细胞膜

简介

细胞膜的结构
细胞膜的结构
细胞膜上的转运蛋白
    细胞膜上的转运蛋白
细胞膜的功能
      细胞膜的功能
 
3)选择性物质运输,伴随着能量的传递;
 
4)生物功能:激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。
 
5)识别和传递信息功能(主要依靠糖蛋白)   
 
6)物质转运功能:细胞与周围环境之间的物质交换,是通过细胞膜的砖运动功能实现的
 
细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障,它保证了细胞内环境的相对稳定,使各种生化反应能够有序运行。与此同时还负责与周围环境发生信息、物质与能量的交换,完成特定的生理功能。据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15~30%,细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。
 
原始生命向细胞进化所获得的重要形态特征之一,是生命物质外面出现了一层膜性结构,即细胞膜。细胞膜位于细胞表面由脂类和蛋白质组成。它最重要的特性是半透性,或称选择透过性,对进出入细胞的物质有很强的选择透过性。细胞膜和细胞内膜系统总称为生物膜(biomembrane),具有相同的基本结构特征。   
 
  细胞膜有重要的生理功能,它既使细胞维持稳定代谢的胞内环境,又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜通过胞饮作用(pinocytosis)、吞噬作用phagocytosis)或胞吐作用(exocytosis)吸收、消化和外排细胞膜外、内的物质。在细胞识别、信号传递、纤维素合成和微纤丝的组装等方面,质膜也发挥重要作用。
 

细胞膜运输方式

 
1)自由扩散:脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧的扩散过程,称为自由扩散。不耗能,不需要载体。如:水、尿素、二氧化碳等.   
 
2)协助扩散:非脂溶性物质在膜蛋白的帮助下,顺浓度差或电位差跨膜扩散的过程,称为协助扩散。不耗能,但是需要载体。协助扩散的三个特点:1、特异性:记忆中离子通道或载体一般指转运一种物质。2、饱和性:即当被转运物质增加到一定限度时,转运速率不再随之增加,这是由于离子通道或载体的数量有限的缘故。3、竞争性抑制:记忆中离子通道或载体同时转运两种或两种以上物质时,一种物质浓度增加,将削弱对另一种物质的转运。4.膜蛋白的分类:1 通道蛋白 2 门通道蛋白 3特化蛋白(通过接触改变自身构象来进行转运)如:葡萄糖进入红细胞。   自由扩散和协助扩散都是顺浓度差进行的,细胞本身不消耗能量,均属于被动转运(被动运输)。   
 
3)主动转运:离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下,被逆浓度差或逆电位差的跨膜转运过程,称为主动转运(主动运输)。主动运输需要消耗大量热量并且需要载体。有选择透过性。如:碘进入海带、葡萄糖进入除红细胞以外的细胞。   
 
4)入胞和出胞作用:是转运大分子或团块物质的有效方式。物质通过细胞膜的运动从细胞外进入细胞内的过程,称入胞。包括吞噬和吞饮。液态物质入胞为吞饮,如小肠上皮对营养物质的吸收;固体物质入胞为吞噬,如粒细胞吞噬细菌的过程。出胞是通过细胞膜的运动从细胞内派到细胞外的过程。细胞的代谢产物及腺细胞的分泌物都是以出胞作用完成的。又称内吞与外排。也需要能量。   
 
5)细胞膜的受体功能:受体是细胞识别和结核化学信息的特殊结构,其本质是蛋白质(糖蛋白)。
  
补充:  
 
1)细胞是物质从无生命到有生命的最小单元(且不论病毒),深度分析细胞的能量流动有助于了解 生命物质与非生命物质的 根本区别。  
 
2)主动运输和被动运输属于穿膜运输,直接穿膜,仅限于小分子与离子。而入胞与出胞作用(内吞与外排)属于膜泡运输,不穿膜,限于大分子。
 

细胞膜的发现

 
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(WPfeffer)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(COverton)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(EGorter)和格伦德尔(FGrendel)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。19301950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(GEPalade)和波特(KRPorter)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。