【四川大學】-《細胞生物學》（國家級精品課） P17 - 17. 17-4-1第四章-第1節 —— 細胞質膜的結構模型與基本成分 2015錄像

第四章是關於細胞結構和功能的一個開始 細胞之所以成爲一個結構功能和生命的基本單位 是因爲它有了一個明確的一個邊界 這個邊界就是細胞脂膜 所以我們這一章我們是從外到內 一部分一部分的給大家介紹細胞的結構和功能 這部分的內容我們將從四個方面給大家做介紹 第一個方面是關於細胞脂膜的研究解釋的 通過這個細胞解釋的研究 我們可以看到在這個研究的過程當中 各個科學家他們提出來的各種設想 一些假說包括一些模型 第二個方面是關於膜的一些化學組成的 膜的這些化學組成的究竟賦予了膜什麼樣子的一些特點 賦予了膜什麼樣子的一些功能 我們在這一部分當中給大家做一個介紹 第三部分是關於膜的一些特點的 也就是它的流動性和不對稱性兩個方面的特點 第四個方面就是在這些化學組成 它的一些結構和特點的影響之下 那麼究竟我們的脂膜和各種生物膜 它們具有什麼樣子的一些功能 這是我們這一章要給大家介紹的四個方面的內容 在介紹這些內容之前 我們還要明確幾個概念 因爲我們要有了明確的概念以後的話 我們才能更好的構架出一些 關於細胞生物學的一些知識的結構體系 那麼大家看到的這幾個概念 可以說是從上到下 從上到下的話 它的外延是一個逐漸的就是擴充 逐漸的加大的這樣子的一個過程 細胞脂膜是大家最熟悉的一個概念 大家也知道它是在細胞的哪個地方 它就是細胞的一個邊界 那麼關於細胞內膜系統和真核細胞內的膜系統 這兩個概念的話是大家比較容易混淆的 有的同學的話不知道 就提到細胞的內膜系統的時候 往往把它和細胞內的一些膜系統混淆起來 實際上這兩個方面的概念是不一樣的 我們要加以區分 我們首先來看一下細胞的內膜系統 真核細胞的內膜系統 那真核細胞的內膜系統的話 實際上是由內脂網、高爾基體、溶酶體 以及在它們在發生的過程當中 所形成的各種運輸小泡和分泌小泡 包括胞內泡 這樣子的一些細胞內的細胞器和細胞結構的話 共同構成了這個細胞內膜系統 那麼它們有一個共同的特點 就是單膜的細胞器 是單層膜包繞形成的細胞器 而且它們在結構上 在功能發生上的話 是有一定的連續性和相關性的 所以我們把它看成是一個細胞內的一個系統 那麼這個系統的話 我們會在後面的章節當中的話 給大家做一個介紹 那麼第三個概念 真核細胞內的膜系統 實際上的話就是 除了剛纔我們提到的內膜系統以外 實際上細胞內還有很多雙層膜的細胞器 比如說最典型的就是我們的細胞核 它是由雙層膜包繞形成的 另外就是線粒體 這個也是大家熟悉的 再有一個就是我們植物細胞的 植物細胞的液粒體 那麼它們是由雙層膜構成的 這些雙層膜構成的細胞器 和剛纔我們說到的內膜系統的細胞器一起 共同形成了我們細胞內的一個膜系統 那最後一個概念是生物膜 生物膜的範疇就更廣了 就是剛纔我們上面提到的各種膜 都是屬於生物膜的範疇 所以這幾個概念 我們首先要把它弄清楚 那麼我們下面來看細胞膜 或者是生物膜的一個研究解釋 那麼大家都知道 這個顯微鏡的話是在1665年的時候發明的 從此的話 我們人類就可以進入一個微觀的世界 但是從1665年到1890年 這麼漫長的200多年的時間 實際上我們人類對細胞的認識 還是比較膚淺的 也是進展比較緩慢的 因爲受設備的那種和技術的影響 儘管在這期間 我們也看到了一些其他的細胞器 對細胞的瞭解也更深入了 但是由於折光性的原因 我們在光學顯微鏡下邊 不能夠清楚的去辨別細胞 究竟有沒有一個明確的邊界 就是我們不能夠看到 現在的細胞膜這樣子的一個結構 因爲細胞膜的折光性 跟細胞子機子的折光性 幾乎是完全一樣的 所以我們不能夠明確的去辨別它 那麼直到1890年 就是在19世紀的90年代的時候 那麼Overtime 這個科學家他做了兩個實驗 那麼可以說間接的證明了 細胞的確有一個明確的一個邊界 他是怎麼樣子做的呢 應該說這個實驗的話 非常的有趣 他就是把植物的根棲細胞 放到不同濃度的蔗糖溶液當中去 那麼大家都知道 這個蔗糖溶液的話 那麼相對細胞來講 它就是一個高盛溶液 那麼這個高盛溶液的話 它就會吸水 那麼對細胞來講的話 它就會失水 所以我們看到了什麼現象 看到了植物細胞的什麼現象 是不是植壁分離現象 我們就看到這個細胞的話 細胞膜跟它的細胞壁的話 就分離了 我們看到了植壁分離現象 那麼植壁分離現象 科學家看到了以後的話 它不僅僅是簡單的 得出了一個植壁分離現象 他還看到了什麼呢 就看到了我們的這個細胞 的確是有邊界的 如果沒有邊界的話 它裏面的這一層 細胞膜裏面的結構的話 就不會發生這種收縮 細胞就不會發生 縮小這種狀況 另外的話 我們的細胞膜是有一定的 選擇性的 透性的 因爲水分子可以通過它 但是其他的物質的話 它不能夠自由地通過它 因爲如果說能夠 自由地通過它 是全透性的這種細胞膜的話 那麼大家想一下 在細胞膜的內外兩側 就會建立這種等生的環境 也就是說細胞裏面的物質 和外面的物質的話 就會發生充分的那種交換 最後的話 我們也看不到直壁分離這種現象 所以通過植物細胞 根間細胞的這樣子的 一個直壁分離的實驗的話 over time的話 它就得出了一個結論 就是說我們這個細胞膜的話 它是可滲透的 但是它的這種可滲透的話 是一種半透性 是一種選擇性的透性 不是全透的 這是它得出的第一個結論 那麼第二個實驗呢 它是做了一個什麼實驗呢 它把這個細胞放到 不同濃度的油水系統當中去 大家想一下 把細胞放到 不同濃度的油水系統當中去 那會發生什麼現象呢 是不是外面油水系統當中的油 就會通過脂霜分子層 滲透到細胞當中去 那麼滲透進去以後的話 我們的這個油水系統當中的油的濃度 就會怎麼樣 就會降低 是不是 所以它把這個細胞 放到不同的油水濃度的細胞當中去 反覆測量都發現 得出了這樣子的一個結論 就是說 那這個濃度的話都降低了 油水系統裏面的油的濃度都降低了 那麼可見的話 這個油是通過這個細胞膜 滲透到了細胞裏面去 根據這個同性相容的原理 它得出了一個結論 就說 那麼這個膜是由脂內所構成的 但是這個脂內是什麼樣子的 長什麼樣子的 它並沒有給我們一個明確的一個答案 那就是這個圖上我們看到的 它知道這個膜的話是半透性的 所以說有一些分子的話是不能通過它 但是有一些分子的話是可以通過它的 另外的話 它是由脂內所構成的 那麼這個時候我們大家看到的 就是我們人類對膜的認識 還是比較膚淺的 比較粗糙的 那麼到了就是20世紀 1917年的時候 那麼這個Langermeyer 他應該說他做了一個改進 做了一個改進 什麼改進呢 他用了一個水槽 這個地方大家看到的是一個水槽 那麼這個水槽的話 我們把它叫做Langermeyer槽 水槽裏面的話有兩個板子 這個是固定的 這個是可以移動的 那麼他做了一個什麼事情呢 他就是用有機溶劑 把這個細胞膜裏面的脂抽取出來 抽取出來以後的話 放到這個水槽當中去 就是說把它展開 平鋪成一層 那麼這個可移動的板 它可以起一個什麼作用呢 它可以慢慢的移動 讓這個油在水面上形成很均勻的一層薄膜 所以他得出了一個結論 就是說我們的這個細胞膜的話 是由一層脂膜所構成的 一層脂膜所構成的 但是的話 這個脂膜是怎麼樣子構成的 他也沒有給我們一個明確的一個結論 到1925年的時候 這個Walter和Grindel 兩位科學家 可以說又在前人的基礎之上的話 又做了一些改進 得出了非常有價值的一個結論 就怎麼樣子做呢 他同樣是在這個水槽當中 做細胞膜的這個脂的展層 但是的話 他做了一個定量的一個處理 比如說他選一萬個細胞 選一萬個細胞出來以後 用有機溶劑去抽提 抽停了以後 也是放在這個水槽裏邊的話 來做展層 做展層以後的話 他可以測量這個展層以後的面積