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1、细胞膜的特性与分子结构第1页，共21页，编辑于2022年，星期一1、不对称性、不对称性 一、细胞膜的特性一、细胞膜的特性第2页，共21页，编辑于2022年，星期一2、流动性、流动性 用荧光染料用荧光染料标记磷脂标记磷脂实验证明，实验证明，细胞膜中细胞膜中所有磷脂所有磷脂都能进行都能进行自由移动自由移动 第3页，共21页，编辑于2022年，星期一人人鼠杂种细胞鼠杂种细胞膜蛋白相互扩散膜蛋白相互扩散试验：试验：膜蛋白能在膜膜蛋白能在膜脂中自由漂浮脂中自由漂浮和在膜表面扩和在膜表面扩散散 第4页，共21页，编辑于2022年，星期一二、细胞膜的分子结构模型二、细胞膜的分子结构模型 第5页，共21页，编
2、辑于2022年，星期一 E.Overton 1895用植物的根毛作实验用植物的根毛作实验,发发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成细胞膜由连续的脂类物质组成。第6页，共21页，编辑于2022年，星期一红细胞血影及封闭、未封闭小泡的形成红细胞血影及封闭、未封闭小泡的形成第7页，共21页，编辑于2022年，星期一Irving Langmuir 20世纪初世纪初，将红细胞的脂提取后，将红细胞的脂提取后铺展在铺展在Langmuir 水盘水盘(
3、Langmuir Trough)的水面上，的水面上，研究了脂的展层行为，提出脂单层的设想。研究了脂的展层行为，提出脂单层的设想。第8页，共21页，编辑于2022年，星期一 E.Gorter&F.Grendel 1925 用有用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞细胞膜由双层脂分子组成膜由双层脂分子组成。第9页，共21页，编辑于2022年，星期一第10页，共21页，编辑于2022年，星期一1、片层结构模型、片层结构模型 细胞的表面张
4、力显著低于油细胞的表面张力显著低于油-水界水界面的表面张力，因此，细胞膜不可能面的表面张力，因此，细胞膜不可能是单纯由脂类构成的，可能还吸附有是单纯由脂类构成的，可能还吸附有蛋白质。蛋白质。1935年年J.Danielli和和H.Davson提出提出了第一个膜的分子结构模型了第一个膜的分子结构模型片层结片层结构模型构模型。第11页，共21页，编辑于2022年，星期一 细胞膜中有两层磷脂分子，构成膜脂双层。细胞膜中有两层磷脂分子，构成膜脂双层。磷脂分子的疏水脂肪酸链在膜的内部彼此相对，磷脂分子的疏水脂肪酸链在膜的内部彼此相对，而分子的亲水端则朝向膜的内外表面。而分子的亲水端则朝向膜的内外表面。球
5、形蛋白质分子附着在脂双层的两侧表面。球形蛋白质分子附着在脂双层的两侧表面。第12页，共21页，编辑于2022年，星期一2、单位膜模型、单位膜模型 1959年，年，J.D.Robertson用电镜观用电镜观察细胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。察细胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。内外两侧为电子密度高的暗线，中间内外两侧为电子密度高的暗线，中间为电子密度低的明线，即所谓为电子密度低的明线，即所谓“两暗两暗一明一明”，进而提出单位膜模型。，进而提出单位膜模型。第13页，共21页，编辑于2022年，星期一细胞膜电镜照片细胞膜电镜照片第14页，共21页，编辑于2022年，星期一单位膜模型认为：单位膜模型认为：
6、明线部分是膜中间的双层脂类分子，而暗线部分则明线部分是膜中间的双层脂类分子，而暗线部分则为膜两侧的单层蛋白质分子。这些蛋白质以单层肽链为膜两侧的单层蛋白质分子。这些蛋白质以单层肽链折叠形式存在，通过静电作用与磷脂极性端相结折叠形式存在，通过静电作用与磷脂极性端相结合。合。第15页，共21页，编辑于2022年，星期一 单位膜模型提出了各种生物膜在单位膜模型提出了各种生物膜在形态结构上的共性，即生物膜都以形态结构上的共性，即生物膜都以“两暗一明两暗一明”的形式存在，故的形式存在，故生物膜生物膜也也被称为被称为单位膜单位膜。单位膜模型的不足之处在于把膜的单位膜模型的不足之处在于把膜的动态结构描写成静
7、止不变的。动态结构描写成静止不变的。第16页，共21页，编辑于2022年，星期一3、液态镶嵌模型、液态镶嵌模型1972 S.J.Singer&G.Nicolson 在在”单位膜单位膜”模型的基模型的基础上提出础上提出“液态镶嵌模型液态镶嵌模型”：把生物膜看成是嵌有球形蛋白质脂类二把生物膜看成是嵌有球形蛋白质脂类二维排列的液态体，膜中脂双层构成膜的连续维排列的液态体，膜中脂双层构成膜的连续主体，它既具有固体分子排列的有序性，又主体，它既具有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，呈具有液体的流动性，呈液晶态液晶态。膜中球形蛋。膜中球形蛋白质分子以各种形式与脂双分子层相结合。白质分子以各种形式与
8、脂双分子层相结合。第17页，共21页，编辑于2022年，星期一第18页，共21页，编辑于2022年，星期一难点难点 用荧光光致漂白法研究证明，不是所有用荧光光致漂白法研究证明，不是所有的表面蛋白都符合液态镶嵌模型，许多的表面蛋白都符合液态镶嵌模型，许多表面膜蛋白并不移动，而与其它膜蛋白表面膜蛋白并不移动，而与其它膜蛋白与细胞内骨架连接。与细胞内骨架连接。第19页，共21页，编辑于2022年，星期一 细胞骨架的主要成分是长的肌动纤维，细胞骨架的主要成分是长的肌动纤维，它们位于细胞膜下面，在有些部位与细胞它们位于细胞膜下面，在有些部位与细胞膜连接，微管和中间纤维也参与构成细胞膜连接，微管和中间纤维也参与构成细胞骨架网。当用药物破坏细胞骨架之后，许骨架网。当用药物破坏细胞骨架之后，许多细胞膜蛋白移动性加强，说明这些膜蛋多细胞膜蛋白移动性加强，说明这些膜蛋白是与细胞骨架纤维相连接的，细胞骨架白是与细胞骨架纤维相连接的，细胞骨架纤维可作为膜蛋白移动的轨迹。纤维可作为膜蛋白移动的轨迹。第20页，共21页，编辑于2022年，星期一其它模型其它模型晶格镶嵌模型（晶格镶嵌模型（1975年）年）板块镶嵌模型（板块镶嵌模型（1977年）年）第21页，共21页，编辑于2022年，星期一