劉雪梅細胞膜模式圖質膜質膜是是細胞與周圍環境細胞與周圍環境以及以及細胞與細胞細胞與細胞之間進行之間進行物物質交換和信息傳遞的重要通質交換和信息傳遞的重要通道道((一道可調控的動態屏障一道可調控的動態屏障))。。細胞膜細胞膜((rane):又稱):又稱質膜質膜(()是指圍繞在細胞最)是指圍繞在細胞最內層,由脂類和蛋白質組成的膜結構。內層,由脂類和蛋白質組成的膜結構。生物膜():圍繞各類細胞器的膜,稱為細胞內膜。質膜和內膜在起源、結構和物理組成的等方面具有相像性,故合稱生物生物膜是細胞進行生命活動的重要結構生物膜是細胞進行生命活動的重要結構基礎基礎,,能量轉換能量轉換、、蛋白質合成蛋白質合成、、物質運輸物質運輸、、信息傳遞信息傳遞、、細胞運動細胞運動等活動都與膜的作用有等活動都與膜的作用有著密切的關系著密切的關系。17世紀中葉之后的2個世紀中,細胞學說的發展史早已大體完成。并且惟獨對細胞膜的認識還要延后兩個世紀。1839年施旺提出細胞學說1838年施萊登描述細胞:細胞(CELL)是在一種黏液狀的母質中,經過一種像是結晶樣的過程形成的。
當時提出原生質體的概念。在細胞學說提出前后,CELL吸引了很多學者(包括業余愛好者)進行觀察研究。1855年,耐格里(K.W.)發覺細胞表面有妨礙顏料步入的現象,提示膜結構的存在。耐格里發覺色素透入已損傷和未損傷的動物細胞的情況并不相同。他便通過細胞的滲透特點去研究它的“邊界”(他首次把細胞“邊界”稱為“質膜”)。歐文頓(歐文頓())發覺但凡發覺但凡溶于脂肪的溶于脂肪的物質物質很容易很容易透過動物的細胞膜透過動物的細胞膜,而,而不溶于脂肪的物質不溶于脂肪的物質不易透過細胞膜不易透過細胞膜,因而推斷細胞膜由,因而推斷細胞膜由連續的固醇物質連續的固醇物質組成組成。1897年,和Hedin用紅細胞做實驗,同樣也證明分子的私密性與其在脂類中的溶化度有關,且溶化度越大越容易通過.英國動物生理學家普費弗(W.)對動物細胞的滲透行為進行了大量的試驗,并于1897年提出了兩個重要的推論: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,很快又發覺,細胞膜這個屏障具有顯著的選擇性,一些物質可通過它,而另一些物質幾乎完全不能通過。
1899年,美國細胞生理學家奧弗頓(C.)發表一系列關于化合物步入細胞的觀察結果細胞膜蛋白,他發覺分子的極性越大,步入細胞的速率越小,當降低非極性羧基(如?;?時,化合物步入的速率便降低。奧弗頓的推論是,控制物質步入細胞的速率的細胞膜是脂肪性物質,其中富含脂類和其他醇類。為此,當時確立了有一層脂類的膜圍繞著細胞的認識。1917年,科學家成功將一層磷脂分子鋪在了海面上!年用乙醇(一種有機溶劑,可以溶化脂類)從人的紅細胞膜中提取脂類,在空氣-水界面上描畫成單分子層,測得單分子層的面積正好為紅細胞表面積的2倍。猜想細胞膜由單層脂分子組成。1931年,有人(Plowe)用微針觸碰動物原生質體,強調細胞有彈性膜,可伸展,不同于細胞質的部份。用微針穿過膜,導致局部可恢復的損傷。大量廣泛的損傷引起細胞死亡。(Plowe的工作除了證明了細胞膜的存在,也證明了細胞膜具有保護作用。)提出了”蛋白質-醇類-蛋白質”的披薩模型。覺得質膜由單層固醇分子及其內外表面附著的蛋白質構成的。1959年提出了修正模型,覺得膜上還具有貫串脂單層的蛋白質通道,供親水物質通過。
這就是所謂的“單位膜”模型。羅伯特森羅伯特森((JJ..DD..))用用鋨酸處理了細胞膜(蛋白質經鋨酸作用后產生高電子密度的鋨黑,在電鏡下呈白色),用纖薄切塊技術用纖薄切塊技術獲得了清獲得了清晰的紅細胞細胞膜相片紅細胞細胞膜相片,,顯示顯示暗暗--明明--暗暗三層結構三層結構,,7..。。單位膜:單位膜:各類細胞的細胞膜以及各類細胞內膜在各類細胞的細胞膜以及各類細胞內膜在電鏡下都呈電鏡下都呈““暗暗--明明--暗暗””的三層式結構的三層式結構::單位膜單位膜現指在現指在EMEM下呈現下呈現““暗暗--明明--暗暗””三層式結構三層式結構、、由脂蛋白構成的任何一層膜由脂蛋白構成的任何一層膜。。蛋白質蛋白質明線暗線明線切切面面單位膜模型的不足之處在于把膜的動態結構描寫成靜止的不變的。細胞融合膜具有一定的流動性實驗證明:雜交細胞覺得:覺得:構成膜的蛋白質和脂質分子具有構成膜的蛋白質和脂質分子具有鑲嵌關系鑲嵌關系,,膜蛋白分布膜蛋白分布的的不對稱性不對稱性,,但是膜的結構處于并且膜的結構處于流動變化流動變化之中之中。
。入選入選年年諾貝爾獎!諾貝爾獎!桑格和尼克森桑格和尼克森((SS..JJ....))據據免疫螢光技術免疫螢光技術、、冰凍刻蝕技術冰凍刻蝕技術的研究結果的研究結果,,在在””單位膜單位膜””模型的基礎上提出模型的基礎上提出““流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型””。。將免疫學方式(抗體抗原特異結合)與螢光標記技術結合上去研究特異蛋白抗體在細胞內分布的方式。冰凍刻蝕(冰凍刻蝕(--)又名冰凍破裂)又名冰凍破裂((--)。標本放在標本放在--的干冰或的干冰或--的液氮中,進行冰凍。的液氮中,進行冰凍。之后用冷刀隨之將標本斷掉,升溫后,冰在真空條之后用冷刀隨之將標本斷掉,升溫后,冰在真空條件下迅即升華,曝露出斷面結構,稱為刻蝕件下迅即升華,曝露出斷面結構,稱為刻蝕(()??涛g后,向斷面以刻蝕后,向斷面以4545度角涂裝一層蒸氣鉑,再以度角涂裝一層蒸氣鉑,再以9090度角涂裝一層碳,強化反差和硬度。
之后用次氯鹽度角涂裝一層碳,強化反差和硬度。之后用氨水堿液消化樣品,把碳和鉑的膜剝出來細胞膜蛋白,此膜即為鈉堿液消化樣品,把碳和鉑的膜剝出來,此膜即為復膜()。復膜顯示出了標本刻蝕面的形態,在電鏡下得到的復膜顯示出了標本刻蝕面的形態,在電鏡下得到的影像即代表標本中細胞破裂面處的結構。影像即代表標本中細胞破裂面處的結構。細胞的冰凍刻蝕實驗細胞膜具有流動性變形蟲獵食和運動時偽足的形變形蟲獵食和運動時偽足的形白細胞吞噬真菌白細胞吞噬真菌感謝觀賞感謝觀賞