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細胞膜是什麽?

細胞膜

細胞膜(又稱原生質膜,英文:Cell Membrane)為細胞結構中分隔細胞內、外不同介質和組成成份的界面。原生質膜普遍認為由磷脂質雙層分子作為基本單位重復而成,其上鑲嵌有各種類型的膜蛋白以及與膜蛋白結合的糖和糖脂。原生質膜是細胞與周圍環境和細胞與細胞間進行物質交換和信息傳遞的重要通道。原生質膜通過其上的孔隙和跨膜蛋白的某些性質,達到有選擇性的,可調控的物質運輸作用。

中文名稱:細胞膜

外文名稱:cell membrane

又稱:細胞質膜

所屬學科:生物

簡要介紹

細胞膜是防止細胞外物質自由進入細胞的屏障,它保證了細胞內環境的相對穩定,使各種生化反應能夠有序運行。但是細胞 必須與周圍環境發生信息、物質與能量的交換,才能完成特定的生理功能,因此細胞必須具備壹套物質轉運體系,用來獲得所需物質和排出代謝廢物。據估計細胞膜上與物質轉運有關的蛋白占核基因編碼蛋白的15~30%,細胞用在物質轉運方面的能量達細胞總消耗能量的三分之二。

原始生命向細胞進化所獲得的重要形態特征之壹,是生命物質外面出現了壹層膜性結構,即“細胞膜”。細胞膜位於細胞表面,厚度通常為7~8nm,由脂類和蛋白質組成。它最重要的特性是半透性,或稱選擇透過性,對進出入細胞的物質有很強的選擇透過性。細胞膜和細胞內膜系統總稱為生物膜(biomembrane),具有相同的基本結構特征。

細胞膜又稱質膜(plasmalemma),是位於原生質體外圍、緊貼細胞壁的膜結構,作用是保護內部。組成質膜的主要物質是蛋白質和脂類,以及少量的多糖、微量的核酸、金屬離子和水。在電子顯微鏡下,用四氧化鋨固定的細胞膜具有明顯的“暗-明-暗”三條平行的帶,其內、外兩層暗帶由蛋白質分子組成,中間壹層明帶由雙層脂類分子組成,三者的厚度分別約為2.5 nm、3.5 nm和2.5nm,這樣的膜稱為單位膜(unit membrane)或生物膜(biomembrane)

構造組成

細胞膜由磷脂雙分子層和蛋白質及外表面的糖被(糖蛋白)組成,蛋白質鑲嵌在雙分子層中。

生理功能

細胞膜有重要的生理功能,它既使細胞維持穩定代謝的胞內環境,又能調節和選擇物質進出細胞。細胞膜通過胞飲作用(pinocytosis)、吞噬作用(phagocytosis)或胞吐作用(exocytosis)吸收、消化和外排細胞膜外、內的物質。在細胞識別、信號傳遞、纖維素合成和微纖絲的組裝等方面,質膜也發揮重要作用。有些細胞間的信息交流並不是靠細胞膜上的受體來實現的,比如某些細胞分泌的甾醇類物質,這些物質可以作為信號,與其他細胞進行信息交流,但是這些物質並不是和細胞膜上的受體結合的,而是穿過細胞膜,與細胞核內或細胞質內的某些受體相結合,從而介導兩個細胞間的信息交流的!所以說細胞膜的生理作用並不是很大。只是用來保護細胞。

研究進程

19世紀中葉K.W.Mageli發現細胞表面有阻礙染料進入的現象,

提示膜結構的存在;1899年E.Overton發現脂溶性大的物質易入胞,推想應為脂類屏障。1925年荷蘭人E.Gorter和F.Grendel用丙酮抽提紅細胞膜結構,計算出紅細胞膜平鋪面積約為其表面積的兩倍,提出脂質雙分子層模型.成立前提:a.紅細胞的全部脂質都在膜上;b.丙酮法抽提完全;c.RBC平均表面積估算正確。(70%~80%偏低);40年後Bar重復這壹試驗發現紅細胞膜平鋪面積應不是70%~80%,而是1.5倍還有蛋白質表面,同時幹膜面積是99μm2,濕膜面積則為145μm2。兩項誤差相抵,結果基本正確。

根據細胞的生理生化特征,曾先後推測質膜是壹種脂肪柵、脂類雙分子層和由蛋白質-磷脂-蛋白質構成的三夾板結構。同時電鏡觀察也證實質膜確實呈暗-明-暗三層結構。隨後冷凍蝕刻技術顯示雙層膜中存在蛋白質顆粒;免疫熒光技術證明質膜中蛋白質是流動的。據此S.J.Singer等人在1972年提出生物膜的流動鑲嵌模型,如圖7-4-3和7-4-4所示,,結構特征是:生物膜的骨架是磷脂類雙分子層,蛋白質分子以不同的方式鑲嵌其中,細胞膜的表面還有糖類分子,形成糖脂、糖蛋白;生物膜的內外表面上,脂類和蛋白質的分布不平衡,反映了膜兩側的功能不同;脂雙層具有流動性,其脂類分子可以自由移動,蛋白質分子也可以在脂雙層中橫向移動。

盡管目前還沒有壹種能夠直接觀察膜的分子結構的較為方便的技術和方法,但從研究中30年代以來提出了各種假說有數十種,其中得到較多實驗事實支持而目前仍為大多數人所接受的是美國的S.J.Singer和G.L.Nicholsom於1972年提出的流體鑲嵌模型(fluid mosaic model)。這壹假想模型的基本內容是:膜的***同結構特點是以液態脂質雙分子層為基架,其中鑲嵌著具有不同分子結構、因而也具有不同生理功能的蛋白質,後者主要