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細胞膜范文1

細胞膜是細胞至關重要的組成結構。細胞膜的功能非常多，控制物質進出是其中之一。七年級上冊的教材中簡單介紹了細胞膜在這方面的作用。由于細胞膜非常薄，肉眼無法直接觀察到，因此講述時往往一筆帶過或者單純讓學生記憶。為加深學生對細胞膜此功能的理解，特設計了本實驗。

二、實驗器材

雞蛋五個、清水、紅墨水、硫酸銅溶液、紫色石蕊試液、培養皿一個、燒杯五個

三、實驗原理

1、未受精的雞蛋除蛋殼、蛋清、系帶外剩下的結構就是一個卵細胞。即平時所說的“蛋黃”。在初中生物中，蛋黃膜可以看作細胞膜。一般細胞都非常小，難以取材，蛋黃比較大，適合做實驗。

2、細胞能控制物質進出，一般地說，對細胞有用的物質可以進入細胞，其他物質會被擋在外面，細胞產生的代謝廢物也會被排出細胞。

四、實驗過程

（實驗一）細胞膜能否控制紫色石蕊進入細胞

1、取培養皿、燒杯各一個，向燒杯內倒入適量清水，再滴入適量紫色石蕊試液。

2、取未受精雞蛋兩個，輕輕打開，保證蛋黃完整無損。一個放入培養皿，一個放入燒杯中。輕輕晃動燒杯以便石蕊試液與蛋黃充分接觸5分鐘。以培養皿中的蛋黃為對照，不做任何處理。

3、倒掉燒杯中的試液，再倒入適量清水，輕輕搖晃，使清水與蛋黃充分接觸，清洗三次。

4、比較燒杯中蛋黃與培養皿中蛋黃的顏色，燒杯中的蛋黃顏色沒有改變，胚盤顏色沒有變化。

5、由此可知石蕊不能進入卵細胞。石蕊不是卵細胞所需物質，不能進入卵細胞，可見細胞膜可以控制物質進入。

（實驗二）細胞膜能否控制硫酸銅進入細胞

1、取燒杯一個，將適量硫酸銅溶液倒入燒杯。

2、取未受精雞蛋一個，輕輕打開，保證蛋黃完整無損放入燒杯中。輕輕晃動燒杯使硫酸銅與蛋黃充分接觸5分鐘。

3、倒掉燒杯中的試液，再倒入適量清水，輕輕搖晃，使清水與蛋黃充分接觸，清洗三次。

4、比較燒杯中蛋黃與培養皿中蛋黃的顏色，基本相同，胚盤顏色沒有變化。

5、硫酸銅非卵細胞所需物質，硫酸銅不能進入卵細胞，由此可知細胞膜能控制物質進入。但是硫酸銅的濃度必須很小，因為銅離子屬于重金屬，能破壞蛋白質。濃度過大就會使細胞的蛋白質受損，此時細胞膜的功能會喪失。

（實驗三）細胞膜能否控制水和二氧化碳進出細胞

1、取未受精雞蛋一個，輕輕打開，保證蛋黃完整無損，放入燒杯中。

2、往燒杯內加入適量清水，避免產生氣泡，靜置十分鐘。

3、比較燒杯中蛋黃與培養皿中蛋黃的顏色，燒杯中的蛋黃明顯顏色變淺，同時在蛋黃的周圍產生大量氣泡。

4、水為細胞所需物質，可以穿過細胞膜進入卵細胞，二氧化碳為細胞產生的代謝廢物可以排出細胞，由此可見細胞膜能控制物質的進出。

（實驗四）細胞膜能否控制紅墨水進入細胞

1、取燒杯一個，將適量紅墨水倒入燒杯。

2、取未受精雞蛋一個，輕輕打開，保證蛋黃完整無損，放入燒杯中。輕輕晃動燒杯以便紅墨水與蛋黃充分接觸5分鐘。

3、倒掉燒杯中的墨水，再倒入適量清水，輕輕搖晃，使清水與蛋黃充分接觸，清洗三次。

4、比較燒杯中蛋黃與培養皿中蛋黃的顏色，燒杯中的蛋黃明顯顏色變深呈桔紅色，尤其是胚盤顏色變化明顯，由淺白變成了桔紅色。

5、紅墨水并非細胞所需物質，沒有毒性，但是可以穿過細胞膜進入卵細胞，由此可見細胞膜控制物質進入的功能是相對的。

五、實驗效果

實驗過程中，以未處理的雞蛋黃為對照，四個實驗組現象明顯，可以驗證教材中所說的細胞膜能控制物質進出的功能，同時可對課本中所介紹的“一般地說，對細胞有用的物質可以進入細胞，其他物質會被擋在外面”的說法做了補充，細胞膜控制物質進出的功能是相對的。

細胞膜范文2

1、內質網膜和細胞膜直接相連。

2、內質網膜與細胞膜直接相連。內質網是細胞質的膜系統，外與細胞膜相連，內與核膜的外膜相通，將細胞內的各種結構有機地聯結成一個整體，有效地增加細胞內的膜面積，具有承擔細胞內物質運輸的作用。

3、細胞膜主要由脂質（主要為磷脂）、蛋白質和糖類等物質組成；其中以蛋白質和脂質為主。在電鏡下可分為三層，即在膜的靠內外兩側各有一條厚約2.5nm的電子致密帶；

4、中間夾有一條厚2.5nm的透明帶，總厚度約7.0~7.5nm左右這種結構不僅見于各種細胞膜，細胞內的各種細胞器膜如：線粒體、內質網等也具有相似的結構。

（來源：文章屋網 ）

細胞膜范文3

多媒體課件可以超越時間和空間的限制，突出重點，突破難點，誘導學生思維，探究生命活動規律，不僅能優化課堂教學，而且能提高學生素質。

細胞膜是細胞結構的重要組成部分，其結構特點是具有流動性，特性是選擇透過性，而傳統的教學手段對微觀世界的動態變化卻顯得無能為力。我們運用多媒體輔助教學，創設教學情境，誘導學生觀察思考，相互討論，共同探究規律，收到了較好的教學效果。

課件的設計與應用

1.單細胞的原生動物生活在水中，通過草履蟲的生活情境的動畫展示，以生動形象的畫面，激發學生的學習興趣，同時誘導其思考、探究細胞膜的功能。

2.生物體的結構與功能是相適應的，屏幕展示細胞膜的結構模型，通過觀察總結出細胞膜的化學成分及結構。如何理解細胞膜結構的流動性是本節課的難點。電腦模擬生物學經典實驗――人鼠細胞的融合：用不同的熒光物質分別標記人鼠細胞膜表面的蛋白質分子，最終融合后的細胞表面熒光分布均勻。這個實驗極大地激發了學生探究問題的積極性，經觀察思考，相互討論，發現蛋白質分子具有流動性。教師再展示磷脂分子的旋轉、互換、跳層等運動，使學生仿佛親臨微觀世界，真正理解和掌握了細胞膜的結構特點。

3.物質出入細胞是一個微觀的動態的過程，首先通過畫面展示高錳酸鉀晶體溶解于水的過程中溶液顏色的變化，說明分子從高濃度向低濃度擴散的運動趨勢。然后展示自由擴散是分子直接穿過細胞膜上的小孔的過程；協助擴散需要載體的運載，順濃度梯度進入細胞內；而主動運輸則是一個逆濃度梯度的過程，不僅需要載體，還需要消耗能量，我們形象地將能量比喻成小火箭，在火箭的推動下，載體將運載的物質送到細胞膜的另一側。通過生動形象的動畫，教師因勢利導，歸納出細胞膜具有選擇透過性。

4.比較物質出入細胞的3種方式，可以從細胞內外濃度差、是否需要載體、是否需要能量這3個角度進行。如何用簡單的方法，在最短的時間內幫助學生理解和記憶呢？此時畫面展示高山滑雪的體育運動情境，隨后展示江河中穿梭的船只、木筏，以此畫面為背景，給學生提供一定的信息，誘導學生產生聯想和遷移，用已有的知識類比3種物質出入細胞的方式，從而大大提高課堂教學效率。

5.教師應及時了解本節課的教學效果，并作出評價和修正。課件中設計了如何解釋海帶細胞中碘的濃度比海水中高一千多倍等形式多樣的問題，讓學生思考回答，既實現了信息反饋，又完成了對本節課的小結。

對比與反思

在對照班級的教學中，采用傳統的講授法，并努力引導學生想象微觀世界的結構和運動，但全班絕大多數同學表現出一種茫然的表情，教師滔滔不絕地講授，學生默默地聽著，課堂氣氛沉悶，缺乏生機。在課后的練習中，同樣反映出教學效率低于多媒體課。面對兩種不同的教學效果，我們不能不進行深刻的反思：

細胞膜范文4

【摘要】 目的 研究石榴(Punica granatum L.)皮提取物對紅細胞膜脂質過氧化損傷的保護作用。方法 采用3種活性氧產生體系誘發脂質過氧化為實驗模型，設立模型對照組（MC）、正常對照組（NC）以及3個石榴皮提取物給藥組，觀察比較各組的丙二醛（MDA）含量。結果 同MC組相比，三組石榴皮提取物對黃嘌呤－黃嘌呤氧化酶系統、H2O2及UV照射3種方法引起的細胞膜脂質過氧化產物丙二醛（MDA）的生成增加均有抑制作用，且有一定的劑量依賴關系。結論 石榴皮對自由基引起的細胞膜脂質過氧化損傷有保護作用。

【關鍵詞】 石榴；紅細胞膜；脂質過氧化

Abstract:Objective To investigate the protective effect of pomegranate pericarps (Punica granatum L.)on lipid peroxidation damage of erythrocyte membrane. Methods Model of lipid peroxidation of erythrocyte membrane was made by three kinds of radicals generation systems， xanthine（Xan）xanthine oxidase(XO) system， H2O2 ， and UV light.Observation was made on the content of malondialdehyde (MDA). Results Compared with MC group， the increases of MDA content in the membrane induced by XanXO system， H2O2 or UV light in all of the three Punica granatum L.group were inhibited dosedependently.Conclusion Punica granatum L.may protect erythrocyte membrane from the lipid peroxidative damage induced by radicals.

Key words: Punica granatum L; erythrocyte membrane; lipid peroxidation

脂質過氧化發生在需氧細胞中，是分子態的氧與不飽和脂肪酸作用的過程；自由基被證明廣泛地參與脂質過氧化過程。細胞膜因富含飽和脂肪酸最易受自由基攻擊，自由基對細胞膜的損傷主要是產生脂質過氧化反應，引起膜結構和功能的改變，從而影響甚至損傷機體的功能而引起一系列疾病。如有報道指明活性氧自由基與哮喘、發熱、關節炎、帕金森綜合征、唐氏癥、癡呆等疾病的發生有關［1］。自由基清除劑作為抗氧化劑，可以防止脂質過氧化的發生，從而預防機體因自由基產生的病變。許多陸生植物的次級代謝產物都可以作為抗氧化劑，特別是帶有酚羥基的物質，如黃酮、鞣質、香豆素等［2，3］。

石榴(Punica granatum L.)是我國已知的最早的可食用的植物之一，在我國被廣泛的種植。我國5個最有影響的石榴產區分別是：山西臨潼、山東棗莊、安徽懷遠、四川會理、云南蒙自。石榴皮是石榴科石榴屬落葉灌木或小喬木石榴的干燥果皮，在中藥中它被用來治療痢疾、細菌感染、腹瀉、寄生蟲病及出血等疾病。近來又有報道指出石榴皮還有殺［4］及抗淋球菌的作用［5］。因為石榴皮中主要含有鞣質，占總質量的10.4%～21.3%，多酚類化合物已被證明具有清除自由基的作用，所以石榴皮可能具有清除自由基而抗氧化的作用。

本實驗用2種方法研究不同鞣質含量的石榴皮提取物對大鼠紅細胞膜氧化損傷的保護作用。脂質過氧化物可分解產生丙二醛（MDA），本實驗用MDA的量來衡量脂質過氧化的程度。實驗采用3個不同濃度的給藥組來研究抗氧化性和劑量的效應關系。

1 材料

UV2800紫外分光光度計（Unico上海儀器有限公司）；高速冷凍離心機（3K30 Sigma 公司）；冷凍干燥機（Christ ALPHA 14）；大白兔，武漢大學實驗動物中心提供，許可證號：SCXK(鄂)2003-0004；石榴皮（購自武漢市藥材公司，經武漢大學藥學院張洪教授鑒定為石榴科石榴屬石榴的果皮）；黃嘌呤（Xan）和黃嘌呤氧化酶（XO）（Sigma公司）；考馬斯亮蘭蛋白測定試劑盒和丙二醛（MDA）測定試劑盒（南京建成生物工程研究所）；其他試劑均為國產分析純。

2 方法

2.1 實驗藥物的制備

稱取一定量石榴皮，粉碎，用3倍量的70％的丙酮在室溫下浸漬約6 h，再超聲30 min，濾取濾液。其殘渣再重復以上操作3次，將濾液合并，濃縮，冷凍干燥，制成粉末。

2.2 紅細胞膜的制備

兔全血在0～4 ℃用低滲溶血法制備［6］，膜蛋白含量用考馬斯亮蘭試劑盒測定，得膜蛋白濃度0.7778 g/L。

2.3 XanXO 體系誘導細胞膜脂質過氧化

反應終體積為1.0 mL。各取制得的紅細胞膜0.5 mL，分別加待測藥物0.1 mL（MC和NC組加pH7.4磷酸鹽緩沖液），置37 ℃水浴15 min，再加1.0 mmoL/L的Xan溶液0.3 mL，0.4 U/mL的 XO 0.1 mL， 立即將反應管置37 ℃水浴1 h待測。對照組、空白組、0.3 mg/mL劑量組、0.5 mg/mL劑量組、1 mg/mL劑量組都分別檢測12次。

2.4 UV照射誘導細胞膜脂質過氧化

反應終體積為1 mL，內含細胞膜0.5 mL及不同濃度的藥物0.1 mL（MC和NC組用pH7.4磷酸鹽緩沖液代替），再加入0.4 mL pH7.4的磷酸鹽緩沖液，反應管置紫外燈下照射1 h后待測（MC組在同樣溫度下靜置而不放在紫外燈下）。對照組、空白組、0.3 mg/mL劑量組、0.5 mg/mL劑量組、1 mg/mL劑量組都分別檢測12次。

2.5 脂質過氧化物的檢測

采用MDA試劑盒測定，測定過氧化脂質降解產物中的丙二醛（MDA）含量以反映脂質過氧化程度。

2.6 統計學處理

MDA數值采用±s表示，多組資料間的兩兩比較用t檢驗， P< 0.05為差異有顯著性。

3 結果

3.1 石榴皮對XanXO 體系誘導兔血紅細胞膜脂質過氧化的影響

圖1顯示，與對照組比較，0.3 mg/mL劑量組的P值

(*P

圖1 石榴皮對XanXO 體系誘導兔紅細胞膜脂質過氧化的影響（略）

Fig.1 Effects of P.G.extract on erythrocyte membrane lipid peroxidation induced by XanXO system

3.2 石榴皮對H2O2誘導兔血紅細胞膜脂質過氧化的影響

圖2顯示，與對照組比較，0.3 mg/mL劑量組的P值

(*P

圖2 石榴皮對H2O2誘導兔紅細胞膜脂質過氧化的影響（略）

Fig.2 Effects of P.G.extract on erythrocyte membrane lipid peroxidation induced by H2O2 system

3.3 石榴皮對紫外線（UVlight）誘導兔血紅細胞膜脂質過氧化的影響

圖3顯示，與對照組比較，0.3 mg/mL、0.5 mg/mL、1 mg/mL的劑量組的P值均

(*P

圖3 石榴皮對UVlight誘導兔紅細胞膜脂質過氧化的影響（略）

Fig.3 Effects of P.G.extract on erythrocyte membrane lipid peroxidation induced by UVlight

4 討論

氧自由基可多方面氧化細胞，如細胞中的脂質、蛋白及DNA。因為細胞膜由脂質雙分子層組成，所以細胞膜很容易被氧自由基攻擊而發生過氧化。這些過氧化過程會產生很多的產物，如乙醛、過氧化氫及自由基等。

脂質過氧化過程會造成細胞膜的損傷［7］，從而會對細胞的生命活動造成直接的損害。除此之外，過氧化物分解產物還會和細胞內物質發生次級反應，進一步損傷機體，可使DNA發生變異等［8，9］。脂質過氧化物是自由基作用于多不飽和脂肪酸的產物，其含量與自由基的濃度成正比。脂質過氧化物（LPO）在稀酸中加熱降解為丙二醛（MDA），MDA可與硫代巴比妥酸（TBA）縮合，形成紅色產物，該產物在532 nm處有最大吸收峰。本試驗采用的MDA試劑盒可以準確地反映出亞細胞水平的脂質過氧化量［10］。

本實驗為了觀察石榴皮提取液及其凍干粉對抗細胞膜脂質過氧化的作用，采用了2種誘導氧化損傷體系，分別通過不同的機制產生自由基：在XanXO系統中，Xan在XO的催化下產生了超氧陰離子自由基（O2-·）：Xan+2O2+H2O尿酸＋O2-＋2H+。近年有學者應用電子順磁共振（ERS）技術檢測到該體系有O2-·生成；而紫外線照射可使細胞膜懸液中的H2O2、O2和其它生物分子中的電子從低能軌道躍遷到高能軌道，稱為激發態分子，后者迅速分解成·OH、O2-·和生物分子自由基。本實驗采用的2個損傷體系［11］中產生的自由基種類和損傷機制是有一定差異的，但石榴皮均能抑制脂質過氧化的形成，說明它們的保護機制是多途徑的，是非特異性的自由基清除劑，其確切機理有待進一步研究。

本實驗顯示，石榴皮提取液及其凍干粉可以顯著抑制MDA的生成，這表明它們有阻止自由基生成或是清除自由基的作用。從而進一步表明石榴皮提取物有抗氧化和保護細胞膜的作用。

實驗數據表明，石榴皮提取物凍干粉較提取液有更強的抗氧化活性。這可能是因為凍干粉中的鞣質含量較高的原因，而鞣質在本實驗中是主要的抗氧化活性物質。但也不排除黃酮這種也有抗氧化的物質對實驗結果產生正面影響。

本研究結果可能對由自由基引起的疾病的治療有一定的積極作用。石榴皮對自由基的作用，從本實驗看來并不是特異性的，所以還需要通過更多的動物體內外實驗進一步研究石榴皮的抗氧化活性。

【參考文獻】

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［2］ HAGYMASI K， BLAZOVICS A， FEHE R J， et al.The effect of dandelions antioxidants on microsomal lipid peroxidation in vitro ［J］.Phytotherapy Research ， 1999，13:1-2.

［3］ FEJES S， BLAZOVICS A， LUGASI A ，et al.In vitro antioxidant activity of Anthriscus cerefolium L.(Hoffm.) extracts［J］.Journal of Ethnopharmacology，2000，69:259-265.

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［5］ 張 杰，周江橋，詹炳炎，等.中藥石榴皮對淋球菌感染的體外抑制作用［J］.中國皮膚性病學雜志，1996，10（2）：75.

［6］ 徐叔云，卞如濂.藥理實驗方法學［M］.3版.北京:人民衛生出版社，2002：436.

［7］ PAMPLONA R， PRAT J， CADENAS S， et al.Low fatty acid unsaturation protects against lipid peroxidation in liver mitochondria from long-lived species: the pigeon and human case［J］.Mech Ageing Dev， 1996，86:53-66.

［8］ KAPPUS H，SIES H.Toxic drug effects associated with oxygen metabolism，redox cycling and lipid peroxidation［J］.Experentia，1981，37:1233-1241.

［9］ KAPPUS H.Lipid peroxidation: mechanisms， analysis， enzymology and biological relevance， in oxidative stress［M］.New York:Academic Press，1985:273-310.

細胞膜范文5

細胞膜的學習是高一生物教材中第一個關于對細胞結構進行認知的內容。經過初中三年級一學年生物的學習停滯期，多數學生覺得進入高中后生物學習有點困難。通過本節科學史介紹，要讓學生知道，科學發展歷經了艱難的過程。通過科學史介紹，引導學生像科學家一樣思考。

2、課前準備

收集教學資料，學生分組用來貼磁片的鐵盤，自制的磁性磷脂分子若干，代表蛋白質的磁片若干（顏色最好異于磷脂分子），代表多糖的磁塊

3、教學目標：通過科學史介紹讓學生體驗科學發展過程；培養學生探索真理的科學方法和認真對待科學實驗的態度；提高學生分析實驗現象的能力。

4、教學過程

設疑引入

科學家對細胞的認識是一個逐步發展的過程。在光學顯微鏡下很難看清楚細胞膜，只有用電子顯微鏡才能看得清楚。其實，在科學家用電子顯微鏡清晰地觀察到細胞膜之前，已經能夠確定細胞膜的存在了。今天我們要像科學家一樣逐步認識細胞膜的結構。

物質的結構，實際是指其組成成分之間的組合形式。所以要弄清楚細胞膜的結構，首先得弄清楚其組成成分是什么。下面我們通過對科學實驗資料的學習來了解科學家是怎樣一步步認識細胞膜的。

資料一：

時間：1895年

人物：歐文頓（E.Overton）

相關實驗：用500多種物質對植物細胞進行上萬次的通透性實驗，發現細胞膜對不同物質的通透性是不一樣的：凡可以溶于脂質的物質，比不溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞。

請同學們思考，從這個實驗，你能得出什么結論？

學生：膜是由脂質組成的。

資料二：

時間：20世紀初

實驗：科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來。發現細胞不但會被溶解脂質的物質溶解，也會被蛋白酶（能專一地分解蛋白質的物質）分解。

老師：請回憶為何選用哺乳動物的紅細胞？從這個資料我們能得出什么結論？

學生：選用哺乳動物的紅細胞是因為哺乳動物紅細胞中沒有細胞核和復雜的細胞器。得出的結論是――細胞膜是由脂質和蛋白質組成的。

組成細胞膜的磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的分子，磷酸“頭”部是親水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。磷脂分子放在水中，在空氣和水的界面上磷脂分子如何排布呢？（在黑板上畫一個燒杯，用一道線表示水和空氣的界面）請同學們嘗試用帶有磁吸的磷脂分子模型擺一擺磷脂分子可能的分布情況。學生四個人為一組，在鐵盤中嘗試。（ 老師指導學生，要求模型滿足親水性頭部在水面上，而磷脂分子疏水性的尾部朝向空氣，形成一層磷脂分子層。對各組模型進行鼓勵性評價。）

待學生掌握磷脂分子在水和空氣界面的基本排布之后，請學生深入思考：如果對空氣和水界面上鋪展的磷脂單分子層進行攪拌，部分磷脂分子浸在水中，一段時間等待磷脂分子穩定，在水中的磷脂分子會如何分布？

學生思考，引導鼓勵學生通過擺模型形成由磷脂分子重新結合形成的頭部朝外、尾部朝內的球形結構，或者是由外向內依次為頭―尾―尾―頭的雙層磷脂分子組成的球形結構，主要區別是第一種球形結構內部為疏水性質，第二種結構內部為親水性質。

引導學生設疑：哪種結構更符合細胞膜的特點呢？怎樣設計相關實驗來驗證你的猜想？

資料三：

時間：1925年

人物：荷蘭科學家戈特和格倫德爾

相關實驗：用丙酮從紅細胞中抽提出脂質，在空氣―水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的兩倍。

老師：根據這個現象，你能得出什么結論？

學生：細胞膜由雙層脂質分子組成

回到學生剛才建構的兩種球形結構，第二種基本符合“單分子層的面積恰為紅細胞表面積的兩倍”的要求，同時這種結構滿足細胞內外都是水溶液環境的特點。即，構成細胞膜的外層磷脂分子的親水性頭部向著細胞外，同時細胞膜內側的那層磷脂分子的親水性頭部向著細胞內部環境。

引導學生設疑：磷脂分子的排布已經確定，那么蛋白質分子怎樣排布呢？

資料四：

時間：1959年

人物：羅伯特森（J.D.Robertsen）

實驗：在電鏡下看到細胞膜清晰的暗―亮―暗的三層結構。

提示信息――電子束照射大分子物質散射度高，黑暗；照射小分子物質，散射度低，光亮。

引導學生思考提示信息的引申含義，即蛋白質是大分子物質，磷脂分子是小分子物質，電鏡下看到的暗帶是蛋白質，而光亮處是磷脂分子。由此得出，在磷脂分子的兩側可能存在蛋白質。

此時，請學生在已經排好磷脂分子的鐵盤上加上蛋白質，模擬“暗―亮―暗”的結構。鼓勵學生作為科學家提出可能性假說――細胞膜是由“蛋白質―脂質―蛋白質”的三層結構構成的統一結構。

作為老師指出，當時這個假說被稱為“三明治”模型，它強調的內容有：①該結構為靜態的結構；②蛋白質分布在膜的兩側。

這種假說真的成立嗎？你對這個假說有何質疑呢？（學生可能提出膜的結構可能不是靜止的等）老師給學生敢于質疑的精神以肯定性評價。同時指出，這個模型確實有問題。

資料五：

時間：20世紀50年代

人物：生物學家羅伯特森

實驗及結論：借助透射電子顯微鏡，他發現細胞膜的厚度僅為7―8nm，而“三明治”模型厚度有20nm，所以三明治模型被否定。

進入下一資料學習，蛋白質在磷脂分子中的分布在60年代得到了新的論證。

資料六：

時間：20世紀60年代

實驗：通過冰凍蝕刻電子顯微法，將標本用干冰等冰凍，后用冷刀斷開，升溫后暴露斷裂面，發現蛋白質在膜中的分布是不對稱的。

經過整理得出結論：蛋白質鑲在、嵌入、橫跨磷脂雙分子層中。請同學們調整鐵盤中的磁片，整理鐵盤中代表蛋白質的磁塊分布的位置。它們貫穿、嵌插或者覆蓋在磷脂分子上。

到了1970年，科學家通過實驗證明細胞膜真的不是靜止的。展示變形蟲吞噬食物顆粒的動畫，讓學生形成對細胞膜可流動的感性認識。指導學生看書，完成人、鼠細胞融合實驗的自學，完成表格：（表格右側欄目為學生看書完成的自主學習內容）

關于細胞膜結構的補充――后來科學家研究發現在細胞膜的外側，有一層由細胞膜上的蛋白質與多糖結合形成的糖蛋白，叫做糖被。糖被只分布在細胞膜的外側。有些多糖與磷脂分子結合形成糖脂。其中糖蛋白的作用：1有保護和作用，2與細胞膜表面的識別有密切關系。要求學生在自己的鐵盤中再擺一擺糖蛋白的結構，表示對細胞膜結構的完整理解，擺糖蛋白時，要注意糖蛋白只能在細胞膜外側。

對于細胞膜的認識，科學家花了一個多世紀的時間。人類對科學的探索永遠不會停下腳步。如果是你，專攻細胞膜研究，你會去研究什么？2003諾貝爾生理學獎頒給了基于細胞膜上通道蛋白的發現者。對于細胞膜未來的發展方向，希望大家積極關注。

引導學生思考：我們今天所學的實驗都是對研究細胞膜有重大影響的經典實驗。從這些實驗過程中，你有哪些啟示？

學生：每一次結論的得出都離不開科學實驗；根據要求科學地設計實驗才能一步步靠近真理；根據現象科學地分析實驗并給出結論很重要；敢于質疑，更要敢于有根據地質疑；科學的一小步需要科學家的不懈努力；生物科學的發展依賴于物理和化學的發展，比如說投射電子顯微鏡的發明，同位素標記技術的使用等。

課堂練習。

5、教后反思

5.1科學史的介紹讓學科知識更形象，更具有生命化。區別于講授知識中的“拿來主義”，科學史的學習是更加接地氣的學習方式，通過學習培養學生實事求是的態度，培養學生敢于懷疑、敢于求真、敢于創新的科學精神。通過科學史的學習，讓學生明白世界是可知的，提高學生關注科技發展對社會生活影響的學科素養，提高學生可持續學習的科學素養。

5.2引發學生積極思維。在學習過程中讓學生了解到，提出問題是一種能力，面對現象得出結論同樣重要。科學史教學就是科學的再發現過程，引導學生結合已經具備的知識先進行力所能及的探究，再感悟科學家的成功之路，會讓學生獲得更多的成就感。面對每一個實驗發現史的學習，教學生從科學現象中抓住關鍵點，得出確切的結論。或者根據已經的實驗數據和結論，怎樣進一步進行探究，以此讓學生深度思維。

細胞膜范文6

【摘要】

目的： 以人紅細胞為模型，評估香煙煙霧提取物（CSE）對生物膜的損害作用. 方法： 以市售香煙提取CSE，然后作用于紅細胞，通過測定細胞溶血率、膜脂質過氧化水平、細胞內高鐵血紅蛋白以及還原谷胱甘肽含量、膜磷脂組成和膜蛋白譜變化等指標，對CSE導致的紅細胞膜損害進行評估. 結果： 香煙煙霧水溶物CSE可導致紅細胞溶血，紅細胞丙二醛和高鐵血紅蛋白水平升高，谷胱甘肽含量降低. 并且能夠改變膜磷脂組成和誘導膜蛋白聚集. 結論： 香煙煙霧水溶物對紅細胞具有氧化損害作用，這種損害作用可進一步導致紅細胞喪失其正常生理功能.

【關鍵詞】 紅細胞；香煙煙霧提取物；溶血；還原谷胱甘肽；高鐵血紅蛋白；膜蛋白質類

【Abstract】AIM: To evaluate the oxidative damages of cigarette smoke extract (CSE) to human erythrocyte membrane. METHODS: The oxidative damages of erythrocyte induced by CSE were evaluated through biochemical assays of malonaldehyde (MDA)， methemoglobin (MetHb) and reduced glutathione (GSH) levels， hemolytic rate， SDSPAGE of membrane proteins and chromatographic analysis of membrane phospholipids. RESULTS: Treatment of erythrocytes with CSE induced the hemolysis and the formation of MDA and MetHb， decreased GSH level and changed the patterns of membrane proteins and phospholipids. CONCLUSION: CSE induces the oxidative damages of human erythrocytes， thus resulting in the loss of physiological functions of human erythrocytes.

【Keywords】 erythrocytes; cigarette smoke extract; hemolysis; reduced glutathion; methemoglobin; membrane proteins

0 引言

大量證據表明抽煙可以誘發諸多人類疾病［1］. 雖然對此已經進行了大量的研究，但對其確切的作用機制仍然不是很清楚. 在香煙煙霧對機體毒性作用中，氧化活性產物和活性氧分子造成細胞膜氧化損傷是其中的一個重要環節. 這種損傷可激活機體內的毒性化學通路，進而影響細胞的正常生理功能，導致誘變和凋亡.以紅細胞為例，已有許多證據表明抽煙可以影響紅細胞的生理功能［2］. 由抽煙所產生的ROS誘發的紅細胞膜過氧化損傷可降低紅細胞的可變形性，同時血流黏性增大，紅細胞聚集性增加，并且可以改變血流成分和紅細胞的流變學行為［3］.我們以人紅細胞為模型，研究香煙煙霧提取物(cigarette smoke extract， CSE)導致的溶血，細胞膜蛋白、脂質過氧化水平和還原谷胱甘肽含量改變，以及對膜磷脂構成的影響，以評估香煙煙霧對細胞膜的氧化損害作用，為抽煙的致病機制提供分子水平上的依據.

1　材料和方法

1.1　材料BCA蛋白濃度測定試劑盒為南京建成生物工程研究所產品，磷脂色譜標準品和電泳試劑購自Sigma公司，蛋白酶抑制劑（PMSF）購自Serva公司. 其他均為國產分析純試劑. 3K30型冷凍離心機（美國Sigma公司）， TU1800型紫外可見分光光度計 (北京普析公司)， GDS8000凝膠成像系統(美國UVP公司)，Mini VE型垂直電泳槽(瑞典Amersham公司)， 1100LC型高效液相色譜系統（Aglient公司），QP2010型氣相色譜－質譜聯用儀（日本Shimadzu公司）.

1.2　方法

1.2.1　紅細胞分離

健康人新鮮全血由陜西省西安市紅十字血液中心提供. 分離時，取新鮮全血10 mL，在4℃， 750 g條件下離心10 min，用玻璃吸管小心地吸去血漿和沉積紅細胞表面的一層白色膜狀物，得到的紅細胞用預冷的等滲磷酸鹽緩沖液（PBS:138 mmol/L NaCl， 6.1 mmol/L Na2HPO4， 1.4 mmol/L NaHPO4， pH 7.4）洗滌后再離心.重復3次，然后與PBS配制成一定濃度的紅細胞懸液備用.

1.2.2　香煙煙霧提取物CSE的制備

點燃香煙（市售，焦油含量15 mg/支），用50 mL注射器手工抽取煙霧，香煙燃燒速度約為1 min/支，迅速注入PBS溶液中（1 mL/支），經0.22 μm微孔濾膜過濾后立即使用.

1.2.3　生化指標分析

用CSE溶液與紅細胞懸液混合， 37℃孵育40 min，然后用冷的等滲溶液洗滌，并稀釋至所需濃度（脂質過氧化指標采用30 mL/L紅細胞懸液，其他指標采用的紅細胞濃度均為33 mL/L）.

紅細胞溶血測定：將經過CSE處理過的紅細胞加入到等滲溶液中. 室溫孵育30 min后，離心取上層液， 540 nm下測定A值，以等滲溶液為空白對照，低滲條件下紅細胞完全溶血的吸收值為100%，計算紅細胞的溶血率.

根據文獻［4］的方法測定還原谷胱甘肽（reduced glutathione， GSH）和高鐵血紅蛋白（methemoglobin，MetHb）的含量; 膜脂質過氧化產物丙二醛（malonaldehyde， MDA）含量測定采用文獻［5］的方法.

1.2.4　紅細胞膜蛋白電泳取經過CSE處理的紅細胞懸液，按1/30的體積比與預冷的低滲磷酸鹽緩沖液（5 mmol/L Na2HPO4， 0.1 mmol/L 蛋白酶抑制劑PMSF， pH 8.0）混合，4 ℃恒溫水浴中溶血1 h. 然后在4℃， 19 800 g條件下離心20 min，棄去上清后用低滲磷酸鹽緩沖液洗滌兩次（4℃， 32 000 g， 20 min），即可得到乳白色的紅細胞膜樣品. 用BCA試劑盒定量膜蛋白，將樣品最終稀釋至1 g/L. 進行電泳時，將紅細胞膜樣品與2×樣品緩沖液（100 mmol/L Tris/HCl， 41.7 g/L SDS， 200 mL/L甘油， 10 g/L溴酚藍）混合，50 ℃恒溫水浴中加熱1 h，離心后用微量注射器將樣品加入樣品孔中. 接通電源，在50 g/L濃縮膠和100 g/L分離膠中進行非連續SDSPAGE電泳. 采用考馬斯亮藍R250染色，脫色后照相保存.

1.2.5　紅細胞膜脂類的提取和分析

在紅細胞膜樣品中加入2倍體積的甲醇，搖勻，隨后加入4倍體積的氯仿，4 ℃靜置2 h. 取上清，加入三蒸水，搖勻. 下層加入2倍體積的混合液（氯仿∶甲醇∶水＝ 3∶48∶47）.靜置過夜，合并有機相，氮氣吹干. 在提取過程中， 每步均加入二羥基丁基甲苯，總濃度為5 g/L. 然后用高效液相色譜（HPLC）分析膜磷脂，色譜柱為DIKMA 公司SILICA柱（250.0 mm ×4.6 mm， 5 μm）;柱溫室溫，流動相： 乙腈∶甲醇∶磷酸（850 mL/L）= 160∶10∶1，流速為0.8 mL/min，檢測波長為206 nm. 以磷脂標準品為對照，積分求得各峰面積后，計算樣品中各磷脂組分含量.

統計學處理： 除特別說明外，所有數據均表示為x±s，用SPSS10.0統計軟件進行處理.組間比較采用方差分析及t檢驗.

2　結果

2.1　CSE誘導紅細胞溶血的作用

紅細胞溶血是CSE誘導細胞膜損害最直接的表象. 如圖1所示，低濃度的CSE即可導致紅細胞溶血，并隨CSE濃度增加溶血作用增強，在400 mL/L CSE時達到最大值62.6%.當CSE濃度繼續增大時，溶血率有所降低，這是由于高濃度的CSE可導致高鐵血紅蛋白增加，使血紅蛋白(Hb)的最大吸收波長發生變化，吸收值下降.此外，高濃度的CSE還可導致血紅蛋白分子聚集，并與膜蛋白發生交聯，也可造成血紅蛋白的吸收值下降.

2.2　CSE對紅細胞膜脂質過氧化的影響

細胞膜脂質在氧化脅迫下會產生過氧化作用，主要產物為MDA. MDA與硫代巴比妥酸反應后，在532 nm處有一特征吸收峰，由此可對膜脂質過氧化水平進行定量分析.經CSE處理后，紅細胞的MDA水平升高，特別是在CSE濃度高于300 mL/L時，上升趨勢較為明顯. 結果表明，高濃度的CSE可加速紅細胞膜的脂質過氧化(圖1).

2.3　CSE對紅細胞GSH和MetHb含量的影響

CSE與RBC共同孵育后， GSH的含量明顯下降（表1），但增大CSE濃度（100~300 mL/L范圍內）對GSH含量的影響不大. 這一結果表明CSE在一定程度上降低了紅細胞的抗氧化能力.表1CSE對紅細胞高鐵血紅蛋白和谷胱甘肽含量的影響(略)

CSE中的氧化性物質可使Hb中的Fe2+ 轉變為Fe3+.如表1所示，經CSE處理后，紅細胞內的MetHb含量增加， 100 mL/L CSE可導致MetHb的含量增加7倍以上.

2.4　香煙焦油對紅細胞膜蛋白的影響

紅細胞在經CSE處理后，其膜蛋白的SDS聚丙稀酰胺凝膠電泳圖譜發生明顯改變. 如圖2所示，與空白對照比較，高濃度的CSE（300 mL/L）可以導致一些膜蛋白聚集，生成高分子量聚集體，這些高分子量聚集體主要來源于帶2.3，帶3，帶4.3和帶5蛋白，從圖譜上可以看出這些蛋白條帶（由箭頭標示）均有不同程度減弱甚至消失. CSE處理的膜蛋白經DTT還原后，電泳條帶中無高分子量聚集體出現.

2.5　紅細胞膜磷脂的高效液相色譜分析

經CSE作用后，紅細胞膜中最主要的兩種磷脂PE和PC在CSE的作用下分析值降低.在206 nm處檢測色譜分離的膜磷脂時，其信號主要與磷脂分子中不飽和脂肪酸雙鍵的含量有關，所以， PE和PC的分析值下降反映了膜磷脂分子中不飽和脂肪酸的含量減少. 另外，CSE中的一些組分導致磷脂分子脂肪酸鏈水解也可能是細胞膜中磷脂含量減少的原因之一(圖3).

3　討論

已知香煙煙霧中的物質可達4000多種，其中不乏具有生物毒性的氣體和顆粒物質. 這些毒性物質包括半醌自由基、氮氧化合物、由過氧化氫以及羥基自由基產生的超氧化合物等［6］，它們可激活體內活性氧(ROS)及其他毒性化學通路，導致細胞基因突變，誘發心血管疾病及其他慢性疾病［7-8］.

香煙煙霧可分為氣相和焦油相，兩者中除了含有大量的氧化性物質和自由基外，還含有少量具有催化氧化作用的離子化合物. 這些物質在體內導致氧化脅迫進而誘導細胞的氧化損害. 紅細胞是機體血液循環系統中數量最多的有形成分，具有攜帶氧、清除自由基、維持血流及電解質平衡等功能，其抗氧化能力強弱與整個機體的抗氧化能力密切相關，同時也是一種最易遭受自由基損傷的細胞.

本研究我們采用研究CSE對紅細胞的損害作用，結果表明，CSE具有溶血作用，同時伴隨細胞脂質過氧化水平和MetHb含量升高，GSH含量降低. CSE對細胞膜的作用導致膜磷脂組成改變并誘導膜蛋白，特別是骨架蛋白的聚集. 這些變化均與CSE的氧化損害作用密切相關. 當這種作用積累到一定程度時，就可能導致機體的不可逆損害. 有報道［9］稱吸煙者需要攝入更多的維生素A和E，說明香煙煙霧增加了體內還原性物質的消耗，以降低其氧化損害作用.

GSH在紅細胞內的一個重要作用是消除低水平過氧化物的毒性，還原被氧化的細胞膜和細胞內蛋白中的巰基，因而在維持紅細胞的正常結構和功能方面具有重要的作用. CSE消耗了紅細胞中大量的GSH，降低了對細胞的保護作用，使得細胞內的其他物質更易于受到氧化攻擊. 這種攻擊的一個直接結果就是將Hb分子中的鐵從還原型的二價亞鐵（Fe2+）轉變為三價鐵（Fe3+）. 正常人的Hb分子中的鐵99％以上為Fe2+，僅少量Hb分子含有Fe3+，為MetHb. 如果血液中MetHb的含量超過總量的10％時，即成為高鐵血紅蛋白癥. 高鐵血紅蛋白血癥時可有紅細胞載氧能力降低、Hb輕度減少，紅細胞形態異常等現象.

紅細胞的正常生理功能與細胞膜結構的完整性密切有關，其中膜脂質和膜蛋白的組成和結構變化均會對膜的通透性、變形性、物質運輸、細胞識別以及酶的活性產生影響. 在本實驗中，紅細胞經CSE處理后，一些膜蛋白產生聚集，兩種主要的膜磷脂，PC和PE的含量降低，這些必然會導致細胞膜的結構和功能改變. SDSPAGE結果表明高分子量蛋白聚集部分主要來源于細胞膜的骨架蛋白，這些蛋白的聚集與CSE誘導的蛋白質分子氧化和二硫鍵重組，進而引起蛋白肽鏈交聯相關.

綜上所述，CSE對細胞的損害主要源于其中的氧化性物質和自由基. 紅細胞在CSE的作用下，抗氧化能力降低，細胞膜的性質發生改變. 這些變化將影響整個機體的抗氧化能力.

參考文獻

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