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1、3. 细 胞 质 膜 与 跨 膜 运 述细 胞 质 膜 ( 指 包 围 在 细 胞 表 面 的 一 层 极 薄 的 膜 (图 3 基本 作 用 是 保 持 细 胞 内 微 环 境 的 相 对 稳 定 ， 并 参 与 同 外 界 环 境 进 行 物 质 交 换 、 能 量 和信 息 传 递 。 另 外 ， 细 胞 质 膜 在 细 胞 的 生 存 、 生 长 、 分 裂 、 分 化 中 起 重 要 作 用 。真 核 生 物 除 了 具 有 细 胞 表 面 膜 外 ， 还 有 胞 质 膜 (图 3图 3 胞 质 膜 模 式 图图 3 胞 内 主 要 的 胞 质 胞 的 膜 结 构 膜 ( 细 胞 的
2、 重 要 结 构 ， 包 括 细 胞 质 膜 ( 内 膜( 习 惯 上 把 细 胞 所 有 膜 结 构 统 称 为 生 物 膜 (图3图 3 胞 的 生 物 膜 结 构请 比 较 质 膜 、 内 膜 和 生 物 膜 在 概 念 上 的 异 胞 膜 的 功 能细 胞 膜 是 多 功 能 的 结 构 体 系 ， 图 3 画 出 它 的 主 要 功 能 :图 3 胞 膜 的 功 能 界 膜 和 区 室 化 (细 胞 膜 最 重 要 的 作 用就 是 勾 划 了 细 胞 的 边 界 ， 并 且 在 细 胞 质 中 划 分 了 许 多 以 膜 包 被 的 区 室 。如 何 理 解 细 胞 膜 作 为 界
3、 膜 对 细 胞 生 命 活 动 所 起 的 作 用 ? 调 节 运 输 (of 膜 为 两 侧 的 分 子 交 换 提 供 了 一 个 屏 障 ， 一方 面 可 以 让 某 些 物 质 自 由 通 透 ， 另 一 方 面 又 作 为 某 些 物 质 出 入 细 胞 的 障 碍 。 功 能 区 室 化 细 胞 膜 的 另 一 个 重 要 的 功 能 就 是 通 过 形 成 膜 结 合 细 胞 器 ， 使 细 胞 内的 功 能 区 室 化 。 例 如 细 胞 质 中 的 内 质 网 、 高 尔 基 体 等 膜 结 合 细 胞 器 的 基 本 功 能 是 参 与 蛋 白质 的 合 成 、 加 工
4、和 运 输 ； 而 溶 酶 体 的 功 能 是 起 消 化 作 用 ， 酸 性 水 解 酶 主 要 集 中 在 溶 酶 体 。 信 号 的 检 测 与 传 递 (of 细 胞 质 膜 中 具 有各 种 不 同 的 受 体 ， 能 够 识 别 并 结 合 特 异 的 配 体 ， 进 行 信 号 的 传 递 。 参 与 细 胞 间 的 相 互 作 用 (在 多 细 胞 的 生 物 中 ， 细 胞 通 过 质 膜 （ 包 括 膜 中 的 一 些 蛋 白 ） 进 行 细 胞 间 的 多 种 相 互 作 用 ， 包 括 细 胞 识 别 、 细 胞粘 着 、 细 胞 连 接 等 。 能 量 转 换 (细
5、胞 膜 的 另 一 个 重 要 功 能 是 参 与 细 胞 的 能 量 转换 。 例 如 叶 绿 体 利 用 类 囊 体 膜 上 的 结 合 蛋 白 进 行 光 能 的 捕 获 和 转 换 ， 最 后 将 光 能 转 换 成 化学 能 储 存 在 碳 水 化 合 物 中 。简 述 细 胞 膜 结 构 的 基 本 功 能 及 对 细 胞 生 命 活 动 的 影 细 胞 膜 结 构红 细 胞 ( 结 构 最 简 单 的 细 胞 ， 特 别 是 成 熟 的 红 细 胞没 有 细 胞 器 ， 质 膜 是 它 的 惟 一 结 构 ， 并 且 易 于 提 纯 和 分 离 ， 是 研 究 膜 结 构 的 最
6、 好 材 料 。 细 胞 的 生 物 学 红 细 胞 的 形 态 结 构成 熟 的 红 细 胞 呈 双 面 凹 或 单 面 凹 陷 的 盘 状 (图 3 直 径 为 m， 厚 m， 体 积 表 面 积 为 表 面 积 与 体 积 的 比 值 较 大 ， 有 利 于 细胞 变 形 、 气 体 交 换 和 携 带 。图 3 子 显 微 镜 下 的 红 细 胞有 人 说 红 细 胞 是 研 究 膜 结 构 的 最 好 材 料 ， 你 能 说 说 理 由 吗 ? 红 细 胞 的 功 能红 细 胞 的 主 要 功 能 是 将 肺 吸 进 的 氧 运 送 到 身 体 的 其 他 组 织 ， 并 带 走 呼
7、 出 的 3图 3 体 内 红 细 胞 的 运 输 作 用红 细 胞 如 何 进 行 运 输 作 用 ? 红 细 胞 血 影将 红 细 胞 分 离 后 放 入 低 渗 溶 液 中 ， 水 很 快 渗 入 到 细 胞 内 部 ， 使 红 细 胞 膨 胀 、 破 裂 ， 从而 释 放 出 血 红 蛋 白 (是 红 细 胞 中 惟 一 一 种 非 膜 蛋 白 )， 此 时 的 红 细 胞 就 变 成 了 没 有 内 容物 的 空 壳 ， 由 于 红 细 胞 膜 具 有 很 大 的 变 形 性 、 柔 韧 性 和 可 塑 性 ， 当 红 细 胞 的 内 容 物 渗 漏 之后 ， 它 的 膜 可 以 重
8、 新 封 闭 起 来 (图 3 此 时 的 红 细 胞 被 称 为 血 影 (图 3 细 胞 血 影 及 封 闭 、 未 封 闭 小 泡 的 形 细 胞 膜 结 构 的 研 究 关 于 膜 的 化 学 组 成 和 结 构 的 早 期 研 究 研 究 工 作 18 世 纪 90 年 代 ， 植 物 的 根 毛 作 实 验 ， 发 现 脂 溶 性 物 质 很 容 易 进 入 细 胞 ，而 水 溶 性 的 物 质 却 不 能 。 实 际 上 他 发 现 了 亲 脂 性 ( 质 与 细 胞 的 关 系 。 根据 这 一 研 究 结 果 ， 为 在 细 胞 的 外 被 中 有 脂 的 存 在 ， 他 还
9、 进 一 步 推 测 ，细 胞 的 外 被 中 很 可 能 有 胆 固 醇 和 卵 磷 脂 的 存 在 ， 这 种 推 测 后 来 被 证 明 是 完 全 正 确 的 。 研 究 工 作 将 红 细 胞 的 脂 提 取 后 铺 展 在 盘 ( 水 面 上 (图 3 研 究 了 脂 的 展 层 行 为 ， 提 出 脂 单 层 ( 设 想 。 脂 单 层 概 念 是20 世 纪 初 膜 结 构 研 究 的 基 础 ， 导 致 了 脂 双 层 的 发 现 。 何 通 过 实 验 提 出 脂 单 层 的 设 想 ？ 这 一 设 想 对 膜 结 果 的 研 究 有 何 意义 ？图 3 盘 中 展 现 单
10、 脂 层 红 细 胞 膜 脂 双 层 概 念 的 提 出 1925 年 两 位 荷 兰 科 学 家 离 纯 化 了 红 细 胞 ， 从 一 定 数 量 的红 细 胞 中 抽 提 脂 类 ， 按 方 法 进 行 展 层 ， 并 比 较 展 层 后 的 脂 单 层 的 面 积 和 根据 体 积 所 推 算 的 总 面 积 ， 现 提 取 的 脂 铺 展 后 所 测 的 面 积 同 实 际测 量 的 红 细 胞 的 表 面 积 之 比 约 为 1， 为 了 解 释 这 一 结 果 ， 他 们 提 出 红 细 胞膜 的 基 本 结 构 是 脂 双 层 ( 概 念 。 细 胞 质 膜 (of 细 胞 的
11、 寿 命 约 为 120 天 ， 在 生 存 期 中 大 约 行 程 500， 000 米 。 在 血 液 循 环 中 ，红 细 胞 要 穿 过 小 于 自 身 直 径 一 半 的 微 小 通 道 (脾 窦 )、 在 脾 脏 内 要 经 受 氧 少 、 低 不 利 环 境 的 考 验 、 在 心 脏 内 又 要 受 到 瓣 膜 涡 流 冲 击 。 不 难 想 像 ， 红 细 胞 在 这 样 长 而 艰险 的 运 输 途 径 中 保 持 结 构 的 完 好 ， 它 的 质 膜 起 了 重 要 作 用 ， 可 以 推 测 ， 红 细 胞 的 质 膜 一 定有 非 常 特 别 的 结 构 ， 仅 仅
12、 是 双 脂 层 可 能 难 以 解 释 。 红 细 胞 膜 骨 架 ( 究 发 现 红 细 胞 质 膜 的 内 侧 有 一 种 特 殊 的 结 构 ， 是 由 膜 蛋 白 和 纤 维 蛋 白 组 成 的 网 架 ，它 参 与 维 持 细 胞 质 膜 的 形 状 并 协 助 质 膜 完 成 多 种 生 理 功 能 。图 3 细 胞 膜 骨 架 结 构 红 细 胞 膜 蛋 白 的 组 成分 离 红 细 胞 膜 后 可 用 阴 离 子 去 垢 剂 溶 解 膜 蛋 白 ， 并 通 过 聚 丙 烯 酰 胺 凝 胶电 泳 ( 离 膜 蛋 白 。 通 过 单 向 烯 酰 胺 凝 胶 电 泳 分 析 ， 发
13、 现 大 约 有15 种 主 要 的 蛋 白 带 ， 相 对 分 子 质 量 为 15 250 3图 3 红 细 胞 膜 蛋 白 烯 酰 胺 凝 胶 电 泳 分 部(A)是 考 马 斯 蓝 染 色 的 胶 ;(B)表 示 凝 胶 上 主 要 蛋 白 质 的 位 置 。几 种 主 要 的 红 细 胞 膜 蛋 白 是 (其 中 血 影 蛋 白 、 血 型 糖 蛋 白 、 带 3 蛋 白 约 占 膜 蛋白 的 60% 以 上 ): 血 影 蛋 白 ( 血 型 糖 蛋 白 A() 带 3 蛋 白 ( 肌 动 蛋 白 ( 锚 定 蛋 白 ( 带 白 (.1 内 收 蛋 白 ( 红 细 胞 膜 骨 架 的 形 成红 细 胞 膜 骨 架 的 结 构 如 图 3 示 。图 3 细 胞 膜 骨 架 的 结 构红 细 胞 膜 骨 架 蛋 白 的 主 要 成 分 包 括 : 血 影 蛋 白 、 肌 动 蛋 白 、
