磷脂雙分子層是構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架。磷脂分子頭部是親水的磷酸膽堿基團(tuán),中間由甘油連接帶有長鏈碳原子疏水尾部的脂肪酸分子。排列成雙分子層時,其親水頭部朝外接觸細(xì)胞外部或內(nèi)部的水環(huán)境,疏水尾部朝內(nèi),形成雙分子層內(nèi)部的疏水環(huán)境,構(gòu)成相對穩(wěn)定的有序排列。
細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)研究歷程從低等的單細(xì)胞生物到高等對的多細(xì)胞生物,所有生物的細(xì)胞外都包裹著一層膜狀結(jié)構(gòu),即細(xì)胞膜。細(xì)胞膜不僅僅能夠漿細(xì)胞的內(nèi)部與外部環(huán)境進(jìn)行分隔,同時還是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的重要通道,因此,細(xì)胞膜對于維持細(xì)胞功能具有十分重要的作用。
細(xì)胞內(nèi)的線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及細(xì)胞核等細(xì)胞器的表民也都覆有一層膜狀結(jié)構(gòu),這類膜稱之為細(xì)胞內(nèi)膜。細(xì)胞膜在生物學(xué)上也被稱之為質(zhì)膜,細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)膜統(tǒng)稱為質(zhì)膜,也可以統(tǒng)稱為生物膜。
生物膜是細(xì)胞進(jìn)行生命活動的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),在細(xì)胞的物質(zhì)交換、信息交換、蛋白質(zhì)合成等細(xì)胞活動中發(fā)揮著重要的作用。
對于細(xì)胞膜的研究大致經(jīng)歷了以下的幾個重要階段:
19世紀(jì),對植物細(xì)胞的通透性研究發(fā)現(xiàn)脂溶性的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜,表明膜由脂質(zhì)組成。
20世紀(jì)初,進(jìn)一步對膜的成分分析表明:膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。
1925年Gorter和Grendel使用有機溶劑將人紅細(xì)胞質(zhì)膜中的脂質(zhì)成分提取了出來,這一研究首次發(fā)現(xiàn)了脂質(zhì)是以雙層分子的形式包裹在細(xì)胞表面的。
1935年J.Danielli和H.Davson通過對質(zhì)膜表面張力的研究,指出質(zhì)膜表面可能含有蛋白質(zhì)分子,并且提出了“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三明治模型。
1959年J.D.Robertson采用超薄切片技術(shù),獲取了細(xì)胞膜的照片,清晰地看到細(xì)胞膜是有3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成,并且提出了“單位膜”模型。
1970年“人鼠”細(xì)胞融合實驗的成功證明了細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)是可以運動的。
1972年S.J.Singer和G.Nicolson采用免疫熒光技術(shù)結(jié)合冰凍電子顯微鏡技術(shù)對細(xì)胞膜進(jìn)行研究,提出了“流動鑲嵌”模型。
流動鑲嵌模型:磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架,具有流動性,蛋白質(zhì)分子或鑲在磷脂雙分子層表面,或部分或全部嵌入雙分子層中,或橫跨整個磷脂雙分子層,大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的。在細(xì)胞膜的外表有細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白(也叫糖被),細(xì)胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合成的糖脂。
磷脂雙分子層對膜脂質(zhì)進(jìn)行的主要成分進(jìn)行分析時,首先需獲取純凈的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),然后利用化學(xué)層析法對其所包含的的各種成分進(jìn)行分析和檢測。采取該方式檢測出,膜脂質(zhì)的主要成分為磷脂分子,所占比例為70%,其次是膽固醇,所占比例低于30%,還有少量的被稱之為鞘脂的脂類物質(zhì)。
磷脂分子是以雙層分子結(jié)構(gòu)連續(xù)均一的分布,形成了細(xì)胞膜的主要骨架,是細(xì)胞膜的主要成分,也是最重要的成分。膽固醇是以不均一不連續(xù)的狀態(tài)存在與雙層磷脂分子結(jié)構(gòu)上的,其主要的作用是調(diào)節(jié)膜的流動性,即細(xì)胞膜的硬度,因此,膜脂質(zhì)中膽固醇的含量越高,膜的流動性就越低。
1、磷脂分子的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)
甘油三酯是細(xì)胞內(nèi)廣泛分布的一種酯類物質(zhì),一個甘油三酯分子有三個甘油分子,每隔甘油分子有三個羥基,三個羥基分別結(jié)合一個脂肪酸分子,就成為了甘油三酯,甘油三酯為疏水。
與甘油三酯相似,一個磷脂分子也有一個甘油分子,但是該甘油分子只有兩個羥基與脂肪酸進(jìn)行結(jié)合,另外一個羥基則與磷酸基團(tuán)結(jié)合,并且這個磷酸基團(tuán)會與一個堿基結(jié)合,就形成了磷脂。
磷脂由于其特殊的結(jié)構(gòu),使其同時具有親水與疏水兩種性質(zhì)。另一種脂類鞘脂則不含甘油分子。
2、磷脂分子的物理化學(xué)特征決定了磷脂雙層結(jié)構(gòu)
由于磷脂分子是爽嗜性分子,即同時具有疏水和親水性質(zhì)。磷脂分子中的堿基和膽堿是親水性的,脂肪酸的長烴鏈?zhǔn)鞘杷摹?/p>
由于水是極性的,因此,大量的磷脂分子聚集在水溶液表面時,由于范德華氏靜電引力的作用,就會使磷脂分子形成微團(tuán)、脂質(zhì)體和磷脂雙層等磷脂分子復(fù)合物結(jié)構(gòu)。到底會形成三種結(jié)構(gòu)中的哪一種,還要取決于磷脂分子上的脂肪酸烴鏈的長度、飽和度、離子組成、溫度以及磷脂與水的混合方式等條件。
細(xì)胞膜中的磷脂分子,由于其上的脂肪酸烴鏈較長,無法被擠壓在一起,因此,不能不能形成微團(tuán)結(jié)構(gòu),因此,通常細(xì)胞內(nèi)的磷脂分子會形成脂質(zhì)體或磷脂雙層結(jié)構(gòu)。
對細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)體進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),脂質(zhì)體是由雙層磷脂分子緊密排列環(huán)繞形成的環(huán)狀,其中心包含著水性液體,體積大于微團(tuán)結(jié)構(gòu)。在脂質(zhì)體的雙層磷脂分子結(jié)構(gòu)中,兩層磷脂分子的疏水性脂肪酸基團(tuán)聚集在一起,而親水性的磷酸和堿基分別朝向脂質(zhì)體的外部和內(nèi)部的水分子界面。
簡單來說,脂質(zhì)體其實就是由雙層的磷脂分子構(gòu)成的一個小囊,而從熱力學(xué)角度進(jìn)行研究,該雙層結(jié)構(gòu)是其在脂質(zhì)體中存在的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。對細(xì)胞膜進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞膜實質(zhì)上也是由雙層的磷脂分子構(gòu)成的一個小囊。
3、生物膜磷脂分子的差異性
研究發(fā)現(xiàn),不同細(xì)胞的細(xì)胞膜或者是同一細(xì)胞膜的不同區(qū)域,磷脂分子的種類和含量是不同的。磷脂膜上磷脂分子的這種分布差異化,主要是由于細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換和信息交換的不同特征和需要所決定的。
2018-07-18 11:07:12 1703 http://www.yiqi.com/citiao/detail_1024.html 熱門標(biāo)簽: