pH敏感的细胞穿透多肽在生物医疗和生物物理基础研究方面有广阔的应用前景，比如药物靶向运输，疾病靶向诊断和治疗，作为研究蛋白质折叠和膜融合机理的模型等。这类多肽的主要特点是响应环境pH变化，当环境pH低于某一值时，其二级结构从无规则卷曲转变为α-螺旋结构，从而从体相或膜表面插入到生物膜中。完成结构转变是跨膜过程中关键的一步，但是之前的研究缺乏能实时原位表征无规则卷曲到α-螺旋转变的有效技术，且主要集中在它们在体相中的结构研究。本文应用GALA和pHLIP这两种代表性的pH敏感细胞穿透多肽为研究模型，采用表界面敏感的皮秒和频光谱技术系统地研究了它们在不同磷脂膜中的pH响应，通过结合酰胺Ⅰ和酰胺Ⅲ光谱准确地区分界面上的无规则卷曲和α-螺旋结构。研究结果表明GALA在中性条件下可以插入到流动相生物膜内，只是躺在凝胶相生物膜表面;在酸性条件下，GALA既可以插入到流动相又可以插入到凝胶相生物膜中;在插入到生物膜之后，再改变环境为中性条件，GALA可以从带电荷的磷脂膜中出来，却没有从不带电荷的磷脂膜中出来。pHLIP在中性条件下，可以在不带电荷的生物膜，带正电荷的生物膜表面或者膜内形成α-螺旋结构，而不能与负电荷生物膜作用;在环境转变为酸性时，pHLIP结构响应不灵敏，且在负电荷生物膜中，没有观察到明显的相互作用和α-螺旋信号。本文提供了高分辨的分子水平上的多肽和生物膜结构信息，表明了两种多肽的结构和动力学是与磷脂膜物理性质有关的，这也提供了一种通过改变生物膜组成来调控多肽结构的途径。但是两种多肽界面上的结构和动力学和之前在体相中的研究结果不一样，这也丰富了人们对此类多肽的认识，对于理解多肽和生物膜相互作用机理和提高这类多肽的安全性和有效性有重要意义。