+从细胞内向细胞外运输属于哪种方式？

　　A、简单扩散B、促进扩散C、外排作用D、主动运输

　　二、填空题

　　．构成生物膜的三类膜脂是磷脂（含量高为甘油磷脂和鞘磷脂）、糖脂和胆固醇。

　　5．胆固醇可使膜脂的相变温度范围变宽，对膜脂的流动性具有一定的调节功能增加膜的稳定性和降低水溶性物质的通透性。

　　6膜的独特功能由特定的膜蛋白执行,,膜蛋白可分为整合蛋白和外周蛋白。7下图中B,G,EA为跨膜蛋白。

　　8．1972年sanger提出生物膜的“流动镶嵌模型”，该模型突出了膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。

　　三、是非题

　　1．质膜中与膜蛋白和膜脂共价结合的糖都朝向细胞外侧定位。√

　　2．生物膜是由极性脂和蛋白质通过非共价键形成的片状聚集体，膜脂和膜蛋白都可以自由地进行侧向扩散和翻转扩散。√×

　　4．生物膜的不对称性仅指膜蛋白的定向排列，膜脂可做侧向扩散和翻转扩散，在双分子层中的分布是相同的。×

　　6．主动运转有两个显著特点：一是逆浓度梯度进行，需要能量驱动，二是具有方向性。√

　　7．膜上的质子泵实际上是具有定向转运H＋(能量）和具有ATP酶活性的跨膜蛋白。√

　　8．所有的主动运输系统都具有ATPase活性。√×

　　9．极少数的膜蛋白通过共价键结合于膜脂。√

　　11．在相变温度以上，胆固醇可增加膜脂的有序性，限制膜脂的流动性；在相变温度以下，胆固醇又可扰乱膜脂的有序性，从而增加膜脂的流动性。√四、名词解释AD

　　极性脂：脂类有极性脂和非极性脂，含有极性基团的称为极性脂。极性脂的主体是脂溶性的，其中极性部分是水溶性的，比如磷脂。

　　中性脂：中性脂肪即甘油三酯（triglyceride,TG),约占人体脂类的95%。脂双层分子外周蛋白

　　相变温度：脂质分子从有流动性的液晶变为排列整齐不能流动的凝胶（晶胶）相对的温度。液晶相：液晶相是指具有高度不对称外形的有机化合物在一定温度和浓度时表现出的介于液态和晶态间的有序流体状态。

　　主动运输：主动运输是指物质逆浓度梯度或顺浓度梯度，在载体的协助下，在能量的作用下运进或运出细胞的过程。（Na+、K+和Ca2+）

　　被动运输：物质在细胞内外浓度不同形成梯度，物质顺着梯度由高浓度向低浓度转运的过程叫被动运输（passivetransport）。自由扩散、协助扩散属于被动运输。

　　简单扩散：不带电荷和水溶性的小分子（如H2O,O2,CO2,N2，尿素，丙酮，乙醇）由浓度高的一侧向浓度低的一侧转运，从膜的一侧通过细胞质膜进入膜另一侧的过程。（取决于分子大小(小）和极性（非）)促进扩散：物质通过膜上的特殊蛋白质（包括载体、通道）的介导、顺电—化学梯度的跨膜转运过程，其转运方式主要有两种：一是经载体介导的易化扩散。二是经通道介导的易化扩散。质子泵：质子泵指能逆浓度梯度转运氢离子通过膜的膜整合糖蛋白。质子泵的驱动依赖于ATP水解释放的能量，质子泵在泵出氢离子时造成膜两侧的pH梯度和电位梯度。

　　五、问答题

　　2．流动镶嵌模型的要点是什么？

　　蛋白质和脂质分子都有流动性，膜具有二侧不对称性，蛋白质附在膜表面或嵌入膜内部。

　　3．外周蛋白和嵌入蛋白在提取性质上有那些不同？现代生物膜的结构要点是什么？

　　由于外周蛋白与膜以极性键结合，所以可以有普通的方法予以提取；由于嵌入蛋白与膜通过非极性键结合，所以只能用特殊的方法予以提取。

　　现代生物膜结构要点：脂双层是生物膜的骨架；蛋白质以外周蛋白和嵌入蛋白两种方式与膜结合；膜脂和膜蛋白在结构和功能上都具有二侧不对称性；膜具有一定的流动性；膜组分之间有相互作用。

　　4．什么是生物膜的相变？生物膜可以几种状态存在？生物膜从一种状态变为另一种状态的变化过程为生物膜的相变，一般指液晶相与晶胶相之间的变化。生物膜可以三种状态存在，即：晶胶相、液晶相和液相。

　　5．什么是液晶相？它有何特点？

　　生物膜既有液态的流动性，又有晶体的有序性的状态称为液晶相。其特点为：头部有序，尾部无序，短程有序，长程无序，有序的流动，流动的有序。

　　6．影响生物膜相变的因素有那些？他们是如何对生物膜的相变影响的？

　　影响生物膜相变的因素及其作用为：A、脂肪酸链的长度，其长度越长，膜的相变温度越高；

　　B、脂肪酸链的不饱和度，其不饱和度越高，膜的相变温度越低；C、固醇类，他们可使液晶相存在温度范围变宽；D、蛋白质，其影响与固醇类相似。