细胞膜的发现有哪些?
17世纪中叶以后的2个世纪中,细胞学说的发展史已经大体完成。但是唯独对细胞膜的认识还要推迟两个世纪。1855年,耐格里发现色素透入已损伤和未损伤的植物细胞的情况并不相同。他便通过细胞的渗透特性去研究它的“边界”(他首次把细胞“边界”称为“质膜”)。 耐格里和克拉默(Cramer)一起进行实验,通过实验发现细胞具有敏感的渗透特性,它的体积可以随着周围介质的不同渗透强度而改变。当细胞外面的溶质渗透强度大时,细胞就变小;溶质渗透强度小时,细胞就变大。 耐格里提出,细胞与环境之间正是通过这种“边界”发生关系的。耐格里在试验中还发现这样的情况:把丽藻属(Nitella)长导管细胞的一端放入水溶液...全部
17世纪中叶以后的2个世纪中,细胞学说的发展史已经大体完成。但是唯独对细胞膜的认识还要推迟两个世纪。1855年,耐格里发现色素透入已损伤和未损伤的植物细胞的情况并不相同。他便通过细胞的渗透特性去研究它的“边界”(他首次把细胞“边界”称为“质膜”)。
耐格里和克拉默(Cramer)一起进行实验,通过实验发现细胞具有敏感的渗透特性,它的体积可以随着周围介质的不同渗透强度而改变。当细胞外面的溶质渗透强度大时,细胞就变小;溶质渗透强度小时,细胞就变大。
耐格里提出,细胞与环境之间正是通过这种“边界”发生关系的。耐格里在试验中还发现这样的情况:把丽藻属(Nitella)长导管细胞的一端放入水溶液内,另一端放进糖溶液,细胞内含物发生了传动障碍。在水中一端的细胞汁液流向糖溶液中的一端,并带着所有可移动的粒子。
可是,原先已知的事实表明,蒸腾作用和渗透压加在一起也不足以将液体压到植物的上部,这两种力无法解释植物汁液流动的方向。因而耐格里认为,不得不假设有一股其他的力量,它们在纵壁,更可能在横壁上。这种力量加大了细胞溶液从下往上的流向。
此外,德国植物生理学家普费弗(W.Pfeffer)对植物细胞的渗透行为进行了大量的试验,并于1897年提出了两个重要的结论:第一,细胞是被质膜包被着的;第二,这层质膜是水和溶质通过的普遍障碍。
同时,很快又发现,细胞膜这个屏障具有明显的选择性,一些物质可通过它,而另一些物质几乎完全不能通过。1899年,英国细胞生理学家奥弗顿(C.Overton)发表一系列关于化合物进入细胞的观察结果,他发现分子的极性越大,进入细胞的速度越小,当增加非极性基团(如烷基链)时,化合物进入的速度便增加。
奥弗顿的结论是,控制物质进入细胞的速度的细胞膜是脂肪性物质,其中含有固醇和其他脂类。因此,当时确立了有一层脂质的膜围绕着细胞的认识。到1925年,戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)又提出脂质膜具有双分子层的概念。
其实,学者们对膜的状况的认识都还是假设,他们都未能观察到细胞膜。虽然这个时期组织标本的固定和染色方法有了进展,甚至出现相差显微镜和干涉显微镜,但仍分辨不出细胞膜来。即使最好的光学显微镜也无法达到这个目的。
1930—1950年,随着电子显微镜技术的发展,当应用这项技术来研究细胞时,才发现细胞的边界膜是一个固体结构的实体,从而证实了细胞膜的存在。电镜观察表明,细胞远不是一个具有核和一些漂浮在原生质胶冻中的线粒体口袋,而是一个有膜包被着的许多膜的聚集体。
50年代初期,帕拉德(G.E.Palade)和波特(K.R.Porter)称这种广泛的细胞内膜系统为内质网。早期的电镜工作所者观察到的细胞内的各种膜与“有轨电车轨道”和“铁路轨道”的图式大体相似。
植物细胞的形态与类型单细胞藻类植物和细菌或分离的单个细胞,因细胞处于游离状态,细胞的形状常为球形或近于球形。多细胞植物体中,细胞是紧密排列在一起的,由于相互挤压,往往形成不规则的多面体。高等植物体内的细胞,具有精细的分工,其形状极具多样性。
例如,输送水分和养料的细胞(导管分子和筛管分子),呈长筒形,并连接成相通的“管道”,以利于物质的运输;起支持作用的细胞(纤维),一般呈长梭形,并聚集成束,加强支持的功能;吸收水、肥的根毛细胞,向外产生一条长管状的突起,增大了它和土壤的接触面积(图1-2)。
这些细胞形状的多样性都是细胞形态与其功能相适应的结果。一般讲来,植物细胞的体积很小,多数细胞的直径为10~100μm,肉眼难以辨别。有人认为:细胞体积的大小,主要受细胞核所能控制的范围的制约,体积小,则表面积大,有利于细胞与外界进行物质交换。
但不同种类、不同部位的细胞大小差别悬殊。真核植物细胞的一般结构植物细胞虽然大小不一、形状多样,但其结构基本相同(图1-3)。植物细胞由原生质体(protoplast)和细胞壁(cellwall)两部分组成。
原生质体是由生命物质—原生质(protoplasm)分化而成的结构,是一个细胞内全部生活物质的总称。真核植物细胞的原生质体又可分为细胞膜、细胞质和细胞核三部分;原核植物细胞的原生质体中,没有明显的细胞质和细胞核的分化。
细胞壁是包被在原生质体外侧的保护结构,动物细胞不具细胞壁。收起