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膜結(jié)構(gòu)中含有蛋白質(zhì)早已證實，但有興趣的問題是膜中蛋白質(zhì)究以何種形式存在,。70年代以前,，多數(shù)人主張蛋白質(zhì)是平鋪在脂質(zhì)雙分子層的內(nèi)外兩側(cè)，后來證明,，蛋白質(zhì)分子是以а-螺旋或球形結(jié)構(gòu)分散鑲嵌在膜的脂質(zhì)雙分子層中,。

膜蛋白質(zhì)主要以兩種形式同膜脂質(zhì)相結(jié)合：有些蛋白質(zhì)以其肽鏈中帶電的氨基酸或基團，與兩側(cè)的脂質(zhì)極性基團相互吸引,，使蛋白質(zhì)分子像是附著在膜的表面,。這稱為表面蛋白質(zhì);有些蛋白質(zhì)分子的肽鏈則可以一次或反復(fù)多次貫穿整個脂質(zhì)雙分子層，兩端露出在膜的兩側(cè),，這稱為結(jié)合蛋白質(zhì),。在用分子生物學(xué)技術(shù)確定了一個蛋白質(zhì)分子或其中亞單位的一級結(jié)構(gòu)、即肽鏈中不同氨基酸的排列順序后,，發(fā)現(xiàn)所有結(jié)合蛋白質(zhì)的肽鏈中都有一個或數(shù)個主要由20-30個疏水性氨基酸組成的片段,。這些氨基酸又由于所含基團之間的吸引而形成а-螺旋，即這段肽鏈沿一條軸線盤旋,，形成每一圈約含3.6個氨基酸殘基的螺旋,，螺旋的長度大致相當(dāng)于膜的厚度，因而推測這些疏水的а螺旋可能就是肽鏈貫穿膜的部分,，它的疏水性正好同膜內(nèi)疏水性烴基相吸引,。這樣，肽鏈中有幾個疏水性а-螺旋,，就可能幾次貫穿膜結(jié)構(gòu);相鄰的а-螺旋則以位于膜外側(cè)和內(nèi)側(cè)的不同長度的直肽鏈連接,。

膜結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)，具有不同的分子結(jié)構(gòu)和功能,。生物膜所具有的各種功能,，在很大程度上決定于膜所含的蛋白質(zhì);細(xì)胞和周圍環(huán)境之間的物質(zhì)、能量和信息交換,，大都與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子有關(guān),。

由于脂質(zhì)分子層是液態(tài)的,，鑲嵌在脂質(zhì)層中的蛋白質(zhì)是可移動的，即蛋白質(zhì)分子可以在膜脂分子間橫向漂浮移位;不同細(xì)胞膜中的不同蛋白質(zhì)分子的移動和所在位置,，存在著精細(xì)的調(diào)控機制,。例如，骨骼肌細(xì)胞膜中與神經(jīng)肌肉間信息傳遞有關(guān)的通道蛋白質(zhì)分子,，通常都集中在肌細(xì)胞膜與神經(jīng)未梢分布相對應(yīng)的那些部分;而在腎小管和消化管上皮細(xì)胞,，與管腔相對的膜和其余部分的膜中所含的蛋白質(zhì)種類大不相同，說明各種功能蛋白質(zhì)分子并不都能在所在的細(xì)胞膜中自由移動和隨機分布,，而實際存在著的有區(qū)域特性的分布,，顯然同蛋白質(zhì)完成其特殊功能有關(guān)。膜內(nèi)側(cè)的細(xì)胞骨架可能對某種蛋白質(zhì)分子局限在膜的某一特殊部分起著重要作用,。