由于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)在光學(xué)顯微鏡下是看不到的冷守,所以關(guān)于細(xì)胞膜的研究首先是從其生理功能的角度來進(jìn)行的咱揍。1895年颖榜,美國科學(xué)家E. Ovrton曾用500多種化合物對植物細(xì)胞的透性進(jìn)行過上萬次的研究實驗,得出的結(jié)論是:活的原生質(zhì)體的特殊透性是由于選擇的可溶性機理煤裙,疏水的化合物進(jìn)人細(xì)胞比親水的化合物快掩完,即凡是溶于脂肪的物質(zhì),也易于穿過膜;反之硼砰,則不易穿過膜且蓬。說明在細(xì)胞的表層有脂質(zhì)層,這對膜結(jié)構(gòu)的揭秘是有極大貢獻(xiàn)的题翰。
1897年恶阴,Crijins和Hedin用紅細(xì)胞做實驗诈胜,同樣也證明了分子的透性與其在脂類中的溶解度有關(guān)。1925年冯事,荷蘭科學(xué)家Gortert和Grendel通過對血影的研究,即用有機溶劑抽提細(xì)胞膜中的脂類物質(zhì)在水面鋪成單分子層焦匈,聚攏后測得的總面積是紅細(xì)胞膜總面積的2倍。據(jù)此昵仅,他推斷細(xì)胞膜中的脂類分子排列為兩層雀鹃。
1930年前后弄捕,顯微技術(shù)發(fā)展了屎飘,科學(xué)家用探針觸及植物原生質(zhì)體蛤高,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜不同于細(xì)胞質(zhì),是有彈性吕世,可以伸展的結(jié)構(gòu)版述。這充分證明了細(xì)胞膜的保護(hù)性。1935年寞冯,在此基礎(chǔ)上渴析,Danielli 和Davson提出了第一個關(guān)于細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型。他們提出:細(xì)胞膜是由雙層脂分子及蛋白質(zhì)所構(gòu)成吮龄。脂分子平行排列且垂直于膜平面俭茧,雙層脂分子的非極度性端向內(nèi)相對應(yīng),形成疏水區(qū)域;而極度性頭部則分別朝向膜的內(nèi)外表面漓帚。磷脂雙分子層的內(nèi)外表面兩側(cè)各附有一層蛋白質(zhì)母债。這樣就形成了蛋白質(zhì)-脂雙層一蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。隨著電子顯微鏡的發(fā)展尝抖,對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的研究也越來越深人毡们。
19世紀(jì)50年代后期,得到了膜的“暗一亮一暗”三層結(jié)構(gòu)圖像昧辽。Robertson 提出了單位膜模型衙熔,指出了磷脂雙分子層是構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架,而蛋白質(zhì)分布在磷脂雙分子層的內(nèi)外表層搅荞。由于這一-模型把膜的動態(tài)結(jié)構(gòu)描述為靜止的狀態(tài)红氯,因而無法解釋膜的生理功能。
1970年咕痛,科學(xué)家Frye和Edidin在人一鼠細(xì)胞融合實驗中發(fā)現(xiàn)痢甘,融合后的細(xì)胞一半發(fā)紅色熒光,另一半發(fā)綠色熒光茉贡。將細(xì)胞放在37℃培養(yǎng)40分鐘后塞栅,兩種顏色均勻地分布于融合后的細(xì)胞膜表面。這充分說明了膜不應(yīng)是靜止的腔丧,而應(yīng)是運動的放椰。1972年王暗,科學(xué)家提出了細(xì)胞膜的“流動鑲嵌模型"。強調(diào)了膜的流動性及蛋白質(zhì)分子在脂類分子中鑲嵌的不對稱性庄敛,因而使膜的生理功能得到了合理的解釋。這一學(xué)說也得到了廣泛的認(rèn)可科汗。
從膜研究的歷程中可以看到藻烤,科學(xué)研究的腳步始終沒有停歇,隨著研究手段的日新月異头滔,人們對細(xì)胞膜的認(rèn)識將更加深入怖亭。
顯微鏡的發(fā)明
16世紀(jì)末,一位荷蘭眼鏡商詹森( Zaccharias Janssen)和他的兒子把幾塊鏡片放進(jìn)了一個圓筒坤检,結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過圓筒看到附近的物體出奇的大兴猩,這恐怕就是現(xiàn)在的顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的前身了。不過它的結(jié)構(gòu)簡單早歇,放大倍數(shù)也不高倾芝,可以觀察-一些小昆蟲,如跳蚤等箭跳,因而有人稱它為“跳蚤鏡"晨另。這種顯微鏡是用光線照明的,屬于光學(xué)顯微鏡谱姓。
半個多世紀(jì)后借尿,1665 年英國物理學(xué)家羅伯特·虎克(Robert Hooke, 1635-1703)研制出能夠放大140倍的光學(xué)顯微鏡屉来,并用它來觀察軟木薄片路翻,發(fā)現(xiàn)了很多“小室”,他給這種結(jié)構(gòu)命名為“細(xì)胞"茄靠。盡管放大的倍數(shù)也很低茂契,但在當(dāng)時可以說是世界上最好的一架復(fù)式顯微鏡了。
荷蘭人安東尼·馮·列文虎克(1632-1723)制造的顯微鏡可以說真的讓人們大開眼界了慨绳。他自幼學(xué)習(xí)磨制眼鏡片的技術(shù)账嚎,熱衷于制造顯微鏡。他制造的顯微鏡其實就是-片凸透鏡儡蔓,而不是復(fù)合式顯微鏡郭蕉。不過,由于他的技藝精湛喂江,磨制的單片顯微鏡的放大倍數(shù)將近300倍召锈,超過了以往任何一種顯微鏡。他用這種鏡片觀看自己的牙垢获询,發(fā)現(xiàn)了許多奇形怪狀的“小人國”的居民涨岁。他驚訝地寫道:“在一個人口腔的牙垢里生活的‘ 小人國’的居民一小生物拐袜,比整個荷蘭王國的居民還多!”有人對他十分羨慕,追問著他成功的“秘訣"梢薪。列文虎克什么話也沒說蹬铺,僅向問話者伸出他的雙手一雙因 長期磨制鏡片而滿是老繭和裂紋的手。
自羅伯特·虎克發(fā)現(xiàn)細(xì)胞后,將近兩個世紀(jì)的時間秉撇,人們對動植物細(xì)胞進(jìn)行長期的研究和積累甜攀,終于在19世紀(jì)中下葉由德國植物學(xué)家施萊登和動物學(xué)家施旺創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說。細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立是細(xì)胞學(xué)發(fā)展史上重要的里程碑琐馆。恩格斯對細(xì)胞學(xué)說給予了很高的評價规阀。
電子顯微鏡簡介
電子顯微鏡是德國的科學(xué)家魯斯卡和克諾爾在1931年發(fā)明的。經(jīng)過幾十年的發(fā)展瘦麸,到今天已經(jīng)是科學(xué)家們研究工作中最常用的工具之一 了谁撼。電子顯微鏡分為鏡筒、真空系統(tǒng)和光源三部分滋饲。在鏡筒的底部是-一個電子槍厉碟,它可以發(fā)射出高速運動的電子,電子向上運動經(jīng)過一個電子透鏡匯聚后成為一 束直線屠缭,繼續(xù)向上運動碰到樣品架墨榄,我們要觀察的樣品就放在樣品架上。電子會穿過樣品勿她,同時會把樣品的樣子發(fā)散開來袄秩,向上運動到一個熒光屏上,把樣品成像在熒光屏上逢并。熒光屏的另一側(cè)有個照相機之剧,它把熒光屏上的成像記錄下來,拍成照片供科學(xué)家觀察砍聊。
由于電子運動中不能受到其他物質(zhì)的干擾背稼,所以需要真空系統(tǒng)把鏡筒內(nèi)的空氣抽去,才能保證觀察結(jié)果的準(zhǔn)確可靠玻蝌。同時,需要電源提供顯微鏡各部分工作需要的動力蟹肘。電子顯微鏡是一個大家族。它的成員有投射式電子顯微鏡俯树、掃描式電子顯微鏡帘腹、反射式電子顯微鏡和發(fā)射式電子顯微鏡。電子顯微鏡具有高分辨率的特點许饿。人的肉眼分辨能力是0.1毫米阳欲,光學(xué)顯微鏡的分辨能力是1微米,而電子顯微鏡的分辨能力可以達(dá)到0.3納米。簡單地說球化,電子顯微鏡可以把物體放大300萬倍秽晚,而光學(xué)顯微鏡最多可以放大2000倍。盡管電子顯微鏡具有這樣的高超本領(lǐng)筒愚,可它也有一定的缺點赴蝇。由于它必須在真空條件下工作,而活的生物體必須在有空氣的環(huán)境中生存巢掺,所以電子顯微鏡不能用來觀察活的生物體句伶,也就無法研究一些生活中的生命現(xiàn)象。
直到1982年址遇,IBM 的賓尼博士和蘇雷博士一起研制了掃描隧道顯微鏡。它能觀察到單個原子表面的現(xiàn)象斋竞,大大地提高了我們能觀察到的物體的范圍倔约。這種顯微鏡是目前世界上最先進(jìn)的顯微鏡了顯微鏡使人類的觀察領(lǐng)域深入到微觀世界。人類的探索能力是無限的坝初,相信未來浸剩,會有更先進(jìn)、具有更高分辨本領(lǐng)的顯微鏡問世鳄袍。