對高中生物《生物膜的流動鑲嵌模型》中的幾個問題的思考

席建明

摘 要： 熒光染料標記小鼠膜蛋白的方法與熒光染料標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，然后得到相應抗體，并將綠色熒光分子結合其上，最后將相應的抗原抗體特異性結合，小鼠細胞膜上相應蛋白標記上了綠色熒光蛋白，人體細胞膜上相應蛋白可以標記上紅色熒光蛋白。膜蛋白質分子的運動情況并不是所有膜蛋白都能運動，有些膜蛋白被某些特殊的結構限定在細胞表面的某個區域，并且不同細胞的膜蛋白的流動情況也有差異。糖脂普遍存在于原核與真核細胞的細胞膜上，不同細胞中所含糖脂的種類不同，發揮的功能也各不相同。

關鍵詞： 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《生物膜的流動鑲嵌膜型》一節中提到：“科學家用發綠色熒光的染料標記小鼠細胞表面的蛋白質分子，用發紅色熒光的染料標記人細胞表面的蛋白質分子，將小鼠細胞和人細胞融合。”那么熒光染料是怎樣的物質，又是怎樣標記小鼠細胞和人細胞表面的蛋白質分子的？其次，流動鑲嵌模型的內容提到“大多說蛋白質分子可以運動的。”那么構成細胞膜的蛋白質，哪些膜蛋白是可以運動的，哪些膜蛋白不能運動？第三，本節末尾提到：“除蛋白質外，細胞膜表面還有糖類和脂質分子結合成的糖脂。”那么糖脂在細胞膜上的作用又是什么，種類是否單一？筆者對教學過程中遇到的以上三個比較集中的問題做了初步研究。

1.熒光染料標記膜蛋白

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物體內的生物發光蛋白。當受到紫外或藍光激發時，GFP能發射綠色熒光。該染料在吸收紫外線或可見光后，能把短波長的光轉變為波長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或雜環并帶有共軛雙鍵的化合物。

而熒光染料標記膜蛋白是利用熒光染料通過先于膜蛋白相應抗體結合，進而使抗體與膜蛋白特異性結合的標記技術。可誘導迅速而強烈排斥反應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稱為H-2系統，人體的主要組織相容性抗原首先發現于外周血白細胞表面，故稱人類白細胞抗原（HLA）。可以先找到抗小鼠H-2系統的相應抗體，并將綠色熒光分子結合其上，然后與小鼠H-2系統特異性結合，小鼠細胞膜上相應蛋白便標記上了綠色熒光蛋白。紅色熒光染料標記人細胞膜上蛋白質方法相同。

2.膜蛋白質分子的運動情況

生物膜具有流動性，主要表現在兩個方面，磷脂分子的運動及膜蛋白質分子的運動。從膜蛋白運動情況來看，第一，并不是所有膜蛋白都能運動，在極性細胞中，質膜蛋白被某些特殊的結構限定在細胞表面的某個區域，而不能夠像在人鼠融合細胞膜上那樣自由運動，原因之一是某些膜蛋白與膜下細胞骨架結構相結合，限制了膜蛋白的運動。第二，能運動的蛋白質有側向移動和旋轉運動兩種方式。第三，不同細胞的膜蛋白的流動情況也有差異。有些細胞90%的膜蛋白是自由運動的，而有些細胞只有30%的膜蛋白處于流動狀態。

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連接的化合物。糖鞘脂是其中一部分，包括腦苷脂類和神經節苷脂類。普遍存在于原核與真核細胞的細胞膜上，含量約占膜脂總量的5%以下，在神經細胞膜上糖脂含量較高，約占5%～10%。目前已發現40余種糖脂，不同細胞中所含糖脂的種類不同。紅細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，細胞間識別，以及細胞的惡性變等都有關系。

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