翟中和细胞生物学课件 第4章细胞质膜
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电镜超薄切片中的细Байду номын сангаас质膜显示出暗－亮－暗三条带
4. 流动镶嵌模型 • 1972年，Singer 和Nicolson
① 膜的流动性 ② 膜蛋白分布的不对称性
Singer, S. J.; Nicolson, G. L. (1972). "The fluid mosaic model of the structure of cell membranes". Science , 175 (4023): 720–731.
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第4章 细胞质膜
细胞表面是复合的结构体系与多功能的体系，细胞膜是细胞 表面的核心结构。
基本概念
• 细胞质膜（plasma membrane）又称质膜，曾称 细胞膜（cell membrane)，是围绕在细胞最外层 ，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。
怎样理解“病毒是非细胞形态的生命体”？
• 答：⑴病毒是“不完全”的生命体。病毒不具备 细胞的形态结构，但却具备生命的基本特征（复 制与遗传），其主要的生命活动必需在细胞内才 能表现。⑵病毒是彻底的寄生物。病毒没有独立 的代谢和能量系统，必需利用宿主的生物合成机 构进行病毒蛋白质和病毒核酸的合成。⑶病毒只 含有一种核酸。⑷病毒的繁殖方式特殊称为复制 。
3. 单位膜模型
1959年， J. D. Robertson （罗伯逊）用超薄切片技术 获得了清晰的细胞膜照片，显示出暗-明-暗三层结构， 研究表明：它由厚约3.5nm的双层脂分子（明带）和内 外表面各厚约2nm的蛋白质构成(暗带总厚约7.5nm）。 当时认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水 物质过，由此发展了三明治模型，提出了蛋白质－脂质 －蛋白质的单位膜模型（unit menbrane model）。
该模型的主要论点是:
1）流动的脂双层构成膜的连续主体,球形的膜蛋白质 以各种镶嵌形式与脂双分子层相结合。
2）构成膜的脂双层具有液晶态的特性,它既有晶体的分 子排列的有序性, 又有液体的流动性。 该模型的突出特点是：
1）强调了膜的流动性：即膜蛋白和膜脂均可侧向运动； 2）强调了膜组分分布的不对称性：即膜蛋白有的镶在表 面、有的嵌入、有的横跨脂双分子层。 该模型的不足之处：
究细胞的运动、细胞的信号转导、细胞的合成代谢等。突 出的特点是在离体条件下观察和研究细胞生命活动的规律 。培养中细胞不受体内复杂环境的影响，可以认为改变培 养条件。
•
总的来说，细胞培养是细胞生物学研究的前提和基础
，许多后期实验均建立在细胞培养的基础之上。所以可以
说，细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一。
1925年，E.Gorter（戈顿）& F.Grendel （格伦德尔）用有 机溶剂提取了人的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，因而推测细胞质 膜由双层脂分子组成。
2. “蛋白质－脂质－蛋白质” 三明治式结构模型
1935年， J. Danielli & H. Davson 发现质膜的表面张力比油 －水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。提出蛋白质— 脂质—蛋白质的三明治式的质膜模型（三夹板模型）。
1）忽视了蛋白质分子对脂类分子流动性的限制作用； 2）忽视了膜各部分流动性的不均匀性等, 从而使人们 又提出了一些新的模型。
为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一？
• 答： 在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的 细胞，并使之生存和生长的技术称为细胞培养。
•
细胞培养是细胞生物学研究中最基本的实验技术之一
，在理论上如细胞全能性的揭示，细胞周期及其调控，癌
机制与细胞衰老，基因表达与调控，细胞融合以及一些细
胞工程技术的建立都是与细胞培养分不开的。在实验方面 ，植物细胞培养为植物育种开辟了新途径。动物细胞培养 为疫苗生产、药物研制与肿瘤防治等医学实验提供了全新 的手段。细胞培养是细胞生物学研究中最有价值的技术。 通过细胞培养可获得大量的细胞，也可以通过细胞培养研
如何理解“细胞是生命活动的基本单位”。
• 答：①细胞是构成有机体的基本单位。一 切有机体均由细胞构成，只有病毒是非细 胞形态的生命体。②细胞具有独立的、有 序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的 基本单位③细胞是有机体生长与发育的基 础④细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗 传的全能性⑤细胞是生命起源和进化的基 本单位。⑥没有细胞就没有完整的生命
• 在细胞内部包绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜。 • 质膜和细胞内膜在起源、结构和化学组成的等方面
具有相似性，故总称为生物膜（biomembrane）。 • 生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础。
本章主要内容
• 细胞质膜的结构模型与基本成分 • 细胞质膜的基本特征与功能
第一节 细胞质膜的结构模型与基本成分
• 细胞质膜
（plasma membrane）
• 真核细胞内膜系统
（endomembrane system）
• 生物膜（biomembrane）
一、细胞质膜的结构模型
• 三明治模型
• 单位膜模型
• 流动镶嵌模型
• 脂筏模型
每种模型对认识生物膜的贡 献及其局限性？
1. 质膜由双层脂分子构成的推测
1. 1895年， E. Overton 发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过 植物的细胞质膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞质膜， 因此推测质膜由连续脂类物质组成。
• 病毒可能是细胞在特定条件下“扔出”的一个基 因组，或者是具有复制与转录能力的mRNA。这 些游离的基因组只有回到它们原来的细胞内环境 中才能进行复制与转录。
为什么电子显微镜不能完全替代光学显微镜？
• 电子显微镜用电子束代替了光束，大大提 高了分辨率，电子显微镜相对光学显微镜 是个飞跃。但是电子显微镜：样品制备更 加复杂；镜筒需要真空，成本更高；只能 观察“死”的样品，不能观察活细胞。光 学显微镜技术性能要求不高，使用容易； 可以观察活细胞，观察视野范围广，可在 组织内观察细胞间的联系；而且一些新发 展起来的光学显微镜能够观察特殊的细胞 或细胞结构组分。因此，电子显微镜不能 完全代替光学显微镜。
4. 流动镶嵌模型 • 1972年，Singer 和Nicolson
① 膜的流动性 ② 膜蛋白分布的不对称性
Singer, S. J.; Nicolson, G. L. (1972). "The fluid mosaic model of the structure of cell membranes". Science , 175 (4023): 720–731.
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第4章 细胞质膜
细胞表面是复合的结构体系与多功能的体系，细胞膜是细胞 表面的核心结构。
基本概念
• 细胞质膜（plasma membrane）又称质膜，曾称 细胞膜（cell membrane)，是围绕在细胞最外层 ，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。
怎样理解“病毒是非细胞形态的生命体”？
• 答：⑴病毒是“不完全”的生命体。病毒不具备 细胞的形态结构，但却具备生命的基本特征（复 制与遗传），其主要的生命活动必需在细胞内才 能表现。⑵病毒是彻底的寄生物。病毒没有独立 的代谢和能量系统，必需利用宿主的生物合成机 构进行病毒蛋白质和病毒核酸的合成。⑶病毒只 含有一种核酸。⑷病毒的繁殖方式特殊称为复制 。
3. 单位膜模型
1959年， J. D. Robertson （罗伯逊）用超薄切片技术 获得了清晰的细胞膜照片，显示出暗-明-暗三层结构， 研究表明：它由厚约3.5nm的双层脂分子（明带）和内 外表面各厚约2nm的蛋白质构成(暗带总厚约7.5nm）。 当时认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水 物质过，由此发展了三明治模型，提出了蛋白质－脂质 －蛋白质的单位膜模型（unit menbrane model）。
该模型的主要论点是:
1）流动的脂双层构成膜的连续主体,球形的膜蛋白质 以各种镶嵌形式与脂双分子层相结合。
2）构成膜的脂双层具有液晶态的特性,它既有晶体的分 子排列的有序性, 又有液体的流动性。 该模型的突出特点是：
1）强调了膜的流动性：即膜蛋白和膜脂均可侧向运动； 2）强调了膜组分分布的不对称性：即膜蛋白有的镶在表 面、有的嵌入、有的横跨脂双分子层。 该模型的不足之处：
究细胞的运动、细胞的信号转导、细胞的合成代谢等。突 出的特点是在离体条件下观察和研究细胞生命活动的规律 。培养中细胞不受体内复杂环境的影响，可以认为改变培 养条件。
•
总的来说，细胞培养是细胞生物学研究的前提和基础
，许多后期实验均建立在细胞培养的基础之上。所以可以
说，细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一。
1925年，E.Gorter（戈顿）& F.Grendel （格伦德尔）用有 机溶剂提取了人的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，因而推测细胞质 膜由双层脂分子组成。
2. “蛋白质－脂质－蛋白质” 三明治式结构模型
1935年， J. Danielli & H. Davson 发现质膜的表面张力比油 －水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。提出蛋白质— 脂质—蛋白质的三明治式的质膜模型（三夹板模型）。
1）忽视了蛋白质分子对脂类分子流动性的限制作用； 2）忽视了膜各部分流动性的不均匀性等, 从而使人们 又提出了一些新的模型。
为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一？
• 答： 在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的 细胞，并使之生存和生长的技术称为细胞培养。
•
细胞培养是细胞生物学研究中最基本的实验技术之一
，在理论上如细胞全能性的揭示，细胞周期及其调控，癌
机制与细胞衰老，基因表达与调控，细胞融合以及一些细
胞工程技术的建立都是与细胞培养分不开的。在实验方面 ，植物细胞培养为植物育种开辟了新途径。动物细胞培养 为疫苗生产、药物研制与肿瘤防治等医学实验提供了全新 的手段。细胞培养是细胞生物学研究中最有价值的技术。 通过细胞培养可获得大量的细胞，也可以通过细胞培养研
如何理解“细胞是生命活动的基本单位”。
• 答：①细胞是构成有机体的基本单位。一 切有机体均由细胞构成，只有病毒是非细 胞形态的生命体。②细胞具有独立的、有 序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的 基本单位③细胞是有机体生长与发育的基 础④细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗 传的全能性⑤细胞是生命起源和进化的基 本单位。⑥没有细胞就没有完整的生命
• 在细胞内部包绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜。 • 质膜和细胞内膜在起源、结构和化学组成的等方面
具有相似性，故总称为生物膜（biomembrane）。 • 生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础。
本章主要内容
• 细胞质膜的结构模型与基本成分 • 细胞质膜的基本特征与功能
第一节 细胞质膜的结构模型与基本成分
• 细胞质膜
（plasma membrane）
• 真核细胞内膜系统
（endomembrane system）
• 生物膜（biomembrane）
一、细胞质膜的结构模型
• 三明治模型
• 单位膜模型
• 流动镶嵌模型
• 脂筏模型
每种模型对认识生物膜的贡 献及其局限性？
1. 质膜由双层脂分子构成的推测
1. 1895年， E. Overton 发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过 植物的细胞质膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞质膜， 因此推测质膜由连续脂类物质组成。
• 病毒可能是细胞在特定条件下“扔出”的一个基 因组，或者是具有复制与转录能力的mRNA。这 些游离的基因组只有回到它们原来的细胞内环境 中才能进行复制与转录。
为什么电子显微镜不能完全替代光学显微镜？
• 电子显微镜用电子束代替了光束，大大提 高了分辨率，电子显微镜相对光学显微镜 是个飞跃。但是电子显微镜：样品制备更 加复杂；镜筒需要真空，成本更高；只能 观察“死”的样品，不能观察活细胞。光 学显微镜技术性能要求不高，使用容易； 可以观察活细胞，观察视野范围广，可在 组织内观察细胞间的联系；而且一些新发 展起来的光学显微镜能够观察特殊的细胞 或细胞结构组分。因此，电子显微镜不能 完全代替光学显微镜。