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細(xì)胞膜的化學(xué)組成及跨膜運(yùn)輸

 

細(xì)胞膜及其他膜結(jié)構(gòu)主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類等物質(zhì)組成；盡管不同來(lái)源的膜中各種物質(zhì)的比例和組成有所不同，但一般是以蛋白質(zhì)和脂質(zhì)為主，糖類只占極少量。如以重量計(jì)算，膜中蛋白質(zhì)約為脂質(zhì)的1~4倍不等，但蛋白質(zhì)的分子量比脂質(zhì)大得多，故膜中脂質(zhì)的分子數(shù)反較蛋白質(zhì)分子數(shù)多得多，至少超過(guò)蛋白質(zhì)分子數(shù)100倍以上。

 

脂質(zhì)的熔點(diǎn)較低，這決定了膜中脂質(zhì)分子在一般體溫條件下是呈液態(tài)的，即膜具有某種程度的流動(dòng)性。脂質(zhì)雙分子層在熱力學(xué)上的穩(wěn)定性和它的流動(dòng)性，能夠說(shuō)明何以細(xì)胞可以承受相當(dāng)大的張力和外形改變而不致破裂，而且即使膜結(jié)構(gòu)有時(shí)發(fā)生一些較小的斷裂，也可以自動(dòng)融合而修復(fù)，仍保持連續(xù)的雙分子層的形式。觀察一下體內(nèi)某些吞噬細(xì)胞通過(guò)毛細(xì)血管壁內(nèi)皮細(xì)胞間隙時(shí)的變形運(yùn)動(dòng)和紅細(xì)胞通過(guò)纖細(xì)的毛細(xì)血管管腔時(shí)被扭曲而不破裂的情況，便會(huì)對(duì)細(xì)胞膜的可變性和穩(wěn)定性有深刻的印象。

 

膜結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)，具有不同的分子結(jié)構(gòu)和功能。生物膜所具有的各種功能，在很大程度上決定于膜所含的蛋白質(zhì)；細(xì)胞和周圍環(huán)境之間的物質(zhì)、能量和信息交換，大都與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)分子有關(guān)。由于脂質(zhì)分子層是液態(tài)的，鑲嵌在脂質(zhì)層中的蛋白質(zhì)是可移動(dòng)的，即蛋白質(zhì)分子可以在膜脂分子間橫向漂浮移位；不同細(xì)胞膜中的不同蛋白質(zhì)分子的移動(dòng)和所在位置，存在著精細(xì)的調(diào)控機(jī)制。例如，骨骼肌細(xì)胞膜中與神經(jīng)肌肉間信息傳遞有關(guān)的通道蛋白質(zhì)分子，通常都集中在肌細(xì)胞膜與神經(jīng)末梢分布相對(duì)應(yīng)的那些部分；而在腎小管和消化管上皮細(xì)胞，與管腔相對(duì)的膜和其余部分的膜中所含的蛋白質(zhì)種類大不相同，說(shuō)明各種功能蛋白質(zhì)分子并不都能在所在的細(xì)胞膜中自由移動(dòng)和隨機(jī)分布，而實(shí)際存在著的有區(qū)域特性的分布，顯然同蛋白質(zhì)完成其特殊功能有關(guān)。膜內(nèi)側(cè)的細(xì)胞骨架可能對(duì)某種蛋白質(zhì)分子局限在膜的某一特殊部分起著重要作用。

 

細(xì)胞膜所含糖類甚少，主要是一些寡糖和多糖鏈，它們都以共價(jià)鍵的形式和膜脂質(zhì)或蛋白質(zhì)結(jié)合，形成糖脂和糖蛋白；這些糖鏈絕大多數(shù)是裸露在膜的外面一側(cè)的。這些糖鏈的意義之一在于以其單糖排列順序上的特異性，可以作為它們所結(jié)合的蛋白質(zhì)的特異性的“標(biāo)志”。例如，有些糖鏈可以作為抗原決定簇，表示某種免疫信息；有些是作為膜受體的“可識(shí)別性”部分，能特異地與某種遞質(zhì)、激素或其他化學(xué)信號(hào)分子相結(jié)合。如人的紅細(xì)胞ABO血型系統(tǒng)中，紅細(xì)胞的不同抗原特性就是由結(jié)合在膜脂質(zhì)的鞘氨醇分子上的寡糖鏈所決定的，A型抗原和B型抗原的差別僅在于此糖鏈中一個(gè)糖基的不同。

 

既然膜主要是由脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成的，那么理論上只有脂溶性的物質(zhì)才有可能通過(guò)它。但事實(shí)上，一個(gè)進(jìn)行著新陳代謝的細(xì)胞，不斷有各種各樣的物質(zhì)（從離子和小分子物質(zhì)到蛋白質(zhì)等大分子，以及團(tuán)塊性固形物或液滴）進(jìn)出細(xì)胞，包括各種供能物質(zhì)、合成細(xì)胞新物質(zhì)的原料、中間代謝產(chǎn)物和終產(chǎn)物、維生素、氧和二氧化碳，以及Na+、K+、Ca2+離子等。它們理化性質(zhì)各異，且多數(shù)不溶于脂質(zhì)或其水溶性大于其脂溶性。這些物質(zhì)中除極少數(shù)能夠直接通過(guò)脂質(zhì)層進(jìn)出細(xì)胞外，大多數(shù)物質(zhì)分子或離子的跨膜運(yùn)輸，都與鑲嵌在膜上的各種特殊的蛋白質(zhì)分子有關(guān)；至于一些團(tuán)塊性固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的進(jìn)出細(xì)胞（如細(xì)胞對(duì)異物的吞噬或分泌物的排出），則與膜的更復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程有關(guān)，其主要方式是胞吐和胞吞。

 

探究

 

通過(guò)閱讀細(xì)胞膜的化學(xué)組成，你認(rèn)為在細(xì)胞膜中的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類各有哪些作用？生物膜是怎樣體現(xiàn)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的？你對(duì)于膜通道蛋白有哪些了解？你怎樣看待科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與生物膜模型構(gòu)建的關(guān)系的？

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/120671.html

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