离子和大多数极性物质不可通透脂质双层 脂质囊泡和平面双层膜进行通透性和导电性研究显示脂质双层膜对离子和大多数极性 分子通透性很低。水是明显的例外。由于水分子小、浓度高、不带电荷，水分子跨膜相对容 易。各种物质跨膜的速度差异大（图12.15）。例如，Na,K离子跨膜的速度比水分子慢10 倍。色氨酸在p州7的情况下跨膜速度比吲哚慢10倍。吲引哚在结构上与色氨酸密切相关， 只是没有离子基团。实际上，小分子跨膜特性与这些分子的脂溶性与水溶性的相对大小密切 相关。这种关系提示小分子跨过膜的模式如下：首先小分子外面包裹了一层水分子：然后在 脂质双层膜中央的碳氢核中溶解：最后扩散跨过碳氢核进入膜的另一边，重新溶于水分子中。 离子如Na跨膜的速度非常缓慢，原因在于脂质膜双层的碳氢核替代Na外层的水分子是能量 非常不利的。 Tryptophan K+ Urea Na+ CI Glucose Glycerol Indole H,O 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 102 P(cms-1) Increasing permeability-> Figure 12-15 Biochemistry.Sixth Edition 2007 W.H.Freeman and Compary 图12.15离子和分子跨膜穿过脂质双层膜的通透系数。各种物质跨膜穿过脂质双层的能力 差异很大。 12.4膜的大多数功能都是由膜蛋白执行的 生物膜的大多数功能都是由蛋白质执行的。现在我们介绍膜蛋白。膜脂质造成物质穿透 障碍，因此生物膜能够将不同的空间隔离。但是生物膜的其它功能几乎都由蛋白质介导的， 尤其是物质的跨膜运输和信息的跨膜传导。膜脂质给这些蛋白质执行这些功能提供了适宜的 环境。 生物膜的差异表现在这些膜所含有的膜蛋白差异。髓鞘质(myel in),神经纤维的电绝缘 物，蛋白质含量很低(18%)。相对纯的脂质有利于绝缘。相反，大多数其它细胞的质膜（即 细胞最外层的膜)代谢活跃。这些膜含有很多泵，通道，受体和酶。这些膜的蛋白质含量达 到50%。能量转导膜，如线粒体或叶绿体内膜的蛋白质含量更高，典型的含量达到75%。 用SDS-PAGE能够观察膜的蛋白质组成。如同早先所述，在含有SDS的聚丙烯酰胺凝胶 中，很多蛋白质电泳的迁移率取决于蛋白质的质量，与蛋白质所带电荷无关。图2.16显示 三类膜的凝胶电泳图谱。这三类膜分别是红细胞质膜、视网膜棒状细胞光受体膜、和肌肉细 胞的肌浆网质膜。很明显，生物膜含有很多蛋白质，但是不同的生物膜所含有的蛋白质种类 差异很大。原则上说，功能不同的生物膜所含有的膜蛋白品种不同。离子和大多数极性物质不可通透脂质双层 脂质囊泡和平面双层膜进行通透性和导电性研究显示脂质双层膜对离子和大多数极性 分子通透性很低。水是明显的例外。由于水分子小、浓度高、不带电荷，水分子跨膜相对容 易。各种物质跨膜的速度差异大（图 12.15）。例如，Na +, K +离子跨膜的速度比水分子慢 10 9 倍。色氨酸在 pH 7 的情况下跨膜速度比吲哚慢 10 3倍。吲哚在结构上与色氨酸密切相关， 只是没有离子基团。实际上，小分子跨膜特性与这些分子的脂溶性与水溶性的相对大小密切 相关。这种关系提示小分子跨过膜的模式如下：首先小分子外面包裹了一层水分子；然后在 脂质双层膜中央的碳氢核中溶解；最后扩散跨过碳氢核进入膜的另一边，重新溶于水分子中。 离子如 Na +跨膜的速度非常缓慢，原因在于脂质膜双层的碳氢核替代 Na +外层的水分子是能量 非常不利的。 图 12.15 离子和分子跨膜穿过脂质双层膜的通透系数。各种物质跨膜穿过脂质双层的能力 差异很大。 12.4 膜的大多数功能都是由膜蛋白执行的 生物膜的大多数功能都是由蛋白质执行的。现在我们介绍膜蛋白。膜脂质造成物质穿透 障碍，因此生物膜能够将不同的空间隔离。但是生物膜的其它功能几乎都由蛋白质介导的， 尤其是物质的跨膜运输和信息的跨膜传导。膜脂质给这些蛋白质执行这些功能提供了适宜的 环境。 生物膜的差异表现在这些膜所含有的膜蛋白差异。髓鞘质(myelin)，神经纤维的电绝缘 物，蛋白质含量很低（18%）。相对纯的脂质有利于绝缘。相反，大多数其它细胞的质膜（即 细胞最外层的膜）代谢活跃。这些膜含有很多泵，通道，受体和酶。这些膜的蛋白质含量达 到 50%。能量转导膜，如线粒体或叶绿体内膜的蛋白质含量更高，典型的含量达到 75%。 用 SDS-PAGE 能够观察膜的蛋白质组成。如同早先所述，在含有 SDS 的聚丙烯酰胺凝胶 中，很多蛋白质电泳的迁移率取决于蛋白质的质量，与蛋白质所带电荷无关。图 12.16 显示 三类膜的凝胶电泳图谱。这三类膜分别是红细胞质膜、视网膜棒状细胞光受体膜、和肌肉细 胞的肌浆网质膜。很明显，生物膜含有很多蛋白质，但是不同的生物膜所含有的蛋白质种类 差异很大。原则上说，功能不同的生物膜所含有的膜蛋白品种不同