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細胞生物學/膜

來自華夏公益教科書,開放的書籍,為開放的世界

細胞的組成部分 細胞膜非常重要,因為它充當一個選擇性過濾器,只允許某些物質進入或離開細胞,它就像我們身體的衛士。它可以為細胞維持一個穩定和健康的環境,以保持人們的健康。

植物細胞膜是堅硬的細胞壁,而動物細胞膜是脂質雙層。

質膜雙層

細胞膜是磷脂雙層的例子,它由各種膽固醇、磷脂、糖脂、blagoscony 和蛋白質組成。下面是一個簡單的磷脂雙層示例。

磷脂之間顯示的較小分子是膽固醇分子。它們有助於為膜提供剛性或穩定性。磷脂的兩個主要組成部分在這些圖中透過藍色圓圈表示親水頭部基團,並透過長細線表示疏水脂肪酸尾部。

細胞內部和包圍細胞的區域都由水或類似的水溶液組成。因此,磷脂相對於水和彼此進行定向,使親水(“喜水”)頭部基團聚集在一起並面向水,而疏水(“怕水”)尾部背向水並相互靠近。這種磷脂的自組織導致了少數幾個易於識別的結構之一。細胞膜由如上所示的磷脂雙層構成。

還可以形成較小的結構,稱為“膠束”,其中沒有磷脂的層。相反,膠束的內部完全是疏水的,充滿了磷脂的脂肪酸鏈以及它們包裹的任何其他疏水分子。膠束對於理解細胞結構並不那麼重要,但對於演示親水性和疏水性的原理以及與脂質雙層形成對比很有用。

在細胞膜中通常發現至少 10 種不同型別的脂質。每種細胞或細胞器將具有不同百分比的每種脂質、蛋白質和碳水化合物。主要的脂質型別是

  • 膽固醇
  • 糖脂
  • 磷脂醯膽鹼
  • 鞘磷脂
  • 磷脂醯乙醇胺
  • 磷脂醯肌醇
  • 磷脂醯絲氨酸
  • 磷脂醯甘油
  • 二磷脂醯甘油(心磷脂)
  • 磷脂酸

細胞膜是不對稱的

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細胞膜往往在一側的組成與另一側的組成不同。差異可能是由兩性親脂性脂質基分子的不同比例或型別、蛋白質的不同定位(朝內或朝外)或跨膜蛋白質的固定方向造成的。此外,內外膜表面具有不同的酶活性。

細胞膜不對稱的原因是,當蛋白質由預先存在的膜合成時,它們以不對稱的方式插入膜中。細胞膜的不對稱性使膜變得堅固,並使細胞具有與現有的細胞外環境不同的細胞內環境。此外,細胞膜的磷脂在脂質雙層中以不對稱的方式分佈,這種現象稱為膜磷脂不對稱性。跨膜磷脂移動有三種機制:1)自發擴散,2)促進擴散,3)ATP 依賴性主動轉運。

自發擴散是一種被動運輸形式。由於被動運輸不需要能量來運輸非極性物質穿過膜,因此這可以自發地發生。促進擴散與自發擴散一樣,是一種被動運輸形式。這種擴散中的分子或離子透過使用特定的跨膜轉運蛋白穿過膜。

小分子膜轉運 由於動物膜蛋白是脂質雙層,內部是疏水的,因此這種特性會阻止極性分子。轉運蛋白可以幫助解決這種情況。它可以將極性分子轉運穿過膜。有幾種型別的膜轉運蛋白。它們是單向轉運蛋白和協同轉運蛋白。單向轉運蛋白可以將溶質從一側移動到另一側,改變蛋白質的位置。協同轉運系統可以同時將兩種溶質跨過脂質雙層。溶質以相同的方向或相反的方向被髮送。轉運蛋白不需要按照自然方向起作用。


大分子膜轉運 大分子膜轉運可以分為兩部分,它們是胞吐作用和胞吞作用。在胞吐作用中,當囊泡與細胞膜融合時,囊泡的內容物被釋放。其中涉及五個步驟,分別是囊泡運輸、囊泡繫泊、囊泡停泊、囊泡啟動和囊泡融合。在胞吞作用中,膜凹陷並收縮,將分子包裹起來。在受體介導的胞吞作用中,包被坑和囊泡與細胞表面的特定受體結合,使細胞可以選擇吸收哪些分子以及拒絕哪些分子。

膜的重要方面

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  1. 磷脂
  2. 膽固醇
  3. 半透性和滲透
  4. 蛋白質和通道
  5. 疏水性
  6. 自組裝
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