膜蛋白结晶手册(CN)
膜蛋白结晶（用于X射线结构研究）的一般实验方案
蛋白结晶学被用来产生原子分辨率的蛋白分子结构。这些结构可以提供关于蛋白的生物功能、代谢以及跟底物或者效应物（DNA、RNA、辅助因子或其他小分子、离子和其他蛋白质）间的相互作用的信息。这一技术可以应用于膜蛋白。但首先需异源表达或者从天然产物中纯化来获得膜蛋白。必须要用温和的去垢剂从脂膜中提取出膜蛋白并且纯化到稳定均一的浓度才能结晶。蛋白晶体通过X射线衍射产生目标蛋白原子分辨率的结构。下文中我们介绍一种一般的实验方案用来产生衍射水平的蛋白晶体。蛋白结晶的过程是十分易变的，获得衍射水平的晶体可能需要几周到几月的时间，有些情况下可能需要几年。
引言
概述
50年前X射线结晶学首先应用于解析肌红蛋白的结构，从那时起该技术便用来产生蛋白的原子模型向科学家提供它们的结构和功能信息。然而，直到1985年光合反应中心结构的确定才标志着人们实现了从天然产物中提取的整合膜蛋白在原子水平的结构解析。又过了十几年，异源表达的K离子通道KcsA3得到了结晶和结构解析。获得膜蛋白结构的困难主要来自于如何产生结晶一般需要的毫克级纯的单分散性的膜蛋白。此外，结晶过程中必须保证蛋白在离散折叠中和寡聚体状态下的稳定。绝大多数情况下，我们发现纯、均一和稳定的蛋白溶液成功结晶的可能性最大。从实验上看，一条有用的蛋白溶液标准是纯度>98%、均一度>95%和稳定度>95%，这种溶液未浓缩时可以在4℃下贮存2周，浓缩到结晶浓度后可以在4℃下贮存1周。通常，一个有利的结晶筛选起始点是含有2mg蛋白的符合上述标准的溶液，即200ul10mg?ml-1的蛋白溶液。本文介绍的实验方案就是为了满足这些结晶标准。
本方案首先异源表达目标蛋白，然后进行膜分离、溶解、纯化、合适结晶条件的初步确定以及改进来增加晶体的体积和质量。膜蛋白结晶的实验方案通常局限于特定的目标蛋白，尽管可能写得很详细，但并没有审视实验方案的演进，也没有
解释表达、溶解、纯化或者结晶的条件是如何得来的。相反，有些综述对膜蛋白结晶的过程作了出色的概览，但通常无法为结晶工作者提供实用的指导。我们的实验方案则意在提供足够的细节来指导实验。同时，我们想通过识别蛋白结晶道路上可能的障碍并突出克服这些障碍的优化变量让我们的实验方案能够适用于不同的蛋白体系。
应用和局限
我们的实验方案着重于大肠杆菌异源表达的膜蛋白的结晶。然而，细菌表达系统可能不适合用来表达膜蛋白，因其不能提供生产功能蛋白所需的折叠机制、翻译后修饰或者特异的脂质环境。其他的表达系统，尤其用来生产真核细胞膜蛋白的表达系统，尽管一般比E.coli系统更贵且更难操作，但更易于满足上述所需的条件。Pichia pastoris酵母、Saccharomyces cerevisiae酵母和Sf9昆虫细胞都已被用来生产X射线晶体结构分析用的膜蛋白。另外，能够悬浮培养的人胚胎肾细胞（HEK293S GnTI-）具有很大的潜力来表达真核细胞膜蛋白。不管使用何种表达系统，纯化和结晶的原则都是同样适用的。因此，本文介绍的实验方案适用于除了E.coli以外的表达系统。其他表达系统得到的膜片断应该分离出来并且实验方案应该开始于方框1中给出的去垢剂的筛选流程。
功能膜蛋白的表达和纯化对实验和结晶都是非常重要的。本实验方案产生的纯化的膜蛋白可以使用电子显微镜和NMR等方法来分析结构。此外，很多人都把纯化的膜蛋白重组入蛋白脂质体或者二维脂双层系统来进行生化和功能的研究。这些分析结果弥补了结晶的不足并给膜蛋白在隔离系统中的研究提供了机会。或者，膜片断本身可以用来进行结合分析。最后，目标蛋白的寡聚体状态、体积、形状和折叠信息可以通过分析超离心法、小角X射线散射法、SEC法和CD法等生物物理学方法来获得。
实验设计
一般设计条例获得高分辨率膜蛋白晶体的途径（图1）其实是一个反复的过程。过程中每一步得到的信息都是用来提高下一步蛋白溶液的纯度、稳定性和均一性，也为晶体生长条件的优化提供了指导。下面介绍的实验方案已被我们的结晶组成
功应用并获得了几种膜蛋白的结晶。为了让实验流程更加易懂，我们在某些部分添加了额外的标注来突出需要优化的关键变量。某些情况下还提供了其他的实验方法。关于这些方法详尽的讨论请参阅各种优秀的膜蛋白综述。
设计和克隆结构基因IMAC是蛋白纯化有效的初始步骤，因此克隆结构基因时一般带有可剪切的N端或C端poly-his标签。如果蛋白带有信号序列，应避免N端标签;因其可能会干扰蛋白的定位或者在信号序列加工的过程中被剪切掉。pET E.coli表达载体具有T7RNA聚合酶启动子并可被IPTG诱导，适用于构建表达基因。或者使用pBAD E.coli表达载体，它的诱导物是ARA，已被成功应用于产生X射线分辨率的膜蛋白。这些质粒可以编码N端或C端可剪切凝血酶的6xhis标签。有证据显示添加N端整合蛋白可以增加异源膜蛋白的表达量。比如麦芽糖结合蛋白、GST、PelB前导序列和Mistic。
表达系统E.coli是结构生物学家用来异源表达蛋白质进行X射线分析的传统方法。该方法价格低、易操作并且能够从几十升的培养基上获得毫克级的目标蛋白。而且发表的一些结构表明E.coli不仅可以用来产生原核细胞的膜蛋白也可用来产生真核细胞的膜蛋白。Miroux和Walker选择了一种能够过量表达膜蛋白的菌株来表达膜蛋白。我们实验室就是主要使用该菌株来表达膜蛋白。另外，E.coli 能够生长在各种影响蛋白异源表达质量和数量的温度和培养基条件下。比如培养温度的降低或者培养基的改变能够使表达产物从错误折叠的聚合物（包涵体）变成正确折叠并插入生物膜。
膜溶液的制备按照惯例，我们在制备蛋白溶液时会首先分离E.coli的膜片断，尽管这并不是绝对必要的，但我们强烈推荐。理想情况下，离心后细胞已经裂解并且膜组分分离开来。离心不仅能够富集膜蛋白，还能使膜跟某些降解目标蛋白的可溶蛋白分离。因为目标蛋白在膜颗粒中，所以不会随可溶组分分离掉，而可溶组分则在上清中被丢弃。
溶解为了纯化和结晶，必需用去垢剂把膜蛋白从脂膜中提取出来。大多数的表达系统都是从分离的膜组分中来提取目标蛋白。然而，对于HEK293S细胞，膜蛋白可以用去垢剂直接从完整细胞中提取。无论从分离的膜组分还是从完整细胞
中提取，目标都是产生水溶性的蛋白-去垢剂-脂质复合物（PDLC）（图2a）。特定蛋白最佳去垢剂的选择是一个经验性的过程。许多不同种类的去垢剂已被用于膜蛋白的结晶，尽管其中的一些如麦芽糖苷和葡萄糖苷比另一些更常用。大多数去垢剂都有多个长度不同的CH链，可以对PDLC的大小和稳定性进行微调。
特定去垢剂溶解膜蛋白的能力可以通过比较离心前溶解膜组分中目标蛋白的量和离心后上清中目标蛋白的量来评估。不溶于去垢剂的物质会在离心时颗粒化，上清中的物质是去垢剂溶解的蛋白，可被用来纯化、鉴定和结晶。因此，对离心前后的上清样品进行WB可以说明上清中保留（或溶解）了多少蛋白。如果大多数的目标蛋白是能够溶于去垢剂的，那么离心前后WB目标条带的信号强度应该相同（图2c）。理想的去垢剂不仅可以提取出所有的目标蛋白，而且还能维持其天然折叠构象以及形成纯化和结晶过程中保持稳定的PDC。不完全的提取方法也是可以接受的，只要被溶解的蛋白在纯化和结晶过程中能够保持稳定。
溶解所需的去垢剂浓度部分依赖于特定去垢剂的临界微团浓度（CMC），即去垢剂单体开始自我聚集形成微团。通常使用远高于CMC的浓度保证去垢剂有足够的量能够饱和和破坏脂双层并形成脂质-去垢剂微团来提取目标膜蛋白。去垢剂的浓度还依赖于所研究的蛋白系统。理想的去垢剂浓度一般都是基于实验经验的。我们在“试剂准备”部分列出了常用去垢剂的建议浓度。
没有必要在整个结晶实验过程中使用同一种去垢剂。用于溶解的去垢剂不一定就是用于纯化和结晶的去垢剂。可用长链去垢剂提取目标蛋白，而在亲和纯化的第一步时可以换用短链的去垢剂。因为长链的有助于提取到更多的蛋白，而短链的则有助于形成更加紧密的PDC进而促进结晶。此外，能够形成多种去垢剂和/或脂质组成的微团也可能是有利的。有的蛋白甚至存在于这种微团中。更多深入的关于去垢剂的讨论请参考其他文献。
固定化金属亲和层析IMAC是用于初始纯化步骤中的一种有效、相对便宜的方法。在获得膜蛋白晶体的过程中，难免要多次用到IMAC。第一步纯化后应轻微调整一下咪唑洗脱的次数以及咪唑的浓度，以提高产量和纯度。每一组分都应使用WB来监测以保证目标蛋白结合在金属亲和树脂上并且没有被永久洗脱掉。
目标膜蛋白的初始纯化过程中，IMAC纯化到的蛋白虽然纯度和产量都比较低，仍应该进行剪切和分子筛。尽管存在杂蛋白的污染或有限的蛋白量，仍可能从这些步骤中得到有价值的信息。
亲和标签的剪切通过蛋白水解剪切膜蛋白的亲和标签时有一些额外的注意事项。首先，目标蛋白周围的去垢剂微团可能阻碍蛋白酶接近剪切位点。其次，某些去垢剂的存在可能会抑制蛋白酶的活性。对于前者，可以把标签放到蛋白的另一端或者在剪切位点和目标蛋白间加入一段连接序列。对于后者，可以把推荐的蛋白酶量加大到5-10倍。或者，可以向载体中引入一个不受去垢剂影响的剪切位点。
分子排阻层析蛋白经过前两个步骤后，SEC可以对其作进一步的纯化。我们实验室结晶的膜蛋白都经过了SEC纯化（表1）。SEC还是评价目标蛋白均一度、稳定度和纯度的强大工具。层析的保留时间和形状提供了有关PDC寡聚体状态和分散度的信息（图3）。理想的情况是高斯峰比较陡，保留时间对应于正确的寡聚体质量。虽然符合这一标准的蛋白并不一定是均一的，但它仍然是一个极好的指标。寡聚体状态可以通过比较目标蛋白-去垢剂复合物的保留时间和标准分子质量样品的保留时间来推断。还需要注意一些实验细节，比如层析柱的标准样品都是一些可溶的蛋白质或者小分子，而膜蛋白则与去垢剂构成复合物因此可能增大了流体动力学半径，故得到的分子质量可能比预测的要高。
最后要注意的是层析柱的基质不要选择惰性的。PDC可能会跟基质相互作用，从而改变蛋白的保留时间。相互作用的可能是基于静电作用或者疏水作用，跟基质作用的可能是PDC的蛋白成分或者去垢剂成分。虽然盐的存在有助于减少基质与PDC的相互作用，拥有多种不同基质组成的层析柱对于克服这些困难颇有帮助。
离子交换层析IEC基于蛋白分子在特定pH下的带电状态达到分离纯化效果。跟SEC相似，IEC进一步纯化经过IMAC和剪切后的蛋白质。天然三级结构或四级结构稳定的目标蛋白其平均带电状态是单一的，因此IEC理想的洗脱峰应该是单一的一个高斯峰。IEC可被用作IMAC和SEC之后的最终纯化步骤;或者它也可以取代SEC作为纯化的第二和第三步。如果选择了后者，仍然需要向SEC柱
中注射一定量的蛋白来进一步评估蛋白的质量。
IEC也可用于浓缩蛋白样品。大量低浓度的蛋白溶液可以载入IEC柱然后洗脱得到单一的更浓的组分。此外，该步可以交换去垢剂，目标蛋白固定在树脂上的时候，可以用含有其他去垢剂的缓冲液来进行大量洗脱。
浓缩和透析为了获得成功结晶所需的超饱和溶液，需要浓缩蛋白溶液;这要在纯化之后进行。浓缩后蛋白的稳定度应该用分析分析SEC法来监测。浓缩纯的PDC 溶液时最需注意的是浓缩过程中，足够大的自由去垢剂微团会跟PDC一起保留下来。这些自由微团的积累会增加结晶试验中相分离的量，进而抑制晶体形成。
对浓缩蛋白的透析可以使缓冲液含有最少量的去垢剂以保证目标蛋白的溶解状态同时除去结晶条件多余的去垢剂。透析并不是膜蛋白结晶绝对必要的步骤。但是，考虑到蛋白浓缩过程中去垢剂微团积累的可能性，结晶前对蛋白进行透析来确定去垢剂的浓度还是比较有利的。值得注意的是不同去垢剂通过透析达到平衡的速率是各不相同的。具有极低CMC的去垢剂较具有较高CMC的去垢剂难透析。
结晶试验中的相分离纯化和结晶缓冲液中去垢剂的存在可能会给结晶带来困难。去垢剂微团从拥有足够高沉淀剂浓度的水溶液中分离的趋势会在悬滴中形成一个富含去垢剂的分离相。这种所谓的相分离现象会抑制晶体的形成或者导致试验结果的变异。这种变异会阻碍对结晶条件的优化和重复。应该努力把相分离降到最少。
有一些步骤可能会有多余的去垢剂积累在蛋白样品中。首先在SEC这一步。纯化缓冲液中的自由去垢剂微团会洗脱出一个单一的峰，尽管可能并不完全的均一。如果去垢剂微团的峰跟目标PDC的峰交叠，那么蛋白样品中会富含去垢剂进而导致更严重的相分离。很难确定有没有出现这种交叠峰，因为大多数去垢剂在蛋白的特征吸收波长处没有吸收。浓缩蛋白时也会发生自由去垢剂的积累。不管用何种浓缩方法（离心过滤设备或搅动超滤池），都有多种分子质量的截止值可供选用。为了避免去垢剂微团的浓缩，应选用能够保留目标蛋白最大的截止值。离心过滤过程中经常用移液枪轻轻吹打溶液也可以减少自由微团的积累。
稀疏矩阵筛选（SMC）如果有关目标蛋白或其相近蛋白的信息不足，可以采用悬滴蒸汽扩散技术，96孔板，每孔200-300nl。初筛的目标是为了找到一种合适的缓冲液条件以使PDC产生晶体。SMC是基于之前成功结晶的各种条件来筛选的。使用机器来分配微量悬滴可以省去很多人力劳动并且对蛋白量的需求也有所降低。除SMC外，其他更加系统的关于pH、沉淀剂类型和浓度的筛选方法也可能用到。我们用到了许多商用的筛选方法：MemStart,MemSys, MemGold, CP-Custom-IV and the Classics, PEGs, PEGsII,MbClass and MbClass II Suites. MemStart and MemSys各包含48种条件，可以合并为一个96种条件的筛选方法。MemStart是一种SMC，而MemSys是一种系统研究pH、盐浓度/类型、沉淀剂浓度/类型的方法。MemGold是一种96孔筛选法，它基于之前成功结晶X 射线分辨率α螺旋的膜蛋白的各种条件。除Classics外的筛选方法都非常偏好PEG沉淀剂，PEG是目前膜蛋白结晶中最成功的沉淀剂。关于pH、盐和沉淀剂对结晶的影响的文献几乎随处可见。
格栅筛选（GS）尽管可以从几百纳升的悬滴中得到X射线分辨率的晶体，但我们发现多数情况下还是有必要把初始点晶成功点换成微升级的悬滴。为了重复SMC得到的成功点，有必要进行广泛格栅筛选，以优化pH、沉淀剂浓度和盐浓度。这是因为悬滴的大小会影响混合、蒸发扩散和结晶的动力学常数。
初始点晶成功点再现后，应该缩小pH、沉淀剂浓度和盐浓度的梯度来进行GS （图4b）。设计筛选的广度是为了检验初始成功点周围的各个点，增加微升级成功点的再现率。图4意在说明GS这一概念。实际的优化梯度和广度可由结晶人员酌情定之。该步的目的是改进点晶液的条件（状态），尽量降低成核作用并增加晶体的体积和质量。广泛GS得到的信息应用来指导筛选的重点变量。对降低成核作用并增加晶体的体积和质量有较大影响的变量应试验不同的值来筛选;而影响较小的变量应该作为常量或者从点晶液中除去。向点晶液中引入跟蛋白缓冲液浓度相近的去垢剂或甘油有助于悬滴中蛋白的稳定和点晶液条件的改进，虽然这并不总是必要的。比如，点晶液中若含有40mM的OG及由OG提取的同样浓度的PDC将利于减少悬滴的非晶形沉降。
添加剂当单独使用GS无法产生X射线分辨率的晶体时，添加剂筛选法可助于
提高衍射极限。为了保留样品，我们一般在纳升水平上进行添加剂筛选法，使用机器分配溶液。以下来自Hampton Research的筛选法都是96孔的：the Additive Screen, Detergent Screen and Silver Bullets screen。某些情况下向点晶液中加入特定脂质能够提高衍射极限。一旦发现了合适的添加剂，要用微升水平上的GS 来优化点晶液的条件。
选择一种冷冻保护剂如果要在冷冻条件下收集数据，选择一种合适的冷冻保护剂是必要的。某些情况下，悬滴本身可能含有足够浓度的沉淀剂（如PEG400）或添加剂（如甘油），这些物质就可作为冷冻保护剂。其他情况下有关冷冻保护剂的选择和评估具体请参阅别的文献。
提高晶体品质要获得X射线水平的晶体可能需结过多步的优化。除了本实验方案和图6中介绍的步骤外，我们经常对晶体进行处理来提高衍射分辨率。还可以通过有限酶解、用抗体共结晶、截短目标基因或者使用物种同源蛋白来提高晶体质量和分辨率。只有当本文介绍的实验方案无效时我们才会使用这些方法。
值得注意的是，除了悬滴蒸汽扩散法外还有很多结晶技术可以用来筛选或者优化结晶条件。脂质立方相法、坐滴蒸汽扩散法和油性条件下结晶法（如微批量结晶法）都已成功获得了用于结构解析的膜蛋白晶体。毛细管反向扩散法和微液体芯片法也得到了关注。
材料
试剂
仪器设备
试剂配制
仪器设置
实验流程
用E.coli表达目标蛋白用时2-3天
1| 用包含目标基因的载体转化E.coli OverExpress C43(DE3)(电穿孔或热击)。向LB琼脂板中加入合适抗生素，涂板转化细胞。37℃过夜。
2| 挑取单一菌落接入适当体积的LB摇瓶中。置于培养箱或摇床中过夜，37℃，225rpm。
3| 将前一步10-30ml的LB接入一升的LB中，并加入合适的抗生素。
4| 置于摇床上培养，37℃，175-225rpm，直到600nm的OD值达到0.4-0.6. 5| 加入最终浓度为1mM的IPTG诱导目标蛋白的表达。继续培养3-5小时。
6| 把菌液吸入离心管，离心收集菌体，4℃，5000g，15min。
7| 弃上清，用洗涤缓冲液重悬沉淀，每升菌液得到的沉淀用50ml的缓冲液。8| 离心收集菌体，4℃，5000g，15min。离心前称取离心管的重量。
9| 弃上清。记录沉淀的重量。
备注该步得到的菌体可以冷冻储存在-80℃，但我们建议继续下一步。因为冻存可能会降低蛋白品质，并且不同蛋白的冻存条件也是基于实验经验的。
膜溶液的制备用时4小时
10| 如果菌体不是冻存的，继续下一步。如果是，则要在冰上熔化。
关键步骤该部分所有步骤都应在冰上或4℃的环境下进行，所有缓冲液应维持在4℃。
11| 重悬熔化的菌体，每克菌体用5ml细胞裂解缓冲液。4℃下用磁力搅拌棒重悬均匀。
12| 重悬液通过EmulsiFlex-C5or C3microfluidizer3-5次，压力为10000-15000psi。设备应置于4℃水浴箱中，循环冷却。取10ul裂解液储存在4℃，以用于SDS-PAGE分析。
13| 离心，4℃，15000g，30min，沉淀未裂解的细胞和细胞残骸。
14| 把上清移入干净、冰上预冷的超离管中，注意不要搅动沉淀。取10ul上清4℃储存以作SDS-PAGE。
15| 为了沉淀膜组分，离心上步得到的上清，4℃，200000g，2h，去上清。离心前称管重，离心后除去上清记录沉淀的重量。
16| 每克膜组分沉淀加入1ml膜重悬缓冲液。使用画笔有助于膜组分的重悬。磁
力搅拌有助于使悬浮液均匀。如何选用适当的去垢剂溶解膜蛋白请参考方框1。
备注重悬的膜组分可以储存在-80℃，也可马上进行溶解。
溶解用时4-24h
17| 冰上熔化冻存的膜沉淀。
关键步骤该部分所有步骤都应在冰上或4℃的环境下进行，所有缓冲液应维持在4℃。
18| 用方框1中确定的溶解缓冲液重悬膜沉淀至适当浓度。使用画笔有助于膜组分的重悬。磁力搅拌有助于使悬浮液均匀。
19| 转移溶解液到一个干净预冷的烧杯中，置于冷冻室中4℃下磁力搅拌12-18h。取10ul用于SDS-PAGE。溶解需要的时间可能远比给出的少，如果使用适当的去垢剂溶解时间可减少到1小时。
20| 转移溶解液到一个干净预冷的超离管中，离心沉淀未被溶解的物质，4℃，200000g，2h。
21| 小心把上清移入干净预冷的50ml的Falcon管中，取10ul上清存于4℃以作SDS-PAGE。
镍柱亲和纯化用时3-4h
22| 按厂商说明准备适当量的Ni-NTA琼脂糖树脂。该部分所有步骤都应在4℃下进行，所有缓冲液4℃预冷。在280nm处监测洗脱剂。
23| 把第20步得到的上清载入平衡好的Ni柱上。收集并保存流出液。取10ul4℃保存以用于SDS-PAGE。流出液应该不会含有目标蛋白，但应使用Coomassie 胶和WB确认。
24| 使用无镍缓冲液洗涤Ni柱直到280nm处的信号回到基线附近。
25| 用10mM咪唑洗涤Ni柱直到280nm处的信号回到基线附近。取10ul洗脱液4℃储存以作SDS-PAGE。
26| 选做：使用无镍缓冲液洗涤Ni柱直到280nm处的信号回到基线附近。
27| 用25mM咪唑洗涤Ni柱直到280nm处的信号回到基线附近。取10ul洗脱液4℃储存以作SDS-PAGE。
28| 选做：使用无镍缓冲液洗涤Ni柱直到280nm处的信号回到基线附近。
29| 用40mM咪唑洗涤Ni柱直到280nm处的信号回到基线附近。取10ul洗脱
液4℃储存以作SDS-PAGE。
30| 选做：使用无镍缓冲液洗涤Ni柱直到280nm处的信号回到基线附近。
31| 降低洗涤速率以尽量减少目标蛋白的洗出。
32| 用300mM咪唑洗涤Ni柱，收集色谱图峰值处对应的流出液。取10ul洗脱液4℃储存以作SDS-PAGE。
咪唑的去除用时30min
33| 按厂商说明平衡Econo-Pac10DG一次性色谱柱。该步比较耗时，可以在亲和层析时开始。34| 向Econo-Pac10DG柱中加入3ml第32步得到的洗脱液。
35| 用4ml分子筛缓冲液洗脱蛋白。取10ul洗脱液4℃储存以作SDS-PAGE。
36| 作吸收光谱，用280nm处的吸收值确定蛋白产量。
亲和标签的剪切用时12-20h
37| 向每mg蛋白中加入4个单位的凝血酶。
38| 4℃水浴12-18小时或过夜。剪接可能不需过夜，最少时间可通过跑胶确定。
39| 水浴结束时，取10ul样品4℃储存以作SDS-PAGE。
40| 按厂商说明平衡适量的benzamidine sepharose6B resin
41| 将剪切后的溶液通过benzamidine sepharose6B resin以去除蛋白酶。取10ul 样品4℃储存以作SDS-PAGE。
42| 跑两块平行胶，SDS-PAGE4-20%（wt/vol）Tris-Glycine。加入第12、14、19、21、23、25、27、29、32、35、39和41步收集的样品。一块用于Coomassie 染色，一块用于WB。
分子排阻层析用时2-8h
43| 按厂商说明平衡胶柱。
44| 离心稀释的样品（~250mg?ml-1），4℃，>10000g，10min。取上清。
关键步骤离心不充分的样品可能会残留聚集或沉淀的蛋白，注入色谱柱后导致堵塞，增大反压。
45| 向凝胶过滤柱中注入大约150-200ug的稀释样品，监测280nm处的OD值，收集洗脱液，每管0.5-1ml。
46| 跑胶确定哪个峰包含目标蛋白。
47| 注入剩下的样品并监测，收集。可能需要分多次注射。每次注入尽可能大量的样品，同时保证目标蛋白峰不跟杂蛋白峰交叠。
48| 把包含目标蛋白的洗脱液合并在一起，其中的大部分将进行第49步来结晶。一部分将按方框2来鉴定。
结晶样品的制备用时1d
49| 将第48步得到的样品浓缩至10mg?ml-1，可以使用either an Amicon tangential-flow spin filter or an Amicon stirred cell concentrator。
关键步骤对于旋转过滤，浓缩过程中应多次轻轻吹打样品以减少自由去垢剂微团的积累。
50| 留出200ul蛋白样品用SEC鉴定（方框2）。
51| 将余下的样品移入合适透析装置中，将透析袋放入含有1LSE缓冲液的烧杯中，磁力轻轻搅拌，4℃，24h。
52| 将透析袋中的蛋白移入一个干净预冷的ep管中。
53| 测量样品在280nm处的OD值，确定样品浓度。
54| 马上进行结晶前，微型超离去除聚沉的蛋白或颗粒，4℃，75000g，10min。
55| 将上清移入一个干净、预冷的ep管中。
nl水平上进行结晶条件筛选用时1-2h准备；数周或数月得到结果。
疑难解答
中空纤维超滤膜装置说明书
中空纤维超滤膜装置 使用说明书 济宁市鲁源水处理有限公司
一、超滤工作原理 超滤膜工作原理 超滤是一种膜分离技术，是以膜两侧压力差为驱动力，机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程。超滤的过滤孔径在0.002?0.1μm，截留分子量在30000?100000 道尔顿。过滤时小分子溶质和溶剂可以透过膜的微孔，而大分子溶质不能透过，被截留在膜的一边，从而实现物质的分离。 二、超滤的特点及主要技术指标 1、超滤的特点 ⑴膜的化学材料 UFIA（B）系列超滤膜组件的膜材质为亲水性聚醚砜，这种材质化学稳定性优异，强度高，亲水性好，耐污染性强，耐酸碱性范围PH2?13。 ⑵膜微孔结构和孔径UFIA（B）系列超滤膜的中空断面为海绵状多孔结构，内表面为致密的分离层，外表面为支撑层。这种结构使得超滤
产水水质更优。膜的截留分子量为50000 道尔顿。 中空纤维超滤膜电镜照片 ⑶超滤膜组件结构 中空纤维超滤膜组件有内压式和外压式两种操作方式，外压式的进水流道是膜丝之间，内压式的进水流道是中空纤维内腔，UFIA（B）系列膜组件为内压式超滤膜。 2、膜天超滤的主要技术指标 ⑴、材质：聚醚砜 ⑵、工作压力：≤0.25MPａ ⑶、工作温度：≤45℃ ⑷、pH 范围：2～13 ⑸、操作模式：内压式 ⑹、最大进水压力：≤0.3 MPａ ⑺、最大跨膜压差：≤0.15 MPａ ⑻、最大反洗压力：≤0.2 MPａ
⑼、反洗水通量：100~150L/m2h ⑽、化学清洗试剂：柠檬酸，氢氧化钠，次氯酸钠 3、超滤进水水质要求 为防止不良水质进入超滤膜组件而对膜组件产生严重污堵，对进入超滤膜组件的水应满足以下要求： ⑴、浊度：≤10NTU ⑵、颗粒物直径：＜0.5mm ⑶、铁离子：＜0.5mg/L ⑷、CODcr：＜20mg/L ⑸、pH 范围：2?13 ⑹、有机溶剂：不得含有醇、酮、苯等有机溶剂 ⑺、瞬时余氯耐受量：300ppm 注： ①当水中含油、有机物、氧化性物质（余氯、O3、H2O2 等）、表面活性剂、消泡剂时，请与我公司技术支持部联系，在技术工程师指导下使用。 ②当系统预处理中采用絮凝工艺，要进行杯试并严格控制絮凝剂量，絮凝剂量过多或过少都将对膜产生污染影响膜的透水通量。 ③进水有藻类、微生物时，要加入15?50mg/l 杀菌剂，防止藻类或微生物滋生和污染膜。 三、一般超滤系统的设计 1 超滤系统配置
细胞膜蛋白质
膜结构中含有蛋白质早已证实，但有兴趣的问题是膜中蛋白质究以何种形式存在。70年代以前，多数人主张蛋白质是平铺在脂质双分子层的内外两侧，后来证明，蛋白质分子是以а-螺旋或球形结构分散镶嵌在膜的脂质双分子层中。膜蛋白质主要以两种形式同膜脂质相结合：有些蛋白质以其肽链中带电的氨基酸或基团，与两侧的脂质极性基团相互吸引，使蛋白质分子像是附着在膜的表面。这称为表面蛋白质；有些蛋白质分子的肽链则可以一次或反复多次贯穿整个脂质双分子层，两端露出在膜的两侧，这称为结合蛋白质。在用分子生物学技术确定了一个蛋白质分子或其中亚单位的一级结构、即肽链中不同氨基酸的排列顺序后，发现所有结合蛋白质的肽链中都有一个或数个主要由20-30个疏水性氨基酸组成的片段。这些氨基酸又由于所含基团之间的吸引而形成а-螺旋，即这段肽链沿一条轴线盘旋，形成每一圈约含3.6个氨基酸残基的螺旋，螺旋的长度大致相当于膜的厚度，因而推测这些疏水的а螺旋可能就是肽链贯穿膜的部分，它的疏水性正好同膜内疏水性烃基相吸引。这样，肽链中有几个疏水性а-螺旋，就可能几次贯穿膜结构；相邻的а-螺旋则以位于膜外侧和内侧的不同长度的直肽链连接。膜结构中的蛋白质，具有不同的分子结构和功能。生物膜所具有的各种功能，在很大程度上决定于膜所含的蛋白质；细胞和周围环境之间的物质、能量和信息交换，大都与细胞膜上的蛋白质分子有关。由于脂质分子层是液态的，镶嵌在脂质层中的蛋白质是可移动的，即蛋白质分子可以在膜脂分子间横向漂浮移位；不同细胞膜中的不同蛋白质分子的移动和所在位置，存在着精细的调控机制。例如，骨骼肌细胞膜中与神经肌肉间信息传递有关的通道蛋白质分子，通常都集中在肌细胞膜与神经未梢分布相对应的那些部分；而在肾小管和消化管上皮细胞，与管腔相对的膜和其余部分的膜中所含的蛋白质种类大不相同，说明各种功能蛋白质分子并不都能在所在的细胞膜中自由移动和随机分布，而实际存在着的有区域特性的分布，显然同蛋白质完成其特殊功能有关。膜内侧的细胞骨架可能对某种蛋白质分子局限在膜的某一特殊部分起着重要作用。
UF操作手册
中空纤维超滤装置操作维护手册 1、超滤工作原理 中空纤维超滤膜分离技术是一种广泛应用于溶液和气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。它利用具有选择透过能力的薄膜做分离介质，膜壁密布微孔，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而较大分子的溶质被膜截留，从而达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质被膜壁阻隔，随浓缩液流出膜组件，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。 中空纤维膜是分离膜的一种重要形式。在单位体积膜组件中，中空纤维膜的有效膜面积最大，过滤分离效率高，容易清洗，结构简单，操作方便，在生产过程中不产生二次污染。该结构是中空纤维膜结构，由纤维挤压形成。这种纤维具有非对称结构且细如发丝。数百万支纤维形成一束，将等长的多孔塑料管插入束中作给水分布器。纤维束两端用环氧树脂封装，一头密闭，一头开口形成产水流道。 中空纤维膜采用进口聚砜材质膜元件，外压式结构，化学稳定性优越,耐氧化剂能力强,亲水性好,污堵后容易清洗恢复。原水经前级过滤后进入中空纤维膜元件，产水由中空纤维膜中心出水孔流出，浓水流出,同时带走膜表面的污染物。 超滤组件选用湖州东洋水处理设备有限公司生产的CZW-1614A中空纤维膜元件，该膜元件属外压型超滤膜，具有结构紧凑，产水量特别大，操作压力低，耐余氯侵蚀性好，适用PH范围广的优点。 超滤膜元件为PS材质，在水质处理过程中无相变，体积小，易于实行编程自控，适应范围广，无环境污染等优点。超滤膜组件规格为：φ160×1380，截留分子量50000，单根实际产水流量≥5000l/h、25℃，设计产水流量≥1200l/h、25℃。回收率为80-90%。 中空超滤装置性能指标 表1
中空纤维超滤膜设备使用说明书
中空纤维超滤膜设备使用说明 1、设备进入厂房内，平稳安装后，在原水泵进水口上接入水源，在纯水出口处、废水排放处连接出水管道，然后把配电箱的主线接入电源，为安全起见，在增压泵底角螺丝处接入地线。 2、电源接通后检查原水泵、增压泵是否能够正常工作。 3、打开原水泵反复冲洗多介质过滤器，直到多介质过滤器内的水流变清，然后冲洗活性炭过滤器，直到活性炭过滤器内的水流变清，然后关闭活性炭过滤器的控制阀门，预处理部分冲洗完毕。 4、启动原水泵让水流通过预处理系统进入精密过滤器，打开精密过滤器上的排气阀，把空气排出后关闭排气阀，启动增压泵让水流进入超滤系统，调节阀完全打开，反复冲洗超滤膜，30分钟后超滤系统冲洗完毕。 设备工作操作说明 1、打开水源，启动原水泵、增压泵，然后调节控制阀把纯水流量调节到额定状态，纯水流量与废水流量请参照流量计。 2、设备工作时若原水供应不足，设备电路进入自动保护状况，设备停止工作。停水状态下不得强行启动增压泵。 3、操作结束后，首先关闭增压泵，再关闭原水泵，然后关闭水源，最后切断电源。 设备保养说明 1、经常检查原水泵、增压泵、断水保护器、供电系统是否完好。 2、精密过滤器内的溶喷滤芯需要经常洗涤，定期更换。 3、原水水质的优劣程度，纯水产量的大小直接影响超滤膜的使用寿命，为保证超滤膜正常工作，需要对超滤膜进行定期维护，此项工作必须由专业人员或在专业人员的授意下完成，非专业人员或未征得专业人员授意不得擅自清洗、拆卸、对超滤膜进行随意处理。如若
非经本厂专业人员授意，随意拆卸原水泵、增压泵、断水保护、超滤系统等主机主要部件，造成损坏的，本厂概不负责。 4、设备闲置时，必须断水断电，放净设备内所有积水，设备不得在高温与零下温度的环境内放置。 超滤膜产品的性能 中空纤维超滤膜是一种半透膜，采用化纤性良好的聚砜材料，运用相转换法制成，分离精度介于微滤和纳滤之间，是通过筛分原理分离，截留分子量1000-100000Dalton可选，适应于大分子物质与小分子物质分离、浓缩和纯化过程。 超滤膜的产品特点 采用“干态”保存，保存期长达18个月； 采用高压成膜，硬度高、易清洗，进水方式为内压式； 具有精度高、出水量稳定、不易堵塞等特点。 超滤膜广泛应用于 反渗透装置的前处理； 饮料、自来水、矿泉水行业净化除菌浓缩； 乳品、生物制药行业的分离与提纯； 生活污水及工业废水的处理； 油田回注水的净化； 冷却水的回用处理以及需要水进一步净化的其他工业应用。 超滤膜的使用说明 1、器件在使用前，须冲净保护剂，必要时应结合系统重新进行杀菌； 2、冲净保护剂或杀菌液后，用纯水或超滤水清洗、直至清洗干净、然后投入使用； 3、杀菌：用杀菌液注入器件内，先循环后浸泡1小时左右，然
中空纤维超滤膜组件设计要点,CA
MOTIAN Hollow Fiber UF Membrane Module and Device 中空纤维超滤膜组件及装置 山东招远膜天集团有限公司 SHANDONG ZHAOYUAN MOTIAN GROUP CO.，LTD
公司地址：山东省招远市温泉路132号 TEL：+86-535-8118510 +86-535-8118511 FAX：+86-535-8112404 https://www.360docs.net/doc/c86288608.html, E-mail:motian@https://www.360docs.net/doc/c86288608.html, 超滤膜技术是一种以筛分为分离原理，以压力为推动力，实现机械分离的膜分离过程，它广泛应用于物质的分离、浓缩和提纯。 中空纤维超滤膜是以高分子材料采用特殊工艺制成的不对称半透膜。它呈中空毛细管状（或中空纤维状），管壁密布微孔，在压力的作用下，原液在膜内或膜外流动，其中的溶剂或小分子可以透过膜，经过收集而成为超滤液，而其中的大分子物质（蛋白质、各类酶、核酸、多糖等）以及胶体粒子（乳胶、微粒子）、细菌等被截留在膜外，被循环流动的原液带走而成为浓缩液，从而达到物质的分离、浓缩和提纯的目的。 采用超滤膜来实现物质的分离、浓缩和提纯具有以下显著特点： a、超滤过程无相态转化，常温操作，节约能源，对分离物不产生任何污染。对热敏性物质（如生物制品、菌体、蛋白质等）的分离尤为适宜。 b、超滤膜耐化学药品侵蚀，PH适应范围广。 c、超滤分离过程简单、操作运转简便、维护费用少、清洗简单。 d、中空纤维超滤膜装填密度大、有效膜面积最大，超滤分离过程简单。 膜分离技术以其节能效果显著、设备简单、操作方便、容易控制而受到广大用户的普遍欢迎。选择适当的膜分离过程，可替代鼓式真空过滤、板框压滤、离心分离、溶媒抽提、吸附、再生、絮凝、共聚、沉淀、蒸发等多种传统的分离与过滤方法。 专家预言，在本世纪，膜技术以及膜技术与其它技术的集成技术将在很大程度上取代目前采用的传统分离技术，达到节能降耗、提高产品质量的目的，极大地推动人类科学技术的进步，促进社会发展。膜技术的应用将广泛涉及到化学工业、石油与石油化工、生物化工、环境工程、冶金、食品、电子、医药、医疗等诸多行业。选用膜分离技术是您的低
细胞膜及其表面123节答案
第五章细胞膜及其表面 （第1-3节） 一、填空 A-五-1.细胞膜的最显著特性是不对称性和流动性。 A-五-2.生物膜脂在正常生理温度下以液晶态存在，随着温度的上升或下降可发生状态的改变，这种变化称相变。 A-五-3. 生物膜的化学组成主要有膜脂、膜蛋白、膜糖。 A-五-4.动物细胞连接有封闭连接、锚定连接、通讯连接__等几类，其中通讯连接具有细胞通讯作用。 A-五-5.按照膜蛋白与膜脂的结合方式以及膜蛋白存在的位置，可分为膜内在蛋白、膜周边蛋白、脂锚定蛋白三种。 B-五-6.在正常生理温度下，膜脂呈液晶态，具有一定的流动性，影响膜脂流动性的因素中，脂肪酸链的饱和程度越高，膜脂的流动性越小（大或小）。 B-五-7.细胞膜中所含有的主要脂类为磷脂、胆固醇、糖脂，它们都是双亲性分子。 B-五-8. 质膜中磷脂、胆固醇和糖脂等成分是具有双亲性的分子。 C-五-9.真核细胞膜中有四种主要的磷脂分子：磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺和鞘磷脂。C-五-10.膜脂的分子运动方式包括：旋转运动、侧向扩散运动、 内、外层翻转运动和弯曲运动。
C-五-11.点状桥粒的主要结构包括：①__桥粒斑__； ②____钙黏蛋白___；③__中间丝___。 D-五-12.改变溶液温度或离子强度就可以从细胞膜上分离下来的膜蛋白是膜周边蛋白，用去垢剂处理才能从细胞膜上分离下来的膜蛋白是膜内在蛋白。 二、选择题 （一）单项选择题 A-五-1.生物膜的主要化学成分是（ C ）。 A 蛋白质和水 B 蛋白质和糖类 C 蛋白质和脂类 D 脂类和糖类 A-五-2.膜脂中最多的是（ C ）。 A 脂肪 B 糖脂 C 磷脂 D 胆固醇 ?A-五-3. 下列哪种结构不是单位膜（ C ）。 A 细胞膜 B 内质网膜 C 细胞外被 D 线粒体外膜 A-五-4.细胞膜性结构在电镜下都呈现出较为一致的三层结构，即内外两层电子致密层中夹一层疏松层，称为（ C ）。 A 生物膜 B 质膜 C 单位膜 D 板块模型 A-五-5. 下列关于细胞膜的叙述哪项有误（ D ） A 镶嵌蛋白以各种形式镶嵌于脂质双分子层 B 含胆固醇 C 含糖脂 D外周蛋白在外表面 A-五-6.磷脂分子在细胞膜中的排列规律是（ A ） A 极性头部朝向膜的内、外两侧，疏水尾部朝向膜的中央 B 极性头部朝向膜的外侧，疏水尾部朝向膜的内侧 C 极性头部朝向膜的内侧，疏水尾部朝向膜的外侧 D 极性头部朝向膜的中央，疏水尾部朝向膜的内、外两侧 A-五-7.生物膜是指（ D ） A 单位膜 B 蛋白质和脂质二维排列构成的液晶态膜
中空纤维超滤膜应用指南
中空纤维超滤膜应用指南 一、超滤的基本概述 超滤是一种将溶液进行净化、分离或浓缩的膜透过法分离技术。20多年来发展迅速，已成为膜分离领域中最为广泛应用的品种之一。其应用面非常广泛，小至家用净水器，大到现代工业生产，从普通民用到高新技术领域都有不同规模的应用，甚至于在环境保护方面也有极大的使用潜力，超滤是一种最有发展前途的膜法分离技术。 二、超滤膜组件的基本类型 目前，工业上常用的超滤膜器件主要有下列五种类型：板框式、园管式、螺旋卷式、中空纤维式、毛细管式，其主要特征列于下表。 各种基本类型膜均有不同的适用性，在工业上应用最为广泛的是中空纤维式，特别是在净化、分离的应用中。而在粘度较高的溶液净化、分离、浓缩过程中，则板框式或园管式有更大的适用性。
三、超滤膜的超滤特性 在膜分离技术范畴内，分离精度自反渗透至微滤过滤范围的连续谱图中可见，超滤介于纳滤与微滤之间。 膜过滤谱图 超滤的定义域为截留分子量500～500000左右，相应膜孔径大小的近似值为0.002μ～0.1μ。截留分子量与膜孔径两者尚无对应关系。简单的理解，超滤膜如同筛子，在一定压力（0.1～0.6MPa）下，允许溶剂和小于膜孔径的溶质透过，而阻止大于孔径的溶质通过，以完成溶液
的净化、分离和浓缩。 超滤过程有如下特点： （1）超滤过程无相际变化，可以在常温及低压下进行分离，因而能耗低，约为蒸发法与冷冻法的1/2～1/5； （2）设备体积小，结构简单，故投资费用低，易于实施； （3）超滤分离过程只是简单的加压输送液体，工艺流程简单，易于操作管理； （4）溶液在分离、浓缩过程中不发生质的变化，因而适合于保味及热敏性溶液的处理； （5）适合于从稀溶液中分离微量贵重大分子物质的回收和低浓度大分子物质的回收； （6）能将不同分子量的物质分级分离； （7）超滤膜是由高分子聚合物制成均匀的连续体，在使用过程中无任何杂质的脱落，保证被处理溶液的纯净。 由以上分离特性可知，超滤的应用范围很广，但归根到底，主要应用于溶液的净化、分离和浓缩。 四、超滤技术的特性参数 超滤技术特性参数主要指分离透过性能： （1）透水速率（超滤速率）： 在一定工作压力、温度下，单位面积（在研究领域中）或单个组件
细胞膜的研究发展
（1）膜脂 磷脂、胆固醇、糖脂，每个动物细胞质膜上约有109个脂分子，即每平方微米的质膜上约有5x106个脂分子。 （2）膜蛋白 细胞膜蛋白质（包括酶）膜蛋白质主要以两种形式同膜脂质相结合：分内在蛋白和外在蛋白两种。内在蛋白以疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合，两端带有极性，贯穿膜的内外；外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。如载体、特异受体、酶、表面抗原。占20%～30%的表面蛋白质（外周蛋白质）以带电的氨基酸或基团——极性基团与膜两侧的脂质结合；占70%～80%的结合蛋白质（内在蛋白质）通过一个或几个疏水的α-螺旋（20～30个疏水氨基酸吸收而形成，每圈3.6个氨基酸残基，相当于膜厚度。相邻的α-螺旋以膜内、外两侧直链肽连接）即膜内疏水羟基与脂质分子结合。理论上，镶嵌在脂质层中的蛋白质是可以横向漂浮移位的，因而该是随机分布的；可实际存在着的有区域性的分布；（这可能与膜内侧的细胞骨架存在对某种蛋白质分子局限作用有关），以实现其特殊的功能：细胞与环境的物质、能量和信息交换等。（Frye和Edidin1970年用发红光的碱性芯香红标记人细胞同用发绿光荧光素标记膜蛋白抗体标记离体培养的小鼠细胞一起培养，然后使它们融合，从各自分布，经过37℃40min后变为均匀分布。光致漂白荧光恢复法，微区监测） 细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter），能够与特定溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧，载体蛋白有的需要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的则不需要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。通道蛋白与与所转运物质的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定的溶质通过，所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。 （3）膜糖 膜糖和糖衣：糖蛋白、糖脂 细胞膜糖类主要是一些寡糖链和多糖链，它们都以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂和糖蛋白；这些糖链绝大多数是裸露在膜的外面（非细胞质）一侧的。（多糖-蛋白质复合物，细胞外壳cell coat）单糖排序上的特异性作为细胞或蛋白质的“标志、天线”—抗原决定簇（可识别，与递质、激素等结合。ABO血型物质即鞘氨醇上寡糖链不同。131AA+100糖残基）。 细胞膜的基本特征与功能 细胞膜把细胞包裹起来，使细胞能够保持相对的稳定性,维持正常的生命活动。此外，细胞所必需的养分的吸收和代谢产物的排出都要通过细胞膜。所以，细胞膜的这种选择性的让某些分子进入或排出细胞的特性，叫做选择渗透性。这是细胞膜最基本的一种功能。如果细胞丧失了这种功能，细胞就会死亡.。
中空纤维膜安全使用注意
中空纤维超滤膜在使用中应注意事项： A、过滤系统要定期灭菌。超滤膜可以截留细菌，但不可以杀死细菌，截留率再好的超滤膜也不能长期保证干净区不长一个细菌，有细菌就可能大量繁殖。直接影响到透过水质，譬如有的矿泉水成品中出现半透明丝状白色絮状的霉菌团，主要是系统被霉菌污染所致。因此，必须定期对周转环境及过滤系统进行定期灭菌，灭菌的操作周期因供给原水的水质情况而定，对于城市普通自来水而言，夏季7～10天，冬季30～40天，春秋季20～30天。地表水作为供给水源时，灭菌周期更短。灭菌药品可用500～1000mg/L次氯酸钠溶液或1%过氧化氢水溶液循环流或浸泡约半小时即可。 B、由于每根超滤组件在出厂前加入保护液，使用前要彻底冲洗组件中的保护液。先用低压（0.1MPa）给水冲洗1小时，然后再用高压（0.2MPa）给水冲洗1小时，无论低压还是高压冲洗时，系统的产水排放阀均应全部打开。在使用产水时，应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。 C、超滤组件要轻拿轻放，并注意保护。由于超滤组件是精密器材，所以在使用安装时要小心，要轻拿轻放，更不能甩坏。组件若停用，要先用清水冲洗干净后，加0.5%甲醛水溶液进行消毒灭菌，并密封好。如冬天组件还要进行防冻处理，否则组件可能报废。 中空纤维帘式膜组件Products(膜天膜) 工作原理： 中空纤维帘式膜过滤是一个压力驱动的膜分离过程，它能够将颗粒物质从流体及溶解组份中分离出来。对于胶体、淤泥、藻类、隐孢子虫、贾地鞭毛虫、大肠杆菌、细菌和大多数病毒等具有很高的去除率，产水方式为负压吸抽或重力静压出水。 膜组件规格与参数: 规格 FP-A1 FP-A215 FP-A4 过滤方式负压或者重力静压 材质聚偏氟乙烯 膜特性亲水非对称膜 粘接材料环氧树脂 接口材料工程塑料ABS 膜面积12.5m220m225m2孔径0.10μm 使用完整性检测压0.1MPa
中空纤维浸没式膜组件技术手册资料讲解
1. 说明 在使用膜组件之前，请您认真阅读本技术手册。 2.膜组件简介 近几年来，由于水资源的短缺以及严重的水污染问题，膜独特的分离技术脱颖而出。膜设备分离占地空间小，操作方便，能耗小，分离效率高且出水水质好，因而在许多领域得到广泛应用。 中空纤维超滤膜及微滤膜是以优质的聚偏氟乙烯（PVDF）为原材料，采用先进的技术及精密的生产设备，在严格的工艺条件下生产制造而成。膜组件主要有柱式和帘式两种形式不同规格的产品。 PVDF膜组件更因其独特的抗氧化性，易清洗的特点，在污水处理、中水回用、自来水净化方面可广泛应用。我们生产的膜组件强度高，水通量大，产水水质好，抗污染性强，产水量稳定，适用的水质范围宽。产品使用寿命长，性价比高。 3. 膜生物反应器（MBR） 膜生物反应器（MBR）是把膜分离技术与生物技术相结合的新型污水处理高新技术。也就是把膜处理工艺与传统的活性污泥法相结合，用膜组件代替传统活性污泥法中的二沉池，利用膜的高效截留作用，进行固液分离，从而构成里膜生物反应器污水处理工艺。 这是一种新型高效的污水处理工艺。在污水处理领域已备受瞩目，被认为是21世纪世界上最有发展的高新技术之一。经MBR处理后的污水可以直接回用。出水水质良好且稳定，不仅能够完全去除悬浮物，并且可以去除几乎所有的细菌与病毒，产水浊度接近于零，对主要污染物的去除率很高，节流
减排，实现了污水资源化。因此，膜生物反应器在世界污水处理领域越来越得到广泛应用。 3.1 MBR的优势 1：高效的固液分离技术，使分离效果远好于普通的二次沉淀池，能够完全去除产水中的悬浮物，产水浊度接近于零，产水水质良好且稳定。产水可以直接回用。 2：由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一，大幅减小占地面积，并节省土建资源。 3：生物处理单元的污泥浓度高，泥龄厂，从而大大提高了难降解的有机物的降解效率。同时，由于活性污泥的吸附作用，使主要污染物（COD）的去除率可达90%以上。 4：由于膜的截留作用，硝化细菌被完全截留在生物反应器内，并且繁殖，增强了系统的硝化能力，提高了氮、磷等污染物的去处。 5：反应器在低有机负荷率情况下运行，剩余活性污泥量远低于传统工艺法的活性污泥量，无污泥膨胀，降低了对剩余污泥的处置费用。 6：系统实现自动控制（PLC），操作管理方便，噪音小。 3.2 MBR的应用领域 1：大型市政污水处理，达到中水回用标准。 2：生活小区，写字楼，学校等中小型污水处理，中水回用工程。 3：厂矿企业污水处理，中水回用工程等。 4：市政自来水领域。 4.膜组件
P0033 细胞膜蛋白与细胞浆蛋白提取试剂盒
细胞膜蛋白与细胞浆蛋白抽提试剂盒 产品简介： 碧云天的细胞膜蛋白与细胞浆蛋白抽提试剂盒(Membrane and Cytosol Protein Extraction Kit)提供了一种比较简单、方便地从培养细胞或组织中抽提细胞膜蛋白和细胞浆蛋白的方法。抽提的膜蛋白不仅包括质膜上的膜蛋白，也包括线粒体膜、内质网膜和高尔基体膜等上的膜蛋白。 本试剂盒通过匀浆适度破碎细胞，经低速离心去除细胞核和少数未破碎的细胞产生的沉淀，随后取上清高速离心获得细胞膜沉淀和含有细胞浆蛋白的上清，然后通过优化的膜蛋白抽提试剂从沉淀中抽提获取膜蛋白。 约90分钟即可完成培养细胞或组织的细胞膜蛋白与细胞浆蛋白的分离和抽提。抽提得到的蛋白可以用于SDS-PAGE，Western、酶活性测定等后续实验。 膜蛋白抽提试剂中含有蛋白酶抑制剂、磷酸酯酶抑制剂和EDTA等，后续不适合用于蛋白酶、磷酸酯酶等受这些抑制剂影响的酶的活性测定，但抽提获得的膜蛋白或细胞浆蛋白适合用于检测蛋白的磷酸化水平。 本试剂盒按照本说明书的操作步骤可以抽提100个细胞或组织样品。 保存条件： -20℃保存，一年有效。 注意事项： 需自备PMSF。PMSF一定要在抽提试剂加入到样品中前2-3分钟内加入，以免PMSF在水溶液中很快失效。 PMSF(ST506)可以向碧云天订购。 使用本试剂盒抽提到的细胞膜蛋白与细胞浆蛋白均可直接用碧云天生产的BCA法蛋白浓度测定试剂盒(P0009/P0010/P0010S/P0011/P0012/P0012S)测定蛋白浓度。抽提获得的细胞膜蛋白不适合用Bradford法测定蛋白浓度。 为了您的安全和健康，请穿实验服并戴一次性手套操作。 使用说明： 1.准备试剂：室温融解并混匀膜蛋白抽提试剂A和B，融解后立即置于冰浴上。取适量的膜蛋白抽提试剂A和B备用，在 使用前数分钟内加入PMSF，使PMSF的最终浓度为1mM。 2.准备细胞或组织样品： a. 对于细胞 (1) 收集细胞 对于贴壁细胞：培养约2000-5000万细胞，用PBS洗一遍，用细胞刮子刮下细胞或用含有EDTA但不含胰酶的细胞消化液处理细胞使细胞不再贴壁很紧，并用移液器吹打下细胞。离心收集细胞，吸除上清，留下细胞沉淀备用。尽量避免用胰酶消化细胞，以免胰酶降解需抽提的目的膜蛋白。 对于悬浮细胞：培养约2000-5000万细胞，直接离心收集细胞，吸除上清，留下细胞沉淀备用。 (2) 洗涤细胞：用适量冰浴预冷的PBS轻轻重悬细胞沉淀，取少量细胞用于计数，剩余细胞4℃，600g离心5分钟沉淀 细胞。弃上清，随后4℃，600g离心1分钟，以沉淀离心管管壁上的残留液体并进一步沉淀细胞，尽最大努力吸尽残留液体。 (3) 细胞预处理：把1毫升临用前添加了PMSF的膜蛋白抽提试剂A加入至2000-5000万细胞中，轻轻并充分悬浮细胞， 冰浴放置10-15分钟。 b. 对于组织： 取约100毫克组织，用剪刀尽量小心剪切成细小的组织碎片。加入1毫升临用前添加了PMSF的膜蛋白抽提试剂A，轻轻悬浮组织碎片，冰浴放置10-15分钟。注：如果组织样品比较少，也可以使用更少的组织量，例如30-50mg，后续试剂的用量及操作步骤不变；组织用量较少时，最后获得的膜蛋白也较少。
第四章 细胞膜与细胞表面
第四章细胞膜与细胞表面 填空题 1.生物膜上的磷脂主要包括。 2.膜蛋白可以分为和。 3.生物膜的基本特征是。 4.内在蛋白与膜结合的主要方式、离子键作用和共价键结合。 5.真核细胞的鞭毛由蛋白组成，而细菌鞭毛主要由蛋白组成。 6.细胞连接可分为、、。 7.锚定连接的主要方式有和。 8.锚定连接中桥粒连接的是骨架系统中的，而粘着带连接的是。 9.组成氨基聚糖的重复二糖单位是。 10.细胞外基质的基本成分主要有、、和、和等。 11.植物细胞壁的主要成分是、、、和等。 12.植物细胞之间通过相互连接，完成细胞间的通讯联络。 13.通讯连接的主要方式有、、。 14.细胞表面形成的特化结构有、、、、等。 15.统成为生物膜，他们具有共同的结构特征，又称为质膜。 16.流动镶嵌模型强调生物膜的主要基本特征是。 17.膜脂主要的3种类型是、、。 18.根据膜蛋白分离的难易及其与脂分子的结合方式分 为、两种。 1.瞄定连接中，桥粒与半桥粒与细胞骨架系统中的连接，而粘着带 与粘着斑与连接。 2.通信连接的主要方式、、。 3.在蛋白质的肽序列中有三种信号：。 4.紧密连接除了其连接作用外，还具有另外两个功 能： 。 5.连接子的功能除了有机械连接作用外，还有、。 6.蛋白聚糖由的主干和的侧链所组成。 7.原胶原的一级结构中具有的短肽重复序列。 8.纤连蛋白有与和连接的位点，其作用是介导细胞外基质骨 架与膜受体相连。
9.前原胶原是在上合成的，靠N端的信号肽进行转运。 10.在细胞外基质中，透明质酸具有的能力，而胶原纤维使组织具有的 能力。 11.构成胶原亚单位的是，有三条а肽链所组成。 12.在细胞外基质中，透明质酸既能参与蛋白聚糖的形成，又能游离存在。在 软骨组织的细胞外基质中，透明质酸与糖胺聚糖和核心蛋白组成软骨组织的蛋白聚糖复合物，称为。在这种复合物中，透明质酸作为一个长轴，将连接在一起，形成更大的更复杂的蛋白聚糖，使细胞外基质具有更大的抗压性。透明质酸是一种重要的，是增值细胞和迁移细胞的细胞外基质的主要成分，一旦细胞外基质细胞停止移动，透明质酸就会从中消失，此时细胞间开始接触。 选择题 1.由微管组成的细胞表面特化结构是 a 鞭毛 b 微绒毛 c 伪足 1.由微丝组成的细胞表面特化结构是 a 鞭毛 b 纤毛 c 伪足 1.植物的胞间连丝属于哪一种细胞连接方式 a 封闭连接 b 锚定连接 c通讯连接 d都不是 1.细胞粘附分子 A.都是跨膜糖蛋白 B.多为单次跨膜蛋白 C.都依赖钙离子 D.胞外区为肽链的N端部分，带有糖链，负责与配体的识别 E.胞质区为肽链的C端部分，与质膜下的骨架成分直接相连 2.紧密连接存在于 A.神经细胞间 B.肌肉细胞间 C.上皮细胞间 3.跨膜蛋白属于 A.整合蛋白（integral protein） B.外周蛋白（peripheral protein） C.脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
细胞膜的结构和功能
一、细胞膜的结构和功能 （一）基础扫描 1、生物体结构和功能的基本单位是，阐明细胞是一切动植物生命活动的基本单位的理论观点是。判断：细胞是生物体结构和功能的基本单位（） 细胞是一切生物体结构和功能的基本单位（）细胞是一切动植物结构和功能的基本单位（）2、细胞的原核细胞：没有，如、细菌、蓝藻、放线菌 类型真核细胞：有，如绝大多数生物（酵母菌、衣藻、草履虫、变形虫）判断：①成熟的哺乳动物的红细胞，因为没有细胞核，所以是原核细胞（） ②生物界可能存在这样的生物：体内既有原核细胞，又有真核细胞（） 3、细胞膜的成分：含有、和，其中，和是主要成分 4、细胞膜的分子结构：层磷脂分子形成磷脂双分子层，是细胞膜的基本支架（磷脂分子的头部是的，因此在表面；尾部是的，因此在中间）；蛋白质以不同深度结合在磷脂双分子层上。 5、细胞膜的膜外结构：糖被（由组成），消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖被有 和作用；糖被还与有关。（请课后试绘：细胞膜结构模式图）结构特点是：构成细胞膜的磷脂和蛋白质分子不是静止的，而是流动的6、细胞膜生理特性是：即水分子能自由通过（自由扩散）、细胞要选择吸收的离 的特点子（主动运输）、小分子（O2、CO2、甘油、乙醇、苯是自由扩散，葡萄糖除 进入红细胞以外是主动运输，氨基酸是主动运输）也可以通过，而其他的 离子、小分子、大分子则不能通过（指细胞膜总量不变的情况下） 7、细胞壁：在植物细胞外表面有一层细胞壁，主要成分是和，起支持和保护作用，是全透性结构；一般的原核细胞的表面也有一层细胞壁，主要成分是。 判断：在由细胞构成的生物中，只有人和动物的细胞外面才没有细胞壁（） 8、细菌细胞的基本结构有：、、、 细菌细胞的特殊结构有：、、
中空纤维超滤膜装置说明书
中空纤维超滤膜装置 使用说明书
市鲁源水处理 一、超滤工作原理 超滤膜工作原理 超滤是一种膜分离技术，是以膜两侧压力差为驱动力，机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程。超滤的过滤孔径在0.002?0.1μm，截留分子量在30000?100000 道尔顿。过滤时小分子溶质和溶剂可以透过膜的微孔，而大分子溶质不能透过，被截留在膜的一边，从而
实现物质的分离。 二、超滤的特点及主要技术指标 1、超滤的特点 ⑴膜的化学材料 UFIA（B）系列超滤膜组件的膜材质为亲水性聚醚砜，这种材质化学稳定性优异，强度高，亲水性好，耐污染性强，耐酸碱性围PH2?13。 ⑵膜微孔结构和孔径UFIA（B）系列超滤膜的中空断面为海绵状多孔结构，表面为致密的分离层，外表面为支撑层。这种结构使得超滤产水水质更优。膜的截留分子量为50000 道尔顿。 中空纤维超滤膜电镜照片 ⑶超滤膜组件结构 中空纤维超滤膜组件有压式和外压式两种操作方式，外压式的进水流道是膜丝之间，压式的进水流道是中空纤维腔，UFIA（B）系列膜组件为压式超滤膜。
2、膜天超滤的主要技术指标 ⑴、材质：聚醚砜 ⑵、工作压力：≤0.25MPａ ⑶、工作温度：≤45℃ ⑷、pH 围：2～13 ⑸、操作模式：压式 ⑹、最大进水压力：≤0.3 MPａ ⑺、最大跨膜压差：≤0.15 MPａ ⑻、最大反洗压力：≤0.2 MPａ ⑼、反洗水通量：100~150L/m2h ⑽、化学清洗试剂：柠檬酸，氢氧化钠，次氯酸钠 3、超滤进水水质要求 为防止不良水质进入超滤膜组件而对膜组件产生严重污堵，对进入超滤膜组件的水应满足以下要求： ⑴、浊度：≤10NTU ⑵、颗粒物直径：＜0.5mm ⑶、铁离子：＜0.5mg/L ⑷、CODcr：＜20mg/L ⑸、pH 围：2?13 ⑹、有机溶剂：不得含有醇、酮、苯等有机溶剂 ⑺、瞬时余氯耐受量：300ppm 注：
第二章细胞膜 蛋白质 知识点
3月10日复习题 1、细胞膜的三大主要成分？（脂质、蛋白质、糖类） 2、三大物质谁占的比重最多？（蛋白质） 解析：在细胞膜内蛋白质占比55%，磷脂战脂质的70%。 3、蛋白质功能？（传递物质、传递信息、能量转化） 4、细胞膜外表面糖链可作为 A、离子通道 B、抗原决定簇 C、膜受体可识别部分 D、糖跨膜转运载体 5、氧气肺泡进入血液的方式？ A、易化扩散 B、主动转运 C、两者都是 D、两者都不是 6、氧气和氨气在体内跨细胞膜转运的方式？ A、单纯扩散 B、易化扩散 C、胞吞或胞吐 D、原发性主动转运 E、继发性主动转运 7、肾小管上皮细胞分泌氨需要？ A、钠泵 B、载体 C、两者皆是 D、两者皆不是 8、什么分子可以单纯扩散？（水、乙醇、尿素、气体、脂溶性物质等） 9、什么物质通过通道扩散？（带电离子） 10、钠离子的转运方式？（易化扩散和主动转运） 11、葡萄糖从血液进入脑细胞是那种方式？（易化扩散） 12、葡萄糖跨肠上皮刷状缘进入细胞的模式？ A、单纯扩散 B、易化扩散 C、原发性主动运输 D、继发性主动运输 解析：一般的葡萄糖从血液、或者细胞外液进入细胞都是顺浓度，故是易化扩散，从肠腔进入上皮细胞则是逆浓度，故是继发性主动运输。上皮细胞常常是逆浓度的。 14、饱和现象会出现在具有载体也就是蛋白质存在的转运中，但通道的易化扩散不会有饱和现象出现。 15、钠钾泵是3个钠离子出，2个钾离子进。意义是？ 1）、细胞内高钾，维持生理 2）、细胞外高钠，维持体积 3）、形成电势差
16、细胞膜内外钠离子和钾离子浓度差的形成和维持是由于？ A、膜在安静时钾离子通透性大 B、膜在兴奋时钠离子通透性增加 C、钠离子和钾离子易化扩散的结果 D、膜上钠钾泵的作用 E、膜上ATP的作用
细胞膜的结构和功能 教案
细胞膜的结构和功能教案 一、知识结构 二、教学目标 (1)细胞膜的分子结构(D:应用)。 (2)细胞膜的主要功能(D:应用)。 三、重点、难点 (1)重点:①细胞膜的分子结构；②细胞膜的主要功能。 (2)难点:细胞膜内外物质交换的主动运输方式。 四、教学程序 在初中阶段的学习中，我们学习了植物和动物的细胞结构。请同学们回顾一下，植物细胞和动物细胞各有哪些结构?(对这一问题，学生基本上可以回答正确。)现在我们又要学习细胞的结构和功能，高中阶段学习的细胞结构和功能是学习细胞的亚显微结构，亚显微结构是指在电子显微镜下观察到的微小结构，观察到的结构直径在0.2mm以下。这样我们可以看到细胞膜的结构组成，可以看到细胞质和细胞核中还有许多具有一定结构特征的物体，它们都有自己的生理功能。(展示动、植物细胞的亚显微结构示意图像，简单介绍图像中结构。) 从动、植物细胞的亚显微结构可以观察到，动、植物细胞结构不尽相同，它们有哪些不同?(引导学生观察动、植物细胞亚星微结构图，回答问题。) 在植物细胞最外层有一层细胞壁：它的化学成份主要是纤维素和果胶，对于物质的通透属于全透性的；它的主要功能是具有支持和保护的作用。 动、植物细胞外都有一层细胞膜：细胞借以细胞膜和外界环境分开，使细胞内部环境保持相对稳定。细胞膜有什么样的分子结构，它有什么生理功能呢?这是本次课学习的主要内容。 一、细胞膜的分子结构 经科学家研究分析，细胞膜是由蛋白质和磷脂分子组成。磷脂分子具有一个环状的头部和两条长链组成的尾部。(展示一个磷脂分子的结构简图，说明亲水的环状端和疏水的长链端。) 由于一个磷脂分子具有亲水端和疏水端，这样使磷脂分子在水溶液中能形成磷脂双分子层。磷脂双分子层的外侧(上、下或左右)为环状的亲水端，中间为两长链的疏水端。 磷脂双分子层组成细胞膜的中层，形成细胞膜的基本骨架，磷脂双分子层的两侧布满蛋白质分子，有的蛋白质游离表面，有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层之中，有的蛋白质贯穿磷脂分子的双分子层。(展示细胞膜的分子结构示意图像。) 科学家曾经做过一个人体细胞的融合实验：他将人体的某种细胞进行离体培养，再将红色萤光染料和绿色萤光染料分别对两个细胞染色，一个细胞染上红色，另一个细胞染上绿色。再用灭活的病毒(仙台病毒)来影响这两个细胞，使这两个细胞发生融合。在显微镜下观察其融合的过程，发现融合初期，细胞一边为红色，另一边为绿色，40min后观察发现红、绿细胞膜相互渗透，形成红、绿相间斑马状；再过40min后观察，发现细胞膜上红、绿较均匀分布。 这个实验充分说明细胞膜是可以流动的，组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都在不断的变化，这是细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。 细胞膜的这一结构特点，对完成细胞膜的生理功能有重要作用。 在细胞膜的外表面还有一些多糖分子和细胞膜上蛋白质结合的糖蛋白，称为糖被。 请同学们思考细胞膜有什么生理功能(估计学生会回答具有保护的作用，这时应用过去学习过的知识，例如草履虫皮膜有什么作用，启发学生回答细胞膜具有控制物质交换的作用等。) 二、细胞膜的生理功能 细胞膜是具有许多重要功能的结构，这些功能可以归纳成两个大方面:一具有保护的功能，包括保护、支持、识别、免疫；二是具有控制物质进出细胞的功能，包括吸收、分泌、排泄。
细胞膜的结构和功能
2.1.1 细胞膜的结构和功能 教学目标 (1)细胞膜的分子结构(D:应用)。 (2)细胞膜的主要功能(D:应用)。 重点、难点 (1)重点:①细胞膜的分子结构；②细胞膜的主要功能。 (2)难点:细胞膜内外物质交换的主动运输方式。 教学程序 在初中阶段的学习中，我们学习了植物和动物的细胞结构。请同学们回顾一下，植物细胞和动物细胞各有哪些结构?(对这一问题，学生基本上可以回答正确。)现在我们又要学习细胞的结构和功能，高中阶段学习的细胞结构和功能是学习细胞的亚显微结构，亚显微结构是指在电子显微镜下观察到的微小结构，观察到的结构直径在0.2mm以下。这样我们可以看到细胞膜的结构组成，可以看到细胞质和细胞核中还有许多具有一定结构特征的物体，它们都有自己的生理功能。(展示动、植物细胞的亚显微结构示意图像，简单介绍图像中结构。) 从动、植物细胞的亚显微结构可以观察到，动、植物细胞结构不尽相同，它们有哪些不同?(引导学生观察动、植物细胞亚星微结构图，回答问题。) 在植物细胞最外层有一层细胞壁：它的化学成份主要是纤维素和果胶，对于物质的通透属于全透性的；它的主要功能是具有支持和保护的作用。 动、植物细胞外都有一层细胞膜：细胞借以细胞膜和外界环境分开，使细胞内部环境保持相对稳定。细胞膜有什么样的分子结构，它有什么生理功能呢?这是本次课学习的主要内容。 一、细胞膜的分子结构 经科学家研究分析，细胞膜是由蛋白质和磷脂分子组成。磷脂分子具有一个环状的头部和两条长链组成的尾部。(展示一个磷脂分子的结构简图，说明亲水的环状端和疏水的长链端。) 由于一个磷脂分子具有亲水端和疏水端，这样使磷脂分子在水溶液中能形成磷脂双分子层。磷脂双分子层的外侧(上、下或左右)为环状的亲水端，中间为两长链的疏水端。 磷脂双分子层组成细胞膜的中层，形成细胞膜的基本骨架，磷脂双分子层的两侧布满蛋白质分子，有的蛋白质游离表面，有的蛋白质镶嵌在磷脂双分子层之中，有的蛋白质贯穿磷脂分子的双分子层。(展示细胞膜的分子结构示意图像。) 科学家曾经做过一个人体细胞的融合实验：他将人体的某种细胞进行离体培养，再将红色萤光染料和绿色萤光染料分别对两个细胞染色，一个细胞染上红色，另一个细胞染上绿色。再用灭活的病毒(仙台病毒)来影响这两个细胞，使这两个细胞发生融合。在显微镜下观察其融合的过程，发现融合初期，细胞一边为红色，另一边为绿色，40min后观察发现红、绿细胞膜相互渗透，形成红、绿相间斑马状；再过40min 后观察，发现细胞膜上红、绿较均匀分布。 这个实验充分说明细胞膜是可以流动的，组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都在不断的变化，这是细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。 细胞膜的这一结构特点，对完成细胞膜的生理功能有重要作用。 在细胞膜的外表面还有一些多糖分子和细胞膜上蛋白质结合的糖蛋白，称为糖被。 请同学们思考细胞膜有什么生理功能(估计学生会回答具有保护的作用，这时应用过去学习过的知识，例如草履虫皮膜有什么作用，启发学生回答细胞膜具有控制物质交换的作用等。) 二、细胞膜的生理功能 细胞膜是具有许多重要功能的结构，这些功能可以归纳成两个大方面:一具有保护的功能，包括保护、支持、识别、免疫；二是具有控制物质进出细胞的功能，包括吸收、分泌、排泄。 我们常说的新陈代谢是指生物体与外界交换物质和能量，以及生物体内的物质和能量转换。细胞膜控制物质进出细胞就是一种新陈代谢现象，所以，细胞膜的这一功能是其最重要的功能。 细胞膜完成控制物质进出的方式很多，有自由扩散、协助扩散、主动运输、内吞作用、外排作用等，其中常见的、最重要的方式是自由扩散和主动运输。 自由扩散这种物质转运的方式是根据物理扩散作用的原理进行的，被选择的物质从高浓度一侧转运到低浓度的一侧，按浓度梯度的大小进行，这种转运方式不需要消耗新陈代谢时产生的能量。属于自由扩散这种方法转运的物质有氧气、二氧化碳、甘油、乙醇等物质。(展示:物质出入膜示意图)主动运输是细胞转运物质的重要方式，被选择物质从低浓度一侧转运到高浓度一侧，转运的过程中，需要消耗细胞新陈代谢时产生的能量、同时还需要载体蛋白的协助、载体蛋白就是细胞膜上的一种蛋白
细胞膜与细胞表面
第四章细胞膜与细胞表面 第一节细胞膜与细胞表面特化结构 细胞膜(cell membrane)又称质膜(plasma membrane)：是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。 细胞膜不仅是细胞结构上的边界，使细胞有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质、能量的交换及信息传递过程中也起着决定性的作用。 生物膜(biomembrane)：真核细胞内部存在着由膜围绕构建的各种细胞器。细胞内的膜系统与细胞膜统称为生物膜。它们具有共同的结构特征。 一、细胞膜的结构模型 人们用光学显微镜发现了细胞，但到20世纪50年代初，在电镜下显示出了质膜的超微结构。但人们并未感到惊奇，因为此前细胞生理学家在研究细胞内渗透压时已证明了质膜的存在。 1925年E. Gorter和F. Grendel研究红细胞发现膜脂单层分子为红细胞表面积的二倍，提示了质膜是由双层脂分子构成的。随后，人们发现质膜的表面张力比油—水界面的表面张力低得多，若脂滴表面吸附有蛋白成分则表面张力降低，因此Davson和Danielli提出“蛋白质—脂质—蛋白质”的三明治式的质膜结构模型。这一模型影响达20年之久。 1959年，J. D. Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型(unit membrane model)，并推断所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质的单位膜构成。随后的一些实验，如免疫荧光标记技术等证明，质膜中的蛋白质是可流动的；冷冻蚀刻技术显示了双层膜脂中存在膜蛋白颗粒。 1972年，S. J. Singer和G. Nicolson在此基础上又提出了生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 。这一模型随即得到各种实验结果的支持。流动镶嵌模型主要强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；②膜蛋白分布的不对称性，有的镶在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。 近年来有人提出脂筏模型(lipid rafts model)，即在生物膜上富含胆固醇, 形成有序的脂相，如同“脂筏”一样, 并载有各种蛋白。脂筏最初可能在内质网上形成，转运到细胞膜上，有些脂筏可在不同程度上与膜下细胞骨架蛋白交联。推测一个100nm大小的脂筏可载有600个蛋白分子。这一模型可解释生物膜的某些性质与功能，但仍需要更多的证据。 目前对生物膜结构的认识可归纳如下： (1) 膜脂主要由磷脂分子构成, 磷脂分子具有极性头部和非极性尾部。在水相中以疏水性非极性尾部相对、极性头部朝向水相自发形成磷脂双分子层的封闭的膜系统。