对高中生物《生物膜的流动镶嵌模型》中的几个问题的思考

席建明

摘 要： 荧光染料标记小鼠膜蛋白的方法与荧光染料标记人体膜蛋白的方法相似，都是找到主要组织相容性抗原系统，然后得到相应抗体，并将绿色荧光分子结合其上，最后将相应的抗原抗体特异性结合，小鼠细胞膜上相应蛋白标记上了绿色荧光蛋白，人体细胞膜上相应蛋白可以标记上红色荧光蛋白。膜蛋白质分子的运动情况并不是所有膜蛋白都能运动，有些膜蛋白被某些特殊的结构限定在细胞表面的某个区域，并且不同细胞的膜蛋白的流动情况也有差异。糖脂普遍存在于原核与真核细胞的细胞膜上，不同细胞中所含糖脂的种类不同，发挥的功能也各不相同。

关键词： 荧光染料 组织相容性蛋白 膜蛋白 糖脂

人教版必修一第4章第二节《生物膜的流动镶嵌膜型》一节中提到：“科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。”那么荧光染料是怎样的物质，又是怎样标记小鼠细胞和人细胞表面的蛋白质分子的？其次，流动镶嵌模型的内容提到“大多说蛋白质分子可以运动的。”那么构成细胞膜的蛋白质，哪些膜蛋白是可以运动的，哪些膜蛋白不能运动？第三，本节末尾提到：“除蛋白质外，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。”那么糖脂在细胞膜上的作用又是什么，种类是否单一？笔者对教学过程中遇到的以上三个比较集中的问题做了初步研究。

1.荧光染料标记膜蛋白

绿色荧光蛋白（green flnorescent protein GFP）是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白。当受到紫外或蓝光激发时，GFP能发射绿色荧光。该染料在吸收紫外线或可见光后，能把短波长的光转变为波长较长的可见光波而反射出来，呈闪亮的鲜艳色彩。例如，酸性曙红、荧光黄、红汞，以及某些分散染料等，它们大多是含有苯环或杂环并带有共轭双键的化合物。

而荧光染料标记膜蛋白是利用荧光染料通过先于膜蛋白相应抗体结合，进而使抗体与膜蛋白特异性结合的标记技术。可诱导迅速而强烈排斥反应的抗原称为主要组织相容性抗原。小鼠的主要组织相容性抗原系统称为H-2系统，人体的主要组织相容性抗原首先发现于外周血白细胞表面，故称人类白细胞抗原（HLA）。可以先找到抗小鼠H-2系统的相应抗体，并将绿色荧光分子结合其上，然后与小鼠H-2系统特异性结合，小鼠细胞膜上相应蛋白便标记上了绿色荧光蛋白。红色荧光染料标记人细胞膜上蛋白质方法相同。

2.膜蛋白质分子的运动情况

生物膜具有流动性，主要表现在两个方面，磷脂分子的运动及膜蛋白质分子的运动。从膜蛋白运动情况来看，第一，并不是所有膜蛋白都能运动，在极性细胞中，质膜蛋白被某些特殊的结构限定在细胞表面的某个区域，而不能够像在人鼠融合细胞膜上那样自由运动，原因之一是某些膜蛋白与膜下细胞骨架结构相结合，限制了膜蛋白的运动。第二，能运动的蛋白质有侧向移动和旋转运动两种方式。第三，不同细胞的膜蛋白的流动情况也有差异。有些细胞90%的膜蛋白是自由运动的，而有些细胞只有30%的膜蛋白处于流动状态。

3.糖脂的作用

糖脂是糖通过其半羧醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。糖鞘脂是其中一部分，包括脑苷脂类和神经节苷脂类。普遍存在于原核与真核细胞的细胞膜上，含量约占膜脂总量的5%以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5%～10%。目前已发现40余种糖脂，不同细胞中所含糖脂的种类不同。红细胞膜表面的糖脂使血液有不同的血型。糖脂还能与组织免疫，细胞间识别，以及细胞的恶性变等都有关系。

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