细胞膜的特性与分子结构

第二节细胞膜的特性与分子结构1、不对称性一、细胞膜的特性2、流动性用荧光染料标记磷脂实验证明，细胞膜中所有磷脂都能进行自由移动人—鼠杂种细胞膜蛋白相互扩散试验：膜蛋白能在膜脂中自由漂浮和在膜表面扩散二、细胞膜的分子结构模型E.Overton1895用植物的根毛作实验,发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，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。红细胞血影及封闭、未封闭小泡的形成IrvingLangmuir20世纪初，将红细胞的脂提取后铺展在Langmuir水盘(LangmuirTrough)的水面上，研究了脂的展层行为，提出脂单层的设想。E.Gorter&F.Grendel1925用有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，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。1、片层结构模型细胞的表面张力显著低于油-水界面的表面张力，因此，细胞膜不可能是单纯由脂类构成的，可能还吸附有蛋白质。1935年J.Danielli和H.Davson提出了第一个膜的分子结构模型——片层结构模型。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，而分子的亲水端则朝向膜的内外表面。球形蛋白质分子附着在脂双层的两侧表面。2、单位膜模型1959年，J.D.Robertson用电镜观察细胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。内外两侧为电子密度高的暗线，中间为电子密度低的明线，即所谓“两暗一明”，进而提出单位膜模型。细胞膜电镜照片单位膜模型认为：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β折叠形式存在，通过静电作用与磷脂极性端相结合。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“两暗一明”的形式存在，故生物膜也被称为单位膜。单位膜模型的不足之处在于把膜的动态结构描写成静止不变的。3、液态镶嵌模型1972S.J.Singer&G.Nicolson在”单位膜”模型的基础上提出“液态镶嵌模型”：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，呈液晶态。膜中球形蛋白质分子以各种形式与脂双分子层相结合。难点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，许多表面膜蛋白并不移动，而与其它膜蛋白与细胞内骨架连接。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，细胞骨架纤维可作为膜蛋白移动的轨迹。其它模型晶格镶嵌模型（1975年）板块镶嵌模型（1977年）