biological membrane；biomembrane

定義：以脂質(zhì)雙分子層為基本骨架，由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類構(gòu)成的柔性的、具有選擇通透性的膜結(jié)構(gòu)。

學(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)_生物膜與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)_生物膜_概述

相關(guān)名詞：細(xì)胞膜 流動鑲嵌模型 跨膜運(yùn)輸

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

細(xì)胞中所有由脂類和蛋白質(zhì)等成分組成的膜統(tǒng)稱為生物膜，包括細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜、核膜、線粒體膜、葉綠體被膜、類囊體膜等。

生物膜的主要成分是磷脂和蛋白質(zhì)，厚度約為5到10納米。1972年，辛格和尼科爾森提出了著名的“流動鑲嵌模型”，這一模型揭秘了生物膜的分子結(jié)構(gòu)和動態(tài)特性。

流動鑲嵌模型的主要特點(diǎn)如下：

1.磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本骨架，磷脂分子的親水性“頭部”朝向兩側(cè)，疏水性“尾部”相對朝向內(nèi)側(cè)。蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在磷脂雙分子層中，有的附著在磷脂雙分子層的表面，有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層。另外，生物膜的外表面還有糖類分子，糖類分子與蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成糖蛋白，或與脂質(zhì)分子結(jié)合形成糖脂。

2.生物膜具有流動性，磷脂和蛋白質(zhì)分子的位置不是固定的，它們在膜的水平方向可以移動和翻轉(zhuǎn)，有些分子甚至在垂直方向也可以移動。

3.膜脂和膜蛋白在膜上的排列具有不對稱性：內(nèi)外兩層磷脂分子的種類和含量不同，蛋白質(zhì)分子在膜內(nèi)外兩側(cè)分布的位置和數(shù)量不同，膜內(nèi)外側(cè)面伸出的氨基酸不同，糖脂和糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非細(xì)胞質(zhì)側(cè)。

生物膜的結(jié)構(gòu)特性賦予它多種重要的生理功能。

1.作為細(xì)胞界膜和細(xì)胞內(nèi)的隔膜，分隔細(xì)胞內(nèi)外，包裹形成不同的細(xì)胞器和分隔細(xì)胞內(nèi)的不同區(qū)域。

2.控制物質(zhì)跨膜運(yùn)輸。生物膜具有選擇性，例如水、氧氣、二氧化碳等小分子可以自由進(jìn)入細(xì)胞，而葡萄糖、鈉離子、鉀離子、蛋白質(zhì)等則不能自由進(jìn)入細(xì)胞，它們通過主動運(yùn)輸、胞吞、胞吐等方式進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。

3.能量轉(zhuǎn)換。生物膜參與了多種能量轉(zhuǎn)換過程，例如葉綠體類囊體膜將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，線粒體內(nèi)膜協(xié)助將有機(jī)物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為三磷酸腺苷（ATP）的能量。

4.信息傳遞。細(xì)胞膜上的受體蛋白能夠感知并響應(yīng)外界的化學(xué)信號，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，將外界信號轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)。

5.細(xì)胞識別。生物膜上糖蛋白和糖脂在細(xì)胞間識別和結(jié)合過程中起重要作用，如細(xì)胞間的黏附、信號傳遞等。生物膜還參與細(xì)胞對異物的識別，如免疫細(xì)胞通過膜上的受體識別并清除外來病原體。

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