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细胞膜
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发布时间：2007-10-19
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细胞膜(cell membrane)又称质膜（plasmalemma),是包裹于细胞表面，将细胞与外界微环境隔离的界膜，形成一种屏障，并参与细胞的生命活动。
一 细胞膜的结构
细胞膜厚度约为7.5～10nm，在高倍电镜下细胞膜呈现为平行的三层结构，即电子致密的内、外两层（各厚2.5～3.0nm）与电子透明的中间夹层（厚3.5一4.0nm )。细胞膜的化学组成主要是脂类、蛋白质和糖类。根据目前公认的生物膜液态镶嵌模型(fluid mosaic model),脂类常排列成双分子层，蛋白质通过非共价键与其结合，构成膜的主体；糖类能过共价键与膜的某些脂类或蛋白质组成糖脂或精蛋白。
膜脂以磷脂和胆固醇为主，并含糖脂。它们均为兼性分子，包括一个亲水极的头部和一个疏水极的尾部。其头部由胆碱、乙醇胺等形成，尾部由两条脂肪酸链形成。在水溶液中它们能自动形成双分子层结构，使疏水的尾部埋藏在里面,即膜的中央，亲水的头部露在外面，朝向腰的内外表面。在电镜标本制备过程中,类脂的亲水极嗜锇性较强，故呈电子致密状；疏水极的嗜锇性极弱，故呈电于透明态,于是类脂双层在电镜子下表现为三层结构。在腹内，类脂分子一方面以自身长轴中心做垂直于膜平面的旋转，另一方面在单层内作侧向移动，从而膜脂呈现整体的流动性，这种流动性受其分子中脂肪酸链非饱和程度的影响，也受其中胆醇的调节。
膜蛋白是膜执行各种功能的物质基础。可行成膜受体、载体、酶和抗原等。膜蛋白为球形蛋白质，其70％～80％以不同深度镶嵌于双层类指中,称为内在蛋白(intrinsic protein），又称为跨膜蛋白(transmembrane protein), 内在蛋白表面兼具亲水性和疏水性的氨基酸基团，前者与类脂的亲水极相结合，暴露于细胞膜的内外表面；后者则包埋于类脂双层的疏水极区域。其余2O%～30%的膜蛋白表面仅有亲水性氨基酸基团，附着在细胞膜内、外表面，称外在蛋白或外周蛋白(extrinsic or peripheral protein)。膜蛋白可在细胞膜中侧向移动，执行其多样化的功能。
糖类只分布子细胞质膜的外表面,以寡糖链的形式分别与膜脂和膜蛋白结合,形成糖蛋白或糖脂。在电镜下有的细胞(如小肠吸收细胞)表面由于寡精键极为丰富，形成一层很厚的茸毛状糖衣（glycocalyx)或细胞衣（cell coat)但多数细胞跑的糖衣薄而不易分辨。现已知绝大部分膜蛋白为糖蛋白,寡糖链参与构成其表面功能基团。精脂增强质膜外层的坚固性，并参与调节细胞生长、细胞分化过程中的细胞识别和免疫调节等重要功能。
细胞除质膜的超微结构呈现三层结构外，亚细胞结构中也有很多与质膜相同的膜性结构，称为细胞内膜，如细胞器膜与核膜。常把质膜细胞内膜统称生物膜（biomembrane)。二 细胞膜的主要功能
1.物质跨膜运输细胞膜是细胞与细胞环境间的半透膜屏障。对于物质进出细。胞有选择性调节作用。
（1）被动运输(passive transport):指物质顺顺浓度梯度转运过程而言，此过程不消耗能量，其交换方式有两种。
１）简单扩散（simple diffusion)：O2、CO2及其它脂溶性物质从高浓度侧向低浓度测穿过类脂双层而扩散，不消耗细胞能量。
２）易化扩散（facilitated deffusion）：非脂溶性或亲水性分子，加氨基酸、葡萄糖和 金属离子等借助于质膜上内在蛋白顺浓度梯度或电化学梯度运动，不消耗ATP能量而 使物质分子从高浓度测向低浓度测扩散。
（2）主动运输（active transport):质膜上的载体蛋白将离子、营养物和代谢物等逆电化学梯度从低浓度侧向高浓度侧的耗能运输。所耗能量由具ATP酶活性的膜蛋白分解ATP提供。例如正常生理条件下，人红细胞内K+的浓度相当于血浆中的30倍，但K+仍能从血浆进入红细胞内，Na+浓度比血浆中低很多，但Na+仍由红细胞向血浆透出,呈现一种逆浓度梯度的“上坡”运输。
近年来均以“泵”的概念来解释主动运输的机理，机体细胞中主要是通过Na+、K+ _ATP酶和Ca2+_ATP酶构成的Na+和Ca2+泵来完成主动运输。
（3）大分子与颗粒物质的运输：对于蛋白质、多核苷酸和多糖等大分子物质以及颗粒等、是由质膜运动产生内凹、外凸而导出内吞入胞或外吐和出芽而出胞。
1）胞吞作用（endocytosis)：也称人胞作用，质膜四陷将所摄取的液体或颗粒物质包裹，逐渐成泡，脂双层融合、箍断，形成细胞内的独立小泡。人类和动物的许多细胞均靠胞吞作用摄取物质。根据所摄物理性质的物理性质不同把胞吞作用分为两类：胞饮作用（Pinocytosis)由质膜包裹液态物质形成吞饮小泡或吞饮体的过程；吞噬作用（phagocy-tosis)为各种变形的、具有吞噬能力的细胞所特有，吞噬的物质多为颗粒性的，如微生物、组织掉片和异物等。
２）胞吐作用（exocytosis）:旨把细胞内分泌物、突触小泡等有膜结构内的物质排出细胞。当它们与细胞膜接触后，与细胞膜相融合，封闭的膜结构开放，内容物排入细胞外。胞吞作用形成的吞噬体和吞饮泡都可与溶酶体结合，其内容物被溶酶体酶处理，其膜可能以小泡方式重返细胞膜。同样，胞吐活动完成后，细胞膜也可在无明显胞吞活动的情况下形成小泡，将过多的膜返回细胞内部，这样，细胞膜与细胞内膜处于动态的平衡，称为膜再循环(recycling of membrane)在此过程中，细胞膜也得到更新。
３）受体介导的内吞作用（receptor mediated endocytosis)：在质膜上形成凹陷，当特定大分子与凹陷部位的相应受体结合时，凹陷进一步向胞质回缩，并从质膜上箍断形成有被小泡（coated vesicles)。此后的过程就与内吞小泡进行的过程相同，这种受体介等内吞具有高度选择性，转运速度很快。
４）膜通道运输：通道也称通道蛋白质（channel protein), 是由转运蛋白质组成的含水通道, 能使熔质经扩散过膜，是一种被动转运。通道分两种即持续开放与瞬间开放通道。
2.信息跨膜传递 信息跨膜传递是质膜的重要功能。质膜上有各种受体蛋白，能感受外界各种化学信息,将信息传入细胞后，使胞内发生各种生物化学反应和生物学效应。信息传递规律是外源性刺激直接传给膜上受体，经酶的调控产生信号，再激发另一酶的溶性显示出生物学效应。此种反应河分为几条途径：环磷酸腺苷信使途径、环磷酸鸟苷信使途径、磷脂酰肌醇信使途径和Ca2+的信使机制。似上几条途径的详细过程见细胞生物学。
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