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公司公告

无菌均质器光标记的特异

!,%膜蛋白的运动 !!膜蛋白也有与膜脂类似的侧向扩散和旋转运动,但 无翻转运动。膜蛋白存在侧向扩散的证据来自于一个经 典的实验研究。将培养的小鼠细胞和人细胞融合,可形 成杂交细胞。在杂交细胞中同时加入用绿色荧光标记的 抗小鼠膜蛋白抗体,及用红色荧光标记的抗人膜蛋白抗 体。两种荧光抗体加入后的即刻观察发现:绿色荧光和 红色荧光各自结合于杂交细胞中的小鼠细胞膜部分和人 细胞膜部分,使杂交细胞一半呈绿色,另一半呈红色。经 4( 6培养 5) -17后再观察则发现,两种颜色的荧光均匀 分布于杂交细胞膜表面(图 "# &)。目前,常采用光漂 白荧光恢复( /0839:+.:7.: 9:.3;:9< =/>:9 2?3>3@0:=.?17A, BCDE)技术研究膜蛋白的侧向扩散速率。 BCDE的工作 原理是利用激光使荧无菌均质器光标记的特异膜蛋白或表达绿色荧 光蛋白的膜融合蛋白在局部淬灭,即漂白。当附近标记 的分子扩散过来时,原漂白区的荧光强度恢复,并由此计 算出扩散系数。扩散系数越大,则膜蛋白的侧向扩散速 率越快。 !!膜蛋白的运动也受到一定程度的限制。例如,尽管 精子的质膜是连续的,但用荧光标记的抗精子膜蛋白抗 体的研究发现,膜蛋白在精子头部的前段、后段及尾部均 有不同。这种定位分布反应了膜蛋白运动的局限性。另 外,膜蛋白与膜内侧面细胞骨架蛋白的结合,也限制了膜 图 "# $!磷脂分子的运动方式 图 "# &!膜蛋白运动的细胞膜融合实验 第十八章 !生!物!膜!"! 蛋白的运动。 !!随着糖脂和糖蛋白在膜平面上的侧向移动,它们所结合的糖链也会随之移动。因此,糖萼也是处于动 态变化之中。 !!(二)影响膜流动性的因素 !!在生理状态下,细胞膜为液晶态("#$%#& ’()*+," *+,+-),即处于液态和晶态之间的过渡状态。它既有液 态分子的流动性,又有晶态分子排列的有序性。超过或低于相变温度,膜脂将出现液态或晶态的相变,并 会影响膜的正常代谢和功能。膜的组成成分及温度对膜的流动性有较大的影响: ! !./磷脂 !!磷脂分子所含的脂酸链越长且饱和度越高,则脂酸链间的相互作用也就越强。因此,流动性随之降 低,相变温度增高。例如,含 .0碳的磷脂分子比含 .1碳的同样磷脂分子的相变温度高 .2 3。

 

通过改变 所合成的脂酸链的长度和饱和度来调整膜的流动性,也是细胞膜的一种自我保护性功能。例如,当培养 4/ ’5"#大肠杆菌的培养基的温度从 67 3降到 72 3时,细菌中饱和脂酸链和不饱和脂酸链的比例从 ./ 1降 到 ./ 8,以维持膜的流动性。 ! !7/胆固醇 !!胆固醇分子对细胞膜流动性的影响具有两重性:在相变温度以上减少膜的流动性;在相变温度以下, 增加膜的流动性。前者与胆固醇插入磷脂分子中的刚性甾环限制了磷脂分子脂链的运动有关;后者涉及 其短烃链影响了磷脂分子中脂酸链间的相互作用。一般来讲,胆固醇分子具有增强细胞膜稳定性的作用。 例如,不能合成胆固醇的细胞突变株,因为膜的流动性过大而裂解死亡。如在培养液中加入适量的胆固 醇,使膜脂双分子层保持正常的流动性,细胞便能存活。 ! !9/蛋白质 !!膜蛋白通过与膜脂分子的相互作用也影响膜的流动性。膜内在蛋白越多,结合在其周围的界面脂就 越多,膜的流动性也就越小。事实上,膜蛋白在限制膜脂运动的同时,也限制了自身的运动。 ! !6/温度 !!由于膜脂和膜蛋白分子的运动是热运动,因此,温度升高,细胞膜的流动性增强;反之,温度降低,流动 性减弱。随着细胞膜的流动性的增强,膜对水及其他亲水分子的通透性增加,膜内在蛋白的扩散运动也增 加。但超过相变温度,如温度过高,将破坏细胞膜的液晶态结构,导致细胞膜的过分流动,影响细胞膜的正 常代谢和功能。 三、生物膜的分子结构模型 !!根据大量的实验研究和分析,人们提出了关于多种生物膜的分子结构模型。 !!片层结构模型(",:-"", *+(%’+%(-:5&-")于 .;9<年由 =/ >/ >,?*5@和 =/ >,@#-""#提出,该模型理论认 为:细胞膜由脂双分子层构成,球形的蛋白质分子结合于脂双层的两侧。单位膜模型( %@#+ :-:A(,@-:5&B -")是在片层结构模型的基础上,于 .;<;年由 =/ >/ C5A-(+*5@根据电镜的观察结果提出的。电镜下,细胞 膜呈现两侧电子密度高,中间电子密度低的三层结构,其他细胞器的膜也有相似的结构。该模型认为:所 有生物膜都是“蛋白质—脂双分子层—蛋白质”的三层结构,蛋白质分子以 !折叠形式,通过静电引力与 磷脂分子极性头部的结合。片层结构模型和单位膜模型都有一定的局限性,例如,它们均忽视了膜的流动 性及膜蛋白分布的不对称性,对生物膜复杂的功能尚不能给予充分合理的解释。 !!目前,人们普遍接受的是液态镶嵌模型( D"%#& :5*,#’ :5&-")。液态镶嵌模型是 E/ =/ E#@F-(和 G/ H/ I#’5"*5@于 .;27年在多种膜结构模型理论的基础上,并根据免疫荧光、电子顺磁共振(4EC)和冰冻蚀刻等 实验研究提出的。液态镶嵌模型认为:生物膜是流动的脂双分子层中,镶嵌着球形的蛋白质分子— ——“海 洋中的冰山”(图 .0 2)。它强调了生物膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性,认为膜脂和膜蛋白分子在 膜平面上可侧向移动,膜上结合着不同种类和功能的蛋白质。

 

该模型可以解释生物膜的许多生理现象,但 "!!第四篇 $综$合$篇 仍不能回答细胞膜的完整性和稳定性在细胞膜流动性的变化中是何以保持的。 图 !" #$生物膜的液态镶嵌模型 $$在这以后的 %年内,又有学者出现了晶格镶嵌模型及板块模型的膜结构理论,它们都是对液态镶嵌模 型的进一步补充。如晶格镶嵌模型描述了膜蛋白分子对磷脂分子流动性的限制作用,认为内在蛋白周围 结合的磷脂分子为界面脂,界面脂只能随内在蛋白运动,并与内在蛋白构成晶格;板块模型则认为在流动 的脂双层中存在着结构和性质不同,但有序又可独立移动的镶嵌板块,板块内不同组分的相互作用以及不 同板块间的相互作用,使生物膜具有复杂的生物学功能。 第三节 $生物膜的转运功能 $$细胞通过细胞膜与周围环境进行物质和信息交流。细胞内的合成代谢和分解代谢非常活跃,需要不 断的从细胞外摄取合成原料并排出一些代谢产物。细胞膜在对物质的转运上表现为“半透性”,即选择性 地允许一些物质通过,而阻止另一些物质的通过。虽然分子大小、结构及理化性质不同的物质跨膜转运的 生化机制不同,但对于整个细胞来说,各种代谢物质的转运在多种因素的精确调控下,与细胞的基本生命 活动及特殊的生理需要相适应。因此,物质转运方式及其调控机制的研究非常重要。 $$小分子和离子的转运方式主要为被动转运(&’(()*+ ,-’.(&/-,)和主动运输( ’0,)*+ ,-’.(&/-,),而大分子 和颗粒物质的运输主要依靠胞吞(+.1/02,/()()和胞吐(+3/02,/()()的运输方式。

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点击次数:  更新时间:2016-12-10 10:08:33  【打印此页】  【关闭