神经肌肉兴奋原理及细胞膜结构

细胞膜的发现
• 1925年Gorter 和Grendel用丙酮提取红细胞膜脂， 并将其在空气/水界面上展开，萃取得到了物质可 以铺展成两倍红细胞膜的面积
细胞膜的发现
• 你们怎么评价Gorter 和Grendel的实验？ • 有什么问题？
– 丙酮萃取出的膜脂仅占总膜脂的70% – 单层油脂分子的间距是可变的 – 他们用血图片的办法测量红细胞表面积 – Langmuir Trough的使用方式 – 后来的更有趣的实验(Zwall, et al., 1975)，脂膜对糖脂酶
细胞膜的发现
• The Fluid Mosaic Model of Singer and Nicolson (1972)
– the structures of a number of soluble proteins were solved by X-ray crystallography
– many membrane proteins have a high α-helical content – that labeled proteins form isolated spots in some
membranes – considered the role of hydrophobic amino acids in α-
helices
细胞膜的发现
• Domain Formation and Protein Clusters
During lipid melting transitions the thickness of lipid membranes and the lateral lipid distribution changes. This is of extreme interest for regulation and signal transduction purposes in such membranes
细胞膜的发现 • Robertson 电镜照片(1958)
Robertson (1959) collected electron microscopy images of many cells and organelles. His picture of a biological membrane resembles that of Danielli and Davson (1935). However, it is now based on microscopic evidence.
细胞膜的发现
• 现代细胞膜模型
细胞膜的基本结构源自文库点
• 细胞膜由膜脂和蛋白质构成 • 细胞有500-1000种不同的膜脂，是细胞膜基
本结构 • 这些膜脂可以分为三大类：
– 磷脂、胆固醇、糖脂 – 它们的结构和功能有各自的特点
• 蛋白质完成膜的主要功能，包括
– 受体、酶、转运蛋白
磷脂
• 细胞膜脂的主要成分
• 脂膜是一种二维液体 • 膜脂在脂膜中很容易侧向运动（流动） • 但是除胆固醇之外，所有其它膜脂都无法
快速地从内侧翻转到外侧，反之亦然 • 脂膜的流动性受到膜脂成分的影响 • 双层膜的厚度受到膜脂特性的影响
(A) 卵磷脂与鞘磷脂1:1混合制 备的脂质体中，两种膜脂均匀 分布；(B) 卵磷脂、鞘磷脂、胆 固醇1:1:1混合制备的脂质体中， 鞘磷脂与胆固醇形成脂筏
的耐受，给出更确切的估计
细胞膜的发现 • Danielli and Davson 模型(1935)
Danielli and Davson (1935) proposed a membrane model including proteins. They used their model to interpret the observation of different membrane permeabilities of ions and hydrocarbons. In particular, they assumed that the membrane has both a lipophilic and a hydrophilic character. Watercontaining regions in the membrane give rise to ion transport depending on water content of the membrane and its charge; lipophilic parts are responsible for the transport of water-insoluble molecules.
第四讲 神经肌肉的兴奋原理 及细胞膜结构
坐骨神经-腓肠肌模型 •将分离的坐骨神经-腓肠肌模型浸 入任氏液（ —种比较接近两栖动物 内环境的液体）备用；
•用沾有任氏液的锌铜弓触及一下坐 骨神经或用鑷子夹持坐骨神经中枢 端，腓肠肌发生迅速而明显的收缩；
•然后再用食盐（或1% H2SO4滤纸） 刺激坐骨神经中枢端（或肌肉）， 腓肠肌发生迅速而明显的收缩。
• 1895年Overton研究各种未受精的卵细胞，发现脂 溶性物质容易通过细胞膜
– 说明细胞膜是由脂类构成的，离子很难通过 – 细胞外表面是亲水的 – 说明……
• 脂质、胆固醇 • 植物研究中的启发
– 你猜测细胞膜应该是什么样的构造？
细胞膜的发现
细胞膜的发现
人工制作的磷脂双分子层小 泡——脂质体
– 其中最重要的成分是磷酸甘油脂（phosphoglycerides）
磷脂分类
• 主要有四种：
– 磷脂酰乙 醇胺、
– 磷脂酰丝 氨酸、
– 磷脂酰胆 碱（卵磷 脂）、
– 鞘磷脂
胆固醇
糖脂位于细胞膜的外层
Gal: 半乳糖
Glc: 葡萄糖
GalNAc: 乙酰半乳 糖胺
神经节苷脂是一 类重要的糖脂
膜脂的性质
•18世纪末期的发现——蛙腿论战 •关键人物伽伐尼\伏打\诺伯里
触发神经——肌肉反射的物质是什么？
背景：人们已经发现了电的 基本原理
1. 电信号、离子？ 2. 传播方式？ 3. 是离子在细胞中运动吗？ 4. 细胞是一个整体，离子怎
样进入？
关于细胞膜的背景
• 离子在细胞中流动？
– 细胞膜的发现似乎不支持这种看法