细胞膜的结构模型

二、细胞膜的结构模型

(一)细胞膜结构的研究历史

1895年,欧文顿(E.Overton)提出膜是由脂质组成的。1925年,荷兰科学家戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)提出脂质双分子层模型。1935年,丹尼利(J.Danielli)和达夫森(H.Davson)提出“蛋白质脂质蛋白质”的片层结构模型(Lamella structure model)。1959年,罗伯特森(J.D.Robertson)提出了单位膜模型(unit membrane model),单位膜的概念沿用至今。1972年,美国加州大学的辛格(S.J.Singer)和尼克森(G.L.Nicolson)提出了流动镶嵌模型(fluid mosaic model),是目前最被广泛接受和认可的关于膜结构的基本观点,被称为膜生物学的“中心法则”。在其后出现的强调膜脂处于液态流动性和晶态有序性之间动态转变的“晶格镶嵌模型(crystal Mosaic model)”,强调生物膜流动性的“板块镶嵌模型(plate mosaic model)”“脂筏模型(lipid rafts model)”等,均被认为是对流动镶嵌模型的补充。

(二)流动镶嵌模型的主要内容

流动镶嵌模型对细胞膜和生物膜结构的认识可归纳如下。(https://www.daowen.com)

(1)具有极性头部和非极性尾部的类脂分子在水环境中以疏水性非极性尾部相对,极性头部朝向水相,自发形成封闭的类脂双分子层膜系统,膜脂是组成生物膜的基本结构成分。

(2)蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面,蛋白的类型、蛋白分布的不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜具有各自的特性与功能,膜蛋白是生物膜功能的主要决定者。

(3)生物膜是嵌有蛋白质的脂质双分子层二维流体,大多数蛋白质和脂质分子都能够以进行横向扩散的形式运动,具有一定的流动性。而膜蛋白与膜脂之间,膜蛋白与膜蛋白之间及其与膜两侧其他生物大分子的相互作用,在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流动性。

(4)在细胞生命活动中,生物膜在三维空间上可出现弯曲、折叠、延伸等改变,处于不断的动态变化中。从而保证了诸如细胞运动、细胞增殖等各种代谢活动的进行。