1、教育汇-专业教育培训网站 ,上万家培训机构,海量培训课程 教育汇-专业教育培训网站 ,上万家培训机构,海量培训课程 备课资料1.中国生物膜研究新进展 膜生物学是一门既传统又崭新的交叉学科。生物膜是由蛋白质、脂类及糖等组成的超分子体系。几乎所有细胞的重要功能都与生物膜相关。人类基因组中编码并可表达为蛋白质的基因约为 30 00040 000,据估计,表达的蛋白质中内在膜蛋白也占 1/41/3。这些膜蛋白在细胞信号转导、物质运输、能量转换等细胞生命活动中发挥重要作用。目前知道,有一半以上的药物作用靶标是膜蛋白。近年来,生物膜研究的创新成果不断涌现,发展迅猛。由于生物物理学、结构生物学、分子生物学、
2、细胞生物学、生理学等不同学科的广泛交叉,以及分子和细胞生物学技术、膜片钳技术、单分子技术、超敏探测技术、生物膜传感技术、纳米技术和显微成像技术的应用,大大促进和拓宽了膜生物学的发展。 （1）膜蛋白三维结构的研究 中国科学院生物物理研究所生物大分子国家重点实验室杨福愉院士及其他专家认为,正在成为研究的热点问题。 （2）物质跨膜运输和跨膜信号转导 物 质 的 跨 膜 运 输 ,特 别 是 蛋 白 质 在 细 胞 内 的 运 输 和 定 位 是 目 前 国 际 研 究 的 热 点 问 题 之一 。 （3）植物信号转导与光合膜的研究 植物细胞的物质运输、光合作用及植物信号转导在生物膜研究领域受到广泛关
3、注。 （4）生物膜与细胞凋亡 近 10 年来细胞凋亡研究取得了突飞猛进的进展,研究表明,细胞凋亡在多种疾病,如肿瘤、神经退行性疾病、心脏病、免疫疾病和艾滋病等疾病的发生中起重要作用。 （5）生物膜与疾病 生物膜/膜蛋白的变化与多种疾病直接相关。线粒体基因组的变异及其编码的氧化磷酸化酶蛋白结构和功能的缺陷和失控都涉及心血管病、老年痴呆、帕金森氏等神经退行性疾病,糖尿病、肿瘤以及衰老和细胞死亡等医学问题,形成了一个线粒体医学新领域。 （6）新技术在生物膜研究中的应用 不断涌现的新技术在生物膜研究中起关键作用。例如研究生物单分子，就是对单个分子进行成像观察、构象变化、动力学、分子操纵以及分子间相互作
4、用的探讨。 （7）仿生物膜的研究 用于仿生膜研究的分子组装技术,使得有可能构造出具有表面纳米阵列的生物膜模拟材料,即具有表面纳米阵列的固体支撑磷脂膜。微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆,使其形成微小粒子的技术。这种微小粒子称为微胶囊。它们能保护物质免受环境影响,具有屏蔽气味、颜色,改变物质重量、体积、状态或表面性能,隔离活性成分,降低挥发性和毒性,控制释放等多重作用,因而可广泛应用于医药、食品、农药、化妆品等诸多领域。 2.膜流动性的控制机制所谓膜的流动性，包括膜脂的流动性和膜蛋白质的运动性。膜脂的流动性随温度不同而有变化，或处于固相，或处于液相。当缓慢提高温度时，脂双层可由晶态（凝胶
5、）熔融为较为流动的液态，发生这一变化的熔融温度即相变温度。在相变温度以上，脂类处于液晶态，膜脂分子具有多种运动方式，如绕化学键旋转、左右摆动、围绕与膜平面相垂直的轴左右作旋转运动、沿膜平面作侧向扩散或侧向移动、由一个单分子层倒翻至另一层。有许多因素会影响膜脂的流动性，其中脂肪酸本身的不饱和程度起着主要的作用。膜的流动性对膜的功能活动，特别是酶的活性，具有重要意义。关于膜蛋白的运动性，指膜蛋白在不同情况下都可以发生位置的变动。膜蛋白的运动方式有侧向扩散和旋转运动等。膜蛋白的运动要受其周围的膜脂性质和相态的制约，还要教育汇-专业教育培训网站 ,上万家培训机构,海量培训课程 教育汇-专业教育培训网站
6、 ,上万家培训机构,海量培训课程 受细胞内部结构的控制，它在膜中的运动并不是随机性的“漂流” 。3.膜蛋白不同生物膜中蛋白质的含量不同。例如，线粒体内膜的蛋白质可占膜总物质的 75，而神经纤维的髓鞘膜的蛋白质只有膜重的 25或更少。在一般质膜中，蛋白质约占膜重的50，蛋白质与脂类分子数之比约为 150。膜蛋白可分为两大类，即固有蛋白或内在蛋白和外在蛋白。固有蛋白都是以其疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合的。它们大多是两端都带有极性的，因而大多都贯穿膜的内外。两个极性端则暴露于膜的表面。也有些固有蛋白只是部分地插入脂双层，只有一端是亲水的，暴露在膜外。外在蛋白不与磷脂分子的疏水部分直接结合，
7、它们只是以非共价键结合在固有蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。膜蛋白的功能是多方面的。有些膜蛋白可作为“载体”而将物质带入或带出细胞。有些膜蛋白是激素或其他化学物质的特异受体，如甲状腺细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素（TSH ）的受体。膜表面还有各种酶（蛋白质） ，使特异的化学反应能在膜上进行，如内质网膜上的酶能催化磷脂的合成等。细胞的识别功能也是决定于膜的表面蛋白的。这些蛋白可统称为表面抗原。表面抗原能和特异的抗体结合，如人细胞表面有一种蛋白质抗原HLA，这是一种变化极多的双链分子。不同的人有不同的 HLA 分子，器官移植时，被植入的器官常被排斥，就是因为植入细胞的 HLA 分子不
8、为受体所接受之故。很多膜蛋白在脂双层中能自由移动，这可通过人、鼠两种细胞的融合实验而得到证明。在诱导人、鼠细胞融合时，从开始诱导到两个细胞实现融合之间陆续取出细胞，用固定剂（戊二醛）杀死，使表面抗原停留原地，然后将一种细胞的抗体，假定是小鼠细胞的抗体，染以荧光染料，将这种带有荧光的抗体放入融合细胞的外面介质中，抗体就和小鼠细胞的表面抗原结合，结果小鼠细胞表面也有了荧光，而人细胞由于不和小鼠抗体结合，没有荧光。这样就可在荧光显微镜下分清两种细胞的表面抗原（蛋白质）了。实验结果表明，细胞开始融合时，人、鼠细胞的表面抗原“泾渭分明” ，各自只分布于各自的细胞表面；但在融合之后，两种抗原就平均地分布在融合细胞的表面了。另外一例：淋巴细胞的表面抗原蛋白在抗体或植物凝集素（即从植物中分离出的能使细胞凝集成团的物质）的作用下，不再均匀分布而聚集到膜表面的某些部位上。这两例都说明膜蛋白是可以移动的，也证明了生物膜的流体性。
