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细胞的基本功能:细胞膜的化学组成与基本结构

细胞膜(cell membrane)是将细胞内容物和周围环境分隔开的一层薄膜,也称为质膜(plasma membrane)。细胞生命活动所需的氧气和营养物质,以及二氧化碳和代谢废物,都必须通过细胞膜进出细胞,因此,细胞膜有选择地通透不同物质。此外,胞外信息要被细胞感知,也须要特定的结构参与。细胞膜的基架是脂质双分子层,主要起屏障作用,而膜上镶嵌、覆盖、贯穿的各种特殊蛋白质负责完成跨膜物质、能量和信息的转运和转换(图)。这一基本的膜结构特点被描述为:液态镶嵌模型(Fluid Mosaic of Cell Membrane)

细胞膜的液态镶嵌模型

细胞膜的脂质以磷脂类为主,其次为胆固醇,还有少量鞘磷脂类物质。脂质以双分子层形式包被在细胞表面。每个磷脂分子中由亲水性的磷酸和碱基构成头部,都朝向膜的内表面或外表面,而由疏水性的脂酸烃链构成的两条长长的尾部则在膜内部两两相对。由于脂质的熔点低,双分子层在正常体温下呈液态,具有一定的流动性,但一般仅允许同一分子层内的脂质分子横向运动,相互交换位置。

脂质双分子层中分散镶嵌着多种蛋白质分子(包括:识别蛋白质、 酶、受体蛋白质、转运蛋白质、离子通道和细胞骨架蛋白等),以α-螺旋或球形蛋白质形式存在。细胞膜所具有的各种功能,在很大程度上决定于膜上的蛋白质的功能;细胞和周围环境间进行的物质、能量和信息交换,也大都与膜上的蛋白质分子有关。镶嵌于液态双分子层中的蛋白质分子可随脂质分子的流动而漂移,其移动依据其功能受到精细的调控。

除蛋白质外,细胞膜还含有少量糖类,它们以共价键的形式和膜的脂质或白质结合,形成糖脂或糖蛋白。这些糖链依据所含的单糖排列顺序的特异性,可作为其所在细胞或所结合的蛋白质的特异性标志,如作为抗原决定簇、受体的可识别区等。


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