生物膜研究

Ⅰ 生物膜離子通道的研究方法

離子通道結構和功能的研究需綜合應用各種技術，包括：電壓和電流鉗位技術、單通道電流記錄技術、通道蛋白分離、純化等生化技術、人工膜離子通道重建技術、通道葯物學、基因重組技術及一些物理和化學技術。 各種生物材料中，與電興奮相關的Na+通道有相似的基本特徵。通道活化時間常數小於1毫秒，失活時間常數為數毫秒，Na+電流的反轉電位約+55毫伏。單通道電流記錄顯示，Na+單通道電導為4～20pS，平均開放壽命數毫秒。
根據一些葯物和毒素對Na+通道功能的不同影響，可分為4種類型：①通道阻斷劑，如河豚毒素（TTX）、石房蛤毒素（STX）。②通道活化增強劑，如β-蠍毒、箭毒蛙毒素（BTX）、藜蘆鹼毒素（VER）等。③通道活化抑制劑，如一些局部麻醉劑及其衍生物。④通道失活抑制劑，如鏈霉蛋白酶、N-溴乙醯胺（NBA）等。 它是由神經遞質Ach活化的正離子通道。當突觸前膜一次量子化釋放數千個 Ach分子，它們作用於突觸後膜上的N型受體時，受體通道開放，產生Na+和K+電流，引發突觸後膜一個小終板電位（mEPP）。N-AchR單通道電導在20～60pS范圍，平均開放壽命數毫秒，通道電流反轉電位約-10毫伏，近年發現該種通道有多種電導態（見圖）。通道的離子選擇性較差，可允許數十種無機和有機正離子通過，許多毒素和有機物能阻斷或抑制該種通道，α-銀環蛇毒（α-BGTX）是 N型Ach受體通道的特異性阻斷劑。
80年代以來，已發現多種由神經遞質和激素活化的受體通道，如谷氨酸受體通道、多巴胺受體通道、5-羥色胺受體通道、γ-氨基丁酸受體通道等。

Ⅱ 細胞膜的研究歷史

細胞膜的基本結構

（1）膜脂
磷脂、膽固醇、糖脂，每個動物細胞質膜上約有109個脂分子，即每平方微米的質膜上約有5x106個脂分子。
（2）膜蛋白
細胞膜蛋白質（包括酶）膜蛋白質主要以兩種形式同膜脂質相結合：分內在蛋白和外在蛋白兩種。內在蛋白以疏水的部分直接與磷脂的疏水部分共價結合，兩端帶有極性，貫穿膜的內外；外在蛋白以非共價鍵結合在固有蛋白的外端上，或結合在磷脂分子的親水頭上。如載體、特異受體、酶、表面抗原。佔20%～30%的表面蛋白質（外周蛋白質）以帶電的氨基酸或基團——極性基團與膜兩側的脂質結合；佔70%～80%的結合蛋白質（內在蛋白質）通過一個或幾個疏水的α-螺旋（20～30個疏水氨基酸吸收而形成，每圈3.6個氨基酸殘基，相當於膜厚度。相鄰的α-螺旋以膜內、外兩側直鏈肽連接）即膜內疏水羥基與脂質分子結合。理論上，鑲嵌在脂質層中的蛋白質是可以橫向漂浮移位的，因而該是隨機分布的；可實際存在著的有區域性的分布；（這可能與膜內側的細胞骨架存在對某種蛋白質分子局限作用有關），以實現其特殊的功能：細胞與環境的物質、能量和信息交換等。（Frye和Edidin1970年用發紅光的鹼性芯香紅標記人細胞同用發綠光熒光素標記膜蛋白抗體標記離體培養的小鼠細胞一起培養，然後使它們融合，從各自分布，經過37℃40min後變為均勻分布。光致漂白熒光恢復法，微區監測）
細胞膜上存在兩類主要的轉運蛋白，即：載體蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。載體蛋白又稱做載體（carrier）、通透酶（permease）和轉運器（transporter），能夠與特定溶質結合，通過自身構象的變化，將與它結合的溶質轉移到膜的另一側，載體蛋白有的需要能量驅動，如：各類APT驅動的離子泵；有的則不需要能量，以自由擴散的方式運輸物質，如：纈氨酶素。通道蛋白與與所轉運物質的結合較弱，它能形成親水的通道，當通道打開時能允許特定的溶質通過，所有通道蛋白均以自由擴散的方式運輸溶質。
（3）膜糖
膜糖和糖衣：糖蛋白、糖脂
細胞膜糖類主要是一些寡糖鏈和多糖鏈，它們都以共價鍵的形式和膜脂質或蛋白質結合，形成糖脂和糖蛋白；這些糖鏈絕大多數是裸露在膜的外面（非細胞質）一側的。（多糖-蛋白質復合物，細胞外殼cell coat）單糖排序上的特異性作為細胞或蛋白質的「標志、天線」—抗原決定簇（可識別，與遞質、激素等結合。ABO血型物質即鞘氨醇上寡糖鏈不同。131AA+100糖殘基）。
細胞膜的基本特徵與功能
細胞膜把細胞包裹起來，使細胞能夠保持相對的穩定性,維持正常的生命活動。此外，細胞所必需的養分的吸收和代謝產物的排出都要通過細胞膜。所以，細胞膜的這種選擇性的讓某些分子進入或排出細胞的特性，叫做選擇滲透性。這是細胞膜最基本的一種功能。如果細胞喪失了這種功能，細胞就會死亡.。
細胞膜除了通過選擇性滲透來調節和控制細胞內，外的物質交換外，還能以"胞吞"和"胞吐"的方式，幫助細胞從外界環境中攝取液體小滴和捕獲食物顆粒，供應細胞在生命活動中對營養物質的需求。細胞膜也能接收外界信號的刺激使細胞做出反應,從而調節細胞的生命活動。細胞膜不單是細胞的物理屏障，也是在細胞生命活動中有復雜功能的重要結構。
生物膜結構的共同特徵：
鑲嵌性：磷脂雙分子層和蛋白質的鑲嵌面；或按二維排成相互交替的鑲嵌面；
蛋白質極性：膜內在性蛋白質的極性區突向膜表面，非極性部分埋在雙層內部；
流動性：膜結構中的蛋白質和脂質具有相對側向流動性；
相變性；隨著環境條件的變化，脂質分子的晶態和液晶態是互變的；
更新態：在細胞中，膜的組分處於不斷更新的狀態；
不對稱性：膜中各組分的排列是不對稱的。
通透性
膜的流動性（membranefluidity）
膜的流動性（membrane fluidity）
膜的流動性是指構成膜的脂和蛋白質分子的運動性。膜的流動性不僅是膜的基本特性之一， 也是細胞進行生命活動的必要條件。
膜的流動性一般是指膜脂脂肪酸烴鏈部分的運動狀態即膜脂質流動性。通過膜脂質流動性的改變可反應出細胞膜的功能狀態及膜受損傷的程度 。
■ 流動性的表現形式
● 膜脂的運動方式
脂的流動是造成膜流動性的主要因素，概括起來，膜脂的運動方式主要有四種。
① 側向擴散（lateral diffusion）；
② 旋轉運動（rotation）；
③ 伸縮運動（flex）；
④ 翻轉擴散（transverse diffusion）， 又稱為翻轉（flip-flop）。
● 膜蛋白的運動 由於膜蛋白的相對分子質量較大，同時受到細胞骨架的影響，它不可能象膜脂那樣運動。主要有以下幾種運動形式：
① 隨機移動 有些蛋白質能夠在整個膜上隨機移動。移動的速率比用人工脂雙層測得的要低。
② 定向移動 有些蛋白比較特別，在膜中作定向移動。例如，有些膜蛋白在膜上可以從細胞的頭部移向尾部。
③ 局部擴散 有些蛋白雖然能夠在膜上自由擴散，但只能在局部范圍內擴散。
細胞膜功能
（1）分隔形成細胞和細胞器，為細胞的生命活動提供相對穩定的內環境，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，伴隨著能量的傳遞；
（4）生物功能：激素作用、酶促反應、細胞識別、電子傳遞等。
（5）物質轉運功能：細胞與周圍環境之間的物質交換，是通過細胞膜的磚運動功能實現的，其主要轉運方式有以下四種。
1）單純擴散：脂溶性物質有膜的高濃度側向低濃度側的擴散過程，稱為單純擴散。
2）易化擴散：非脂溶性物質在膜蛋白的幫助下，順濃度差或電位差跨膜擴散的過程，稱為易化擴散。易化擴散的三個特點：1、特異性：記憶中離子通道或載體一般指轉運一種物質。2、飽和性：即當背後鑽雲物質增加到一定限度時，轉運量不再隨之增加，這是由於離子通道或載體的數量有限的緣故。3、競爭性抑制：記憶中離子通道或載體同時轉運兩種或兩種以上物質時，一種物質濃度增加，將削弱對另一種物質的轉運。
單純擴散和易化擴散都是順濃度差進行的，細胞本身不消耗能量，均屬於被動轉運。
3）主動轉運：離子或小分子物質在膜上「泵」的作用下，被逆濃度差或逆電位差的跨膜轉運過程，稱為主動轉運。主動運輸需要消耗大量熱量。
4）入胞和出胞作用：是轉運大分子或團塊物質的有效方式。物質通過細胞膜的運動從細胞外進入細胞內的過程，稱入胞。包括吞噬和吞飲。液態物質入胞為吞飲，如小腸上皮對營養物質的吸收；固體物質入胞為吞噬，如粒細胞吞噬細菌的過程。出胞是通過細胞膜的運動從細胞內派到細胞外的過程。細胞的代謝產物及腺細胞的分泌物都是以出胞作用完成的。
（6）細胞膜的受體功能：受體是細胞識別和結核化學信息的特殊結構，其本質是蛋白質。
補充：
細胞是物質從無生命到有生命的最小單元（且不論病毒），深度分析細胞的能量流動有助於了解 生命物質與非生命物質的 根本區別。
細胞膜的發現
17世紀中葉以後的2個世紀中，細胞學說的發展史已經大體完成。但是唯獨對細胞膜的認識還要推遲兩個世紀。
1855年，耐格里發現色素透入已損傷和未損傷的植物細胞的情況並不相同。他便通過細胞的滲透特性去研究它的「邊界」(他首次把細胞「邊界」稱為「質膜」)。耐格里和克拉默(Cramer)一起進行實驗，通過實驗發現細胞具有敏感的滲透特性，它的體積可以隨著周圍介質的不同滲透強度而改變。當細胞外面的溶質滲透強度大時，細胞就變小；溶質滲透強度小時，細胞就變大。耐格里提出，細胞與環境之間正是通過這種「邊界」發生關系的。耐格里在試驗中還發現這樣的情況：把麗藻屬(Nitella)長導管細胞的一端放入水溶液內，另一端放進糖溶液，細胞內含物發生了傳動障礙。在水中一端的細胞汁液流向糖溶液中的一端，並帶著所有可移動的粒子。可是，原先已知的事實表明，蒸騰作用和滲透壓加在一起也不足以將液體壓到植物的上部，這兩種力無法解釋植物汁液流動的方向。因而耐格里認為，不得不假設有一股其他的力量，它們在縱壁，更可能在橫壁上。這種力量加大了細胞溶液從下往上的流向。此外，德國植物生理學家普費弗(W．Pfeffer)對植物細胞的滲透行為進行了大量的試驗，並於1897年提出了兩個重要的結論：第一，細胞是被質膜包被著的；第二，這層質膜是水和溶質通過的普遍障礙。同時，很快又發現，細胞膜這個屏障具有明顯的選擇性，一些物質可通過它，而另一些物質幾乎完全不能通過。1899年，英國細胞生理學家奧弗頓(C．Overton)發表一系列關於化合物進入細胞的觀察結果，他發現分子的極性越大，進入細胞的速度越小，當增加非極性基團(如烷基鏈)時，化合物進入的速度便增加。奧弗頓的結論是，控制物質進入細胞的速度的細胞膜是脂肪性物質，其中含有固醇和其他脂類。因此，當時確立了有一層脂質的膜圍繞著細胞的認識。到1925年，戈特(E．Gorter)和格倫德爾(F．Grendel)又提出脂質膜具有雙分子層的概念。
其實，學者們對膜的狀況的認識都還是假設，他們都未能觀察到細胞膜。雖然這個時期組織標本的固定和染色方法有了進展，甚至出現相差顯微鏡和干涉顯微鏡，但仍分辨不出細胞膜來。即使最好的光學顯微鏡也無法達到這個目的。1930—1950年，隨著電子顯微鏡技術的發展，當應用這項技術來研究細胞時，才發現細胞的邊界膜是一個固體結構的實體，從而證實了細胞膜的存在。電鏡觀察表明，細胞遠不是一個具有核和一些漂浮在原生質膠凍中的線粒體口袋，而是一個有膜包被著的許多膜的聚集體。50年代初期，帕拉德(G．E．Palade)和波特(K．R．Porter)稱這種廣泛的細胞內膜系統為內質網。早期的電鏡工作所者觀察到的細胞內的各種膜與「有軌電車軌道」和「鐵路軌道」的圖式大體相似。

Ⅲ 什麼叫生物膜

生物膜也稱為生物被膜，是指附著於有生命或無生命物體表面被細菌胞外大分子包裹的有組織的細菌群體。生物膜細菌對抗生素和宿主免疫防禦機制的抗性很強。

存在各種主要的生物大分子如蛋白質、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂和磷脂等物質。生物膜多細胞結構的形成是一個動態過程，包括細菌起始粘附、生物膜發展和成熟擴散等階段。

(3)生物膜研究擴展閱讀

物質運輸

生物膜因其半通透性而成為具有高度選擇性的通透屏障。細胞生長所需要的水、氧及其他營養物質被運進細胞，細胞內產生的激素、毒素和某些酶被運出細胞，細胞內代謝產生的CO2、NH3等廢物被運出細胞，這些過程都與生物膜的物質運輸機制有關。

1、被動運輸

被動運輸是小分子物質和離子通過細胞膜的運輸機制之一，它不需要能量。

2、主動運輸

物質經消耗能雖而被逆濃度梯度運輸通過生物膜的方式，即主動運輸。

Ⅳ 生物膜系統的研究意義

①理來論上：闡明細胞生命活自動規律。如蛋白質、糖類和脂質的人工合成和運輸。
②工業上：人工模擬生物膜功能。如海水淡化、污水處理。
③農業上：改善作物品質。如抗寒、抗旱、耐鹽機理的研究。
④醫學上：人工膜代替病變器官。如人工腎中的「血液透析膜」。

Ⅳ 誰能幫我去中國知網論文資料庫找《生物膜的研究和發展》的文獻

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Ⅵ 生物膜的分子結構模型是"單位膜模型"，這個模型是基於什麼研究結果提出的

膜的分子結構模型 關於膜的結構,從20世紀開始一直到現在,科學家們提出了很多假說和回模型答.下面舉幾個比較流行的模型加以說明. 1.單位膜模型.這種模型於1935年提出,到20世紀50年代加以修正,隨後經羅伯特桑(Robertson)的電鏡觀察加以完善.這種模型表示,細胞膜由脂質雙分子層及在其內外兩側各覆蓋一層蛋白質所組成.脂質分子相互平行,與膜垂直.蛋白質是以β折疊形式結合在膜的內外兩側,形成網狀.羅伯特桑於1959年指出,所有生物膜的厚度基本上是一致的,這種三層結構的膜普遍存在於細胞中,他叫這樣的膜為單位膜.但到20世紀60年代以後,由於應用了一系列新技術,科學家證實膜的脂質雙分子層中也有蛋白質顆粒,並證實膜蛋白主要不是β折疊結構,而是α螺旋結構等.科學家根據這些事實,對生物膜的單位膜模型理論提出了修正.

Ⅶ 生物膜的主要功能

1、物質運輸

生物膜因其半通透性而成為具有高度選擇性的通透屏障。細胞生長所需要的水、氧及其他營養物質被運進細胞，細胞內產生的激素、毒素和某些酶被運出細胞，細胞內代謝產生的CO2、NH3等廢物被運出細胞，這些過程都與生物膜的物質運輸機制有關。

2、信息傳遞

在生物體的生命活動過程中，細胞內的各部位之間、細胞之間，以及細胞與外界環境之間時刻都有物質、能量和信息的交流，使生命過程得以協調有序地進行，而這是由生物膜實現的。

3、能量轉換

生物膜在生物體內光能和代謝能的轉化過程中發揮了重要作用。ATP是生物體內重要的能量「通貨」。生物體內代謝過程中產生的能量轉移先以ATP的形式「儲存」起來，待需要時再由ATP釋放出來。植物體內ATP的主要生成方式是通過光合磷酸化和氧化磷酸化過程。

(7)生物膜研究擴展閱讀：

生物膜的組成：

生物膜的主要化學成分是脂類和蛋白質，糖類次之，另外還有微量的核酸、金屬離子和水。膜脂和膜蛋白以及糖類所佔的比例因膜的種類而異。

例如，神經鞘膜中脂類含量佔75%，而蛋白質只佔18%，這利於膜在神經興奮傳導中的絕緣作用；而線粒體膜蛋白質含量佔75%以上，脂類則占約20%，這與該膜含有豐富的酶有關。膜的功能越復雜，蛋白質含量越高。膜中蛋白質與脂類之比一般為4：1到1：4之間。

參考資料來源：網路-生物膜

Ⅷ 什麼是生物膜研究生物膜的重要性及研究膜蛋白的主要困難

生物膜是指生物細胞中的所有膜結構，包括細胞膜、細胞器膜（比如：葉綠體膜、線粒體膜）和細胞核膜；
生物膜的重要性體現在：它將細胞內的細胞器分成了一個個「小隔間」，使每個細胞器上的反應都能順利地獨立地進行；生物膜廣闊的膜面積為細胞內的酶提供了一個附著位點。
（這兩個問題在人教版必修一上能找到）、
膜上的蛋白質主要有通道蛋白（運輸物質的時候作為載體），糖蛋白（有識別作用，粘附其他細胞、潤滑的作用），其實現在已經研究得差不多了。要說困難，應該是不好將蛋白質從膜上分離出來單獨研究，還有特異性受體種類繁多，要完全弄清楚每種受體蛋白對應的物質比較困難。

Ⅸ 什麼生物膜研究生物膜的重要性是什麼

生物膜（bioligical membrane）：鑲嵌有蛋白質和糖類（統稱糖蛋白）的磷脂雙分子層，起著劃分和分隔細胞和細胞器作用生物膜，也是與許多能量轉化和細胞內通訊有關的重要部位，同時，生物膜上還有大量的酶結合位點。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 生物膜
種細胞器的內膜系統，包括核膜、線粒體膜、內質網膜、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。 生物膜法處理有機廢水的時候，生物膜還可以指代那些附著在某些固體表面的好氧微生物。生物膜（bioligical membrane）與biofilm完全是兩種不同的物質，雖然後者漢語也曾被翻譯為「生物膜」，但是因為容易和英文bioligical membrane所表示的生物膜混淆，近年來已經對biofilm有了一個新的譯法：」生物被膜」。生物被膜是指細菌粘附於接觸表面，分泌多糖基質、纖維蛋白、脂質蛋白等，將其自身包繞其中而形成的大量細菌聚集膜樣物。