對(duì)高中生物《生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型》中的幾個(gè)問題的思考

席建明

摘 要： 熒光染料標(biāo)記小鼠膜蛋白的方法與熒光染料標(biāo)記人體膜蛋白的方法相似，都是找到主要組織相容性抗原系統(tǒng)，然后得到相應(yīng)抗體，并將綠色熒光分子結(jié)合其上，最后將相應(yīng)的抗原抗體特異性結(jié)合，小鼠細(xì)胞膜上相應(yīng)蛋白標(biāo)記上了綠色熒光蛋白，人體細(xì)胞膜上相應(yīng)蛋白可以標(biāo)記上紅色熒光蛋白。膜蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)情況并不是所有膜蛋白都能運(yùn)動(dòng)，有些膜蛋白被某些特殊的結(jié)構(gòu)限定在細(xì)胞表面的某個(gè)區(qū)域，并且不同細(xì)胞的膜蛋白的流動(dòng)情況也有差異。糖脂普遍存在于原核與真核細(xì)胞的細(xì)胞膜上，不同細(xì)胞中所含糖脂的種類不同，發(fā)揮的功能也各不相同。

關(guān)鍵詞： 熒光染料 組織相容性蛋白 膜蛋白 糖脂

人教版必修一第4章第二節(jié)《生物膜的流動(dòng)鑲嵌膜型》一節(jié)中提到：“科學(xué)家用發(fā)綠色熒光的染料標(biāo)記小鼠細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，用發(fā)紅色熒光的染料標(biāo)記人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合?！蹦敲礋晒馊玖鲜窃鯓拥奈镔|(zhì)，又是怎樣標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子的？其次，流動(dòng)鑲嵌模型的內(nèi)容提到“大多說蛋白質(zhì)分子可以運(yùn)動(dòng)的?！蹦敲礃?gòu)成細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)，哪些膜蛋白是可以運(yùn)動(dòng)的，哪些膜蛋白不能運(yùn)動(dòng)？第三，本節(jié)末尾提到：“除蛋白質(zhì)外，細(xì)胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合成的糖脂?！蹦敲刺侵诩?xì)胞膜上的作用又是什么，種類是否單一？筆者對(duì)教學(xué)過程中遇到的以上三個(gè)比較集中的問題做了初步研究。

1.熒光染料標(biāo)記膜蛋白

綠色熒光蛋白（green flnorescent protein GFP）是一類存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔腸動(dòng)物體內(nèi)的生物發(fā)光蛋白。當(dāng)受到紫外或藍(lán)光激發(fā)時(shí)，GFP能發(fā)射綠色熒光。該染料在吸收紫外線或可見光后，能把短波長的光轉(zhuǎn)變?yōu)椴ㄩL較長的可見光波而反射出來，呈閃亮的鮮艷色彩。例如，酸性曙紅、熒光黃、紅汞，以及某些分散染料等，它們大多是含有苯環(huán)或雜環(huán)并帶有共軛雙鍵的化合物。

而熒光染料標(biāo)記膜蛋白是利用熒光染料通過先于膜蛋白相應(yīng)抗體結(jié)合，進(jìn)而使抗體與膜蛋白特異性結(jié)合的標(biāo)記技術(shù)。可誘導(dǎo)迅速而強(qiáng)烈排斥反應(yīng)的抗原稱為主要組織相容性抗原。小鼠的主要組織相容性抗原系統(tǒng)稱為H-2系統(tǒng)，人體的主要組織相容性抗原首先發(fā)現(xiàn)于外周血白細(xì)胞表面，故稱人類白細(xì)胞抗原（HLA）?？梢韵日业娇剐∈驢-2系統(tǒng)的相應(yīng)抗體，并將綠色熒光分子結(jié)合其上，然后與小鼠H-2系統(tǒng)特異性結(jié)合，小鼠細(xì)胞膜上相應(yīng)蛋白便標(biāo)記上了綠色熒光蛋白。紅色熒光染料標(biāo)記人細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)方法相同。

2.膜蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)情況

生物膜具有流動(dòng)性，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，磷脂分子的運(yùn)動(dòng)及膜蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)。從膜蛋白運(yùn)動(dòng)情況來看，第一，并不是所有膜蛋白都能運(yùn)動(dòng)，在極性細(xì)胞中，質(zhì)膜蛋白被某些特殊的結(jié)構(gòu)限定在細(xì)胞表面的某個(gè)區(qū)域，而不能夠像在人鼠融合細(xì)胞膜上那樣自由運(yùn)動(dòng)，原因之一是某些膜蛋白與膜下細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)相結(jié)合，限制了膜蛋白的運(yùn)動(dòng)。第二，能運(yùn)動(dòng)的蛋白質(zhì)有側(cè)向移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩種方式。第三，不同細(xì)胞的膜蛋白的流動(dòng)情況也有差異。有些細(xì)胞90%的膜蛋白是自由運(yùn)動(dòng)的，而有些細(xì)胞只有30%的膜蛋白處于流動(dòng)狀態(tài)。

3.糖脂的作用

糖脂是糖通過其半羧醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。糖鞘脂是其中一部分，包括腦苷脂類和神經(jīng)節(jié)苷脂類。普遍存在于原核與真核細(xì)胞的細(xì)胞膜上，含量約占膜脂總量的5%以下，在神經(jīng)細(xì)胞膜上糖脂含量較高，約占5%～10%。目前已發(fā)現(xiàn)40余種糖脂，不同細(xì)胞中所含糖脂的種類不同。紅細(xì)胞膜表面的糖脂使血液有不同的血型。糖脂還能與組織免疫，細(xì)胞間識(shí)別，以及細(xì)胞的惡性變等都有關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]張新生，劉小裕，任雙義.綠色熒光蛋白的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)：2009，31（4）：342-345.

[2]郝麗梅，李唐棣.紅色熒光蛋白的研究進(jìn)展[J].國外醫(yī)學(xué)藥學(xué)分冊(cè)：2006，33（2）：131-136.

[3]沈關(guān)心.微生物學(xué)與免疫學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2008，45.

[4]陳蓁蓁，張寧，等.蛋白質(zhì)分子熒光探針研究及其應(yīng)用新進(jìn)展[J].分析化學(xué)評(píng)述與進(jìn)展：2006，34（9）：1341-1347.

[5]翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000：81-83.

[6]翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000：76.

[7]吳梧桐.生物化學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2007：34-35.

[8]祝其鋒.糖蛋白和糖脂在細(xì)胞相互關(guān)系中的作用[J].國外醫(yī)學(xué)（醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)分冊(cè)）：1979，43（3）：1341-1347.