细胞膜的结构和功能

在细胞表面有一层膜（细胞膜），它使每个细胞与周围环境隔开，维持着相对稳定的细胞内部环境，细胞膜在电镜下，可以看到它的结构分为三层，内外两层深暗，中间的一层浅淡。

细胞膜的结构和功能

细胞膜的组成：膜质和膜蛋白。

膜质：包括磷脂、糖脂、胆固醇和中性脂质

磷脂：磷脂是生物膜的基本骨架部分，由极性的头部和两个疏水的尾部两部分组成，约占整个膜脂的5%以上，将单层脂分子铺展在水面上时，其极性端插入水箱，而非极性端的尾部会面向空气界面，并且其面积是细胞膜面积的二倍，该实验证实：每层膜结构都是由两层磷脂分子构成。两层磷脂在构建膜的过程中，很真实地再现了它自身的特征，极性的亲水端会紧密排列并且把非极性疏水端包裹在其中（注：磷脂并不是单一的一种化合物，它可以分为甘油、磷脂和磷脂醇等）糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的细胞膜上，其含量约占膜脂总量的5%以下，在神经细胞膜上比例较高，为5%～10%。

胆固醇和中性脂质：存在于真核细胞膜上，其含量一般不超过膜脂的1/3，胆固醇在细胞膜中调节着膜的流动性，增加膜的稳定性，以及降低水溶性物质的通透性等方面都起着重要作用。对于一些原核生物而言，其质膜中不含有胆固醇成分，但含有甘油酯等中性脂质。

膜蛋白：包括膜外周边蛋白和膜内在蛋白

膜蛋白是膜结构中的重要成分之一，在不同生物的体细胞中，膜蛋白存在的种类和数量各不相同，这些不同数量和种类的蛋白从不同的角度给予细胞膜非常重要的各种生物学功能。根据其分离的难易及其脂分子结合的方式，膜蛋白可分为两大类型：膜外周边蛋白（或列在膜蛋白）和膜内在蛋白（或称整合膜结构）。

细胞膜的功能

1、保护细胞内部：为细胞创造一个相对稳定的内部环境。

2、控制物质交换：物质进出细胞必须通过细胞膜，细胞膜对物质的通透具有高度的选择性，根据是否消耗能量可分为主动运输和被动运输。另外，又根据是否需要膜上载体蛋白的协助分成自由扩散和协助扩散。

3、识别：如受精作用（同种生物的精子和卵细胞相互识别并完全融合）；神经递质与受体的特异性结合等。

4、分泌：蛋白质类激素、胞外酶的分泌作用。

5、排泄：细胞的外排作用。

6、免疫：淋巴细胞的识别。

细胞膜的成分

脂类：约占50%，以磷脂为主，它既有亲水的极性头部（磷酸和含氨苯的化合物相连接），又有疏水的非极性尾部（2个脂肪酸链）。

蛋白质：约占40%，按其在膜中与磷脂相互作用方式及排列部位不同，可分为外在蛋白和内在蛋白两大类。

糖类：约占10%，大多和蛋白质分子结合成为糖蛋白，具有识别、分泌、排泄、免疫等功能，也可和脂类分子结合形成糖脂。

细胞膜的特征

1、膜的流动性

膜的流动性是生物膜的基本特征之一，也是细胞进行生命活动的必要条件，主要包括了膜脂的流动和膜蛋白的流动。

影响脂流动的重要因素有：

（1）脂分子本身，一般来说，脂肪酸键越短，膜脂的流动性越大；

（2）温度，各种膜脂都具有不同的相变温度，在生物膜中膜脂的相变温度是由组成生物膜的各种脂分子的相变温度决定的；

（3）胆固醇对膜的流动性也起着重要的调节作用，它具有与磷脂分子结合限制其运动的作用，也有将磷脂分子隔开使其易流动的作用。最终的效应取决于上述两种作用的综合效应。多数情况下，胆固醇的作用是防止膜脂由液相变为固相，以保证膜脂处于活动状态。

膜蛋白的流动

科学家们通过一系列的实验（如荧光抗体免疫标记实验）证明：膜蛋白也具流动性，但实际上，并不是所有的膜蛋白都像在人鼠融合细胞膜上那样自由运动，有些细胞90%的膜蛋白是自由运动的，而有些细胞只有30%的膜蛋白处于流动状态，影响其运动的主要因素是某些膜蛋白与膜下细胞骨架结构相结合，限制了膜蛋白的运动。

2、膜的不对称性

膜脂的不对称性是指同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布。主要有糖脂和磷脂分子的不对称分布，糖脂的分布表现出完全不对称性，其中糖侧链都在质膜的ES面上，因此糖质仅存在于质膜的细胞外小页中，影响其分布不均的因素是：

（1）完成其生理功能的结构基础。

（2）磷脂分子不对称，影响其分布不均的因素尚未清楚。

膜蛋白的不对称性

有的膜蛋白在质膜上都是不对称分布，其不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性，它们决定着各种生物膜的特征及其生物学功能。膜蛋白的不对称性也是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。