2019生物二轮复习生物膜的结构与功能

基础生物化学Basic Biochemistry第5章脂类与生物膜5 脂类与生物膜5.2 生物膜的结构与功能✓生物膜的结构✓生物膜的功能•生物膜将细胞与外界隔离，并实现细胞内部的“区域化”，为生命体的基本单元提供了必需的结构基础。

•生物膜包括：✓细胞膜（质膜）✓内膜系统生物膜的结构✓化学组成：生物膜是由脂质、蛋白质和糖类组成，此外还有微量的核酸、金属离子和水。

✓功能越复杂，蛋白含量相对越多。

膜脂(membrane lipids)•膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇，其中磷脂约占整个膜脂的50％以上。

•无论是磷脂还是糖脂、无论是甘油脂还是鞘脂，具有亲水的头部和疏水的尾部。

微团(micelles)双层(bilayer) 脂质体(liposome)膜蛋白(membrane proteins)✓膜蛋白是赋予生物膜特殊功能的重要成分，不同的膜蛋白赋予生物膜不同的功能，如离子通道蛋白、受体蛋白等。

✓根据膜蛋白与脂质分子的结合方式和分离的难易程度分为外周蛋白和内在蛋白。

•内在蛋白也称整合蛋白或跨膜蛋白。

内在蛋白含有较多的疏水性氨基酸，与膜脂的疏水部分牢固结合。

单螺旋跨膜蛋白血型糖蛋白多螺旋跨膜蛋白细菌视紫红质Beta-卷筒跨膜蛋白外周蛋白•外周蛋白膜外周蛋白位于脂双层的表面，通过离子键与磷脂的极性头部或通过氢键与膜内在蛋白亲水结构域，与膜疏松结合。

•提高离子强度、pH或温度就可将其从质膜上分离下来，而不破坏膜结构。

•有的外周蛋白也通过共价连接的非极性烃链插入脂双层内部而使外周蛋白稳定地结合在膜表面，因此又称为脂锚定蛋白（anchoring protein ）•棕榈酰豆蔻酰法尼基流动镶嵌模型(S.J. Singer, G. Nicholson,1972)流动镶嵌模型的特征：✓脂质双分子层是生物膜的基本骨架。

✓膜蛋白的多寡决定着膜的功能✓膜的不对称性✓膜脂的分布不对称✓膜蛋白和寡糖的分布不对称✓膜的流动性•膜的流动性主要是脂质分子的侧向运动，同时，膜脂分子还能围绕轴心作自旋运动、尾部摆动以及双层脂分子之间的翻转运动。

生物膜的结构和功能生物膜是一种存在于生物界各类生物体表面或内部的具有特殊结构和功能的薄膜状结构。

它由生物体的细胞膜组成，包括生物大分子和非生物分子。

通过细胞间的相互作用，生物膜维持生物体的完整性，同时参与到许多重要的生物过程中。

本文将从生物膜的结构和功能两个方面进行阐述。

一、生物膜的结构1. 膜脂质层生物膜中最基本的组成部分是膜脂质层。

膜脂质层主要由磷脂、甘油脂和类固醇等有机物组成。

磷脂是膜脂质层中含量最高的成分，它由两个疏水性脂肪酸和一个亲水性磷酸甘油醇通过酯键结合形成。

甘油脂是由甘油和脂肪酸通过酯键结合形成的；而类固醇则存在于膜脂质层内部，起到增强膜的稳定性和流动性的作用。

2. 蛋白质组分生物膜中的其他重要组成部分是蛋白质。

膜脂质层与蛋白质相互作用，两者之间形成了复杂的网络结构。

蛋白质在生物膜中有许多重要的功能，如通道蛋白质负责物质的运输，受体蛋白质用于信号传导，酶蛋白质用于催化反应。

此外，膜蛋白还起到了维持生物膜结构的稳定性和保护功能。

3. 糖类组分糖类是生物膜的另一个重要组成部分。

它们通过与蛋白质和脂质相互作用，形成糖蛋白和糖脂复合物，这些复合物参与了细胞间的相互识别和信号传导。

糖类还能起到保护细胞膜的作用，增强细胞膜的稳定性。

二、生物膜的功能1. 细胞辨识和相互识别生物膜上的特定糖蛋白和糖脂能够识别特定的配体或信号分子，从而实现细胞间的辨识和相互识别。

这种相互作用在细胞信号传导、免疫识别和受精过程中起到重要的作用。

2. 物质运输生物膜中的通道蛋白质可以选择性地允许特定离子或分子通过，从而实现物质的运输。

这种运输过程对细胞内外物质的平衡和代谢活动至关重要。

3. 生物反应的催化和调控生物膜中的酶蛋白质能够催化生物反应的进行，从而参与到细胞代谢和能量转化过程中。

膜蛋白还能够通过信号传导调控细胞内外的生物反应。

4. 细胞结构和稳定性的维持生物膜具有良好的柔韧性和可塑性，可以适应细胞形态的变化。

2018-2019第一学期高三二轮复习测试对生物膜结构的探索历程一、单选题1.将一个细胞中的磷脂成分全部提取出来，并将其在空气一水界面上铺成单分子层，结果测得单分子层的表面积相当于原来细胞膜表面积的两倍。

用下列细胞实验与此结果最相符的是（）A. 人的肝细胞B. 蛙的红细胞C. 洋葱鳞片叶表皮细胞D. 大肠杆菌细胞2.如图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜的运输方式．有关说法正确的是（）A. 若该结构是突触前膜，可通过d方式释放神经递质B. 动物细胞吸水膨胀时B组成的结构厚度变小，说明其具有选择透过性C. 若该结构是人体心肌细胞膜，b和c过程运输的气体分别是O2、CO2D. 在电镜下观察该结构，会出现清晰的亮﹣暗﹣亮的三层结构3.下列关于细胞结构和功能的叙述，正确的是( )A. 在体外培养时，癌变细胞中线粒体数量一般比正常细胞多B. 叶肉细胞的线粒体和叶绿体都能在内膜上合成ATPC. 真核细胞中有维持细胞形态的细胞骨架，细胞骨架与细胞物质运输无关D. 细胞膜内表面的糖蛋白具有信息识别、保护和润滑的功能4.对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。

②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭（消失）。

③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。

上述实验不能说明的是（）A. 根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率B. 荧光染料能与细胞膜组成成分结合C. 细胞膜具有流动性D. 根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率5.下列有关教材中的技术或方法，叙述不正确的是（）A. 核移植技术可用于研究细胞核的功能B. 同位素标记法：证明细胞膜的流动性C. 差速离心法：细胞中各种细胞器的分离D. 假说-演绎法：基因分离定律的发现和果蝇白眼基因位于X染色体上的发现6.下列有关生物科学史的叙述，错误的是A. 卡尔文利用同位素标记法，发现了光合作用中碳原子的移动途径B. 萨顿通过对果蝇眼色的研究，提出了基因在染色体上的假说C. 斯图尔德以胡萝卜韧皮部为实验材料，证明了植物细胞具有全能性D. 科学家用荧光物质标记细胞膜上的蛋白质，证明了细胞膜具有流动性二、探究题7.科学家利用纯磷脂制成“脂质体”，作为细胞膜模型。

生物膜结构特点及其功能特点生物膜是由脂质双层和蛋白质构成的柔软而有弹性的结构。

其主要特点如下：1. 疏水性：生物膜内层由疏水性的脂质分子组成，可以阻止水分或水溶性物质通过。

这种疏水性特点使得细胞内外的环境得以分隔，维持细胞内所需的恒定环境。

2. 半透性：生物膜对某些物质具有选择性的通透性，可以选择性地允许一些物质通过而阻止其他物质通过。

这通过脂质双层的结构和蛋白质通道的调节实现，确保细胞内外物质的平衡。

3. 电荷特性：生物膜上存在许多不同电荷性质的蛋白质，使得膜表面带有正电或负电。

这种电荷特性能够吸附和吸引特定的细胞外分子，调节细胞与环境之间的相互作用。

4. 多功能性：生物膜上结合了大量的蛋白质，这些蛋白质具有不同的功能，如传输物质、信号转导、细胞识别等。

这些蛋白质通过不同的结构和位置分布，实现细胞的各种生物学功能。

生物膜的功能特点包括：1. 分隔物质：生物膜作为细胞的界面，能够有效地将细胞内外的环境分隔开来，保留和调节细胞内所需的物质。

2. 选择通透性：生物膜能够选择性地控制物质的进出，使得细胞能够吸收必需物质、排除废弃物质，并维持细胞内外物质的平衡。

3. 信号传导：生物膜上的蛋白质参与了细胞间的信号传导，使细胞能够接收和传递外界刺激，并作出对应的生理反应。

4. 细胞识别：生物膜上的蛋白质能够识别其他细胞或分子的特定结构，参与细胞间的相互粘附和免疫应答等过程。

5. 维持形态和结构：生物膜为细胞提供了形态和结构的支持，保持细胞的完整性和稳定性。

同时，膜上的蛋白质和脂质双层也参与了细胞骨架的组成和维持。

综上所述，生物膜具有疏水性、半透性、电荷特性、多功能性等结构特点，并通过分隔物质、选择通透性、信号传导、细胞识别和维持形态结构等功能特点，为细胞提供了一个重要的界面和生物学功能平台。

生物膜的结构与功能生物膜是生物体内外的一种薄膜状结构，由生物大分子聚集而成。

它在维持生物体内外环境稳定、免受外界环境变化等方面起着重要作用。

本文将从生物膜的结构和功能两方面进行论述。

一、生物膜的结构生物膜的结构主要由脂质双分子层、蛋白质和其他分子组成。

1. 脂质双分子层：脂质双分子层是生物膜的基本结构单元，由磷脂分子构成。

磷脂分子有亲水头部和疏水尾部，因此它们排列成双分子层，使亲水头部面朝水相，尾部面朝膜内。

这样的排列形式实现了膜的隔离和包裹功能。

2. 蛋白质：蛋白质是生物膜中的重要组成部分，可以分为固定蛋白和浮游蛋白。

固定蛋白通过与脂质双分子层相互作用，稳定膜的结构。

浮游蛋白能够在膜上自由运动，并参与信号传递、物质转运等生物过程。

3. 其他分子：除了脂质双分子层和蛋白质外，生物膜还含有一些其他分子，如糖类和胆固醇。

这些分子在生物膜中发挥着重要的生理功能，比如参与细胞识别和信号传导过程。

二、生物膜的功能生物膜具有多种功能，包括隔离、选择性通透、信号传导和细胞识别等。

1. 隔离功能：生物膜通过脂质双分子层的排列形式，将细胞内外环境隔离开来，维持细胞内外环境的稳定。

这种隔离功能保护了细胞的内部结构和功能，使细胞能够在相对稳定的环境中进行生命活动。

2. 选择性通透功能：生物膜具有选择性通透的特性，通过脂质双分子层和蛋白质通道控制物质的进出。

这种选择性通透性使得细胞可以对外界环境做出响应，实现物质的吸收、排泄和交换等生物过程。

3. 信号传导功能：生物膜中的蛋白质和其他分子能够与外界信号相互作用，传递信号到细胞内部，并参与细胞的信号传导过程。

这种信号传导功能使得细胞能够感知和响应外界环境的变化，从而适应不同的生理和生化条件。

4. 细胞识别功能：由于生物膜上的糖类和蛋白质的特异性识别性质，细胞能够通过与其他细胞和分子进行识别和交互，实现细胞间的相互作用和组织形成。

细胞识别功能在生物体内的发育、免疫和疾病等方面起着重要作用。

细胞器与生物膜系统1．下列有关生物膜系统的说法正确的是A．叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜都属于生物膜系统B．所有的酶都附着在生物膜上，细胞中各种代谢活动都离不开生物膜C．生物膜的组成成分和结构都是一样的，在结构和功能上紧密联系D．细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的化学反应不会互相干扰【答案】D【解析】生物膜系统包括细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜等，而小肠粘膜不属于生物膜系统，A错误；细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质等处也含有相关的酶，可以催化相关的化学反应的进行，B错误；生物膜的组成成分和结构是相似的，在结构和功能上紧密联系，C错误；细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的化学反应不会互相干扰，D正确。

2．下列关于生物膜的结构与功能的叙述，错误的是A．用呼吸抑制剂处理细胞，细胞膜的选择透过性将降低B．能分泌固醇类激素的细胞内质网比较发达C．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的D．除去细胞膜上的糖链，细胞膜的识别能力将下降【答案】C3．下图是细胞核的结构模式图，下列关于各结构及其功能的叙述正确的是A．①属于生物膜系统，将核内物质与细胞质分开B．②是所有生物遗传物质的载体C．③与蛋白质的合成以及核糖体的形成有关D．④有利于DNA和RNA从细胞核进入细胞质，实现核质之间的物质交换【答案】A【解析】①是核膜，具有双层膜，4层磷脂分子层，属于生物膜系统，其功能是把核内物质与细胞质分开，A正确；②是染色质，由DNA和蛋白质组成，是真核生物遗传物质（DNA）的主要载体，但原核细胞和病毒没有染色体，B错误；③是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，C错误；④是核孔，有利于mRNA等大分子物质从细胞核进入细胞质，但具有选择性，DNA不能通过核孔进入细胞质，D错误。

4．伞藻是一种能进行光合作用的单细胞绿藻，由伞帽、伞柄和假根三部分构成，细胞核在假根内。

科学家用伞形帽和菊花形帽两种伞藻做嫁接和核移植实验（如图）。

生物膜的结构与功能生物膜是一种由生物分子组成的薄膜，在生物学中起着至关重要的作用。

它们存在于各种生物体内，包括细菌、植物和动物。

生物膜具有多种结构和功能，对于维持生命的正常运作起着重要作用。

一、生物膜的结构生物膜的基本结构由磷脂双分子层组成，其中磷脂分子的疏水部分相互靠近，而疏水性较低的亲水部分暴露在膜表面。

这一结构通常被称为磷脂双层结构。

在磷脂双层中，蛋白质、糖类和胆固醇等可嵌入其中，并与磷脂分子相互作用。

这些嵌入物与磷脂分子一起形成了复杂的生物膜结构。

蛋白质在生物膜中起着支持和调节功能，而糖类则发挥着识别和粘附的作用。

胆固醇则是增加生物膜的稳定性。

二、生物膜的功能1. 细胞保护与界限生物膜作为细胞的外部边界，具有选择性渗透性，能够控制物质的进出。

它能够允许某些分子跨越膜，而对其他分子则形成障碍。

这种选择性渗透性使得细胞能够保持内部环境的稳定，并排除有害物质的侵入。

2. 细胞信号传导生物膜上嵌入的蛋白质能够与外界信号分子相互作用，并将信号传递到细胞内部。

这种信号传导机制在调节细胞生长、分化和应激反应等方面起重要作用。

通过改变蛋白质的构象和导致相关的细胞反应，生物膜能够将不同类型的信号转化为细胞内的生物化学信号。

3. 细胞黏附与聚集生物膜表面的糖类分子能够与其他细胞或病原体的分子结合，从而促进细胞的附着和聚集。

这对于细胞间相互沟通以及形成组织和器官结构至关重要。

此外，生物膜上的蛋白质与胆固醇也能够相互作用，参与细胞间的黏附和聚集过程。

4. 跨膜运输与分子转运生物膜允许物质在细胞内外之间进行跨膜运输。

通过蛋白质通道或转运蛋白，生物膜能够控制离子、小分子以及其他生化物质的通量。

这种跨膜运输保证了细胞内外环境的化学平衡，并参与细胞代谢过程。

三、生物膜的重要性生物膜是维持细胞生存和功能的关键，对于细胞内外环境之间的互动起到了至关重要的作用。

通过选择性渗透性和信号传导功能，生物膜能够实现细胞内外环境的动态平衡，并响应外界刺激。