膜结构

生物膜是不对称的、流动的脂质双层，其中嵌入并附着有蛋白质，这种结构由流动镶嵌模型所概括。

Definition

膜结构涉及生物膜的分子结构：一个由两性脂质组成的流动双层，其中嵌入或附着有内在蛋白和外周蛋白，其两面具有不同的组成。

Scope

本主题涵盖膜的组成、脂质双层的自组装和物理性质、膜流动性以及脂质组成和胆固醇的影响、膜蛋白的类别以及膜两个小叶的不对称性。

Core questions

• 双层是如何自组装的，是什么将其维系在一起？
• 什么控制着膜的流动性？
• 内在蛋白和外周蛋白如何与双层结合？
• 为什么膜的两个小叶在化学上是不同的？

Key theories

流动镶嵌模型

Singer和Nicolson将膜描绘成一个流动的脂质双层，蛋白质像马赛克一样分布其中，可以自由地横向扩散，这解释了膜的动力学和蛋白质的流动性。

Mechanisms

两性脂质在疏水效应的驱动下自组装成双层，尾部朝内，头部朝向水相。该双层是流动的，其粘度由脂肪酸饱和度、链长和胆固醇含量决定，胆固醇可缓冲流动性。内在膜蛋白跨越或插入疏水核心，而外周蛋白结合表面；脂质和蛋白质在两个小叶之间不对称分布。

Clinical relevance

膜结构是生物物理学、模型膜和囊泡设计以及研究表面如何组织生化过程的核心。本论述是描述性的，不具指导性。

History

Gorter和Grendel于1925年提出了脂质双层；Davson-Danielli模型增加了蛋白质层；Singer和Nicolson于1972年提出的流动镶嵌模型将证据整合为现在标准的动态图景。

Key figures

• S. Jonathan Singer
• Garth Nicolson
• Evert Gorter

Seminal works

• singer1972
• nelson2021

Frequently asked questions

胆固醇对膜流动性有什么作用？

胆固醇充当流动性缓冲剂：它在较高温度下限制运动，在较低温度下防止紧密堆积，使膜保持在可行的流动性范围内。

什么使蛋白质成为内在膜蛋白？

内在膜蛋白具有嵌入或跨越脂质双层核心的疏水区域，因此只有通过破坏膜才能释放，这与仅结合表面的外周蛋白不同。