什麼是細胞膜？概念、特徵、脂質層功能和結構

我們解釋什麼是細胞膜及其一些特徵。此外，該脂質層的功能和結構。

細胞膜的平均厚度為7.3 nm3。

什麼是細胞膜？

細胞膜、質膜、質膜或細胞質膜是雙層磷脂，包圍和界定細胞，將內部與外部分開，並允許環境與細胞質之間的物理和化學平衡。這是細胞最外層的部分。

該膜在光學顯微鏡下不可見（在電子顯微鏡下可見），因為它的平均厚度為 8 nm (1 nm = 10 -9 m)，並且在植物和真菌細胞中位於細胞下方牆。

細胞膜的首要特性是它的選擇性滲透性，即它能夠允許或拒絕某些分子進入細胞內部，從而調節水、營養物質或離子鹽的通過，使細胞質始終處於電化學勢（帶負電）、 pH值或濃度的最佳條件。

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細胞膜功能

該膜允許所需物質通過並阻止不需要的物質通過。

細胞膜具有以下功能：

• 劃界。它機械地定義和保護細胞，區分外部和內部，以及一個細胞和另一個細胞。此外，它也是抵禦其他入侵者的第一道防禦屏障。

• 行政。它的選擇性使其能夠讓位於細胞中所需的物質並拒絕不需要的物質進入，在調節所述運輸的同時充當外部和內部之間的溝通。

• 保存。透過液體和物質的交換，膜使細胞質中水和其他溶質的濃度、pH 值和電化學電荷保持穩定。

• 溝通。膜可以對來自外部的刺激做出反應，將訊息傳遞到細胞內部並啟動某些過程，例如細胞分裂、細胞運動或生化物質的分離。

細胞膜結構

脂質主要是膽固醇，但也有磷酸甘油酯和鞘脂。

細胞膜由兩層兩親性脂質組成，其親水極性頭（對水有親和力）向細胞內和向外定向，保持其疏水部分（排斥水）接觸，類似於三明治這些脂質主要是膽固醇，但也有磷酸甘油酯和鞘脂。

它還含有20%的整合蛋白和周邊蛋白，發揮連接、運輸、接收和催化功能。整合膜蛋白嵌入雙層中，其親水錶面暴露於水性環境，而其疏水錶面與雙層的疏水內部接觸。

跨膜蛋白是一種完全穿過膜厚度的整合蛋白。週邊膜蛋白與雙層表面結合，通常與整合蛋白的暴露區域結合，並且很容易分離而不干擾膜結構。由於它們，細胞識別也發生了，這是一種生化通訊的形式。

最後，細胞膜含有碳水化合物成分（糖），無論是多醣體或寡糖，它們存在於細胞膜的外部形成糖萼。這些糖僅佔膜乾重的 8%，可用作支撐材料、細胞間通訊的標識符以及保護細胞表面免受機械和化學攻擊。

主動運輸和被動運輸

膜在真核細胞內形成隔室，允許多種獨立的功能。此外，它們還可作為生化反應的表面。

許多離子和小分子透過被動運輸（不消耗能量）和主動運輸（消耗能量）穿過生物膜。

擴散是物質沿著其濃度梯度從較高濃度區域到較低濃度區域的淨移動。

通過脂質雙層的被動運輸稱為簡單擴散，通過離子通道和膜蛋白的運輸稱為易化擴散。

滲透是一種擴散，其中水分子通過半透膜從水有效濃度較高的區域到達水有效濃度較低的區域。

在主動運輸中，細胞消耗代謝能量以逆著濃度梯度跨膜移動離子或分子。

初級主動轉運，也稱為直接主動轉運，直接利用代謝能量跨膜轉運分子。例如，鈉鉀幫浦使用 ATP 將鈉離子泵出細胞，將鉀離子泵入細胞。

在協同轉運（也稱為間接主動轉運）中，兩種溶質同時轉運。動力 ATP 幫浦可維持濃度梯度。因此，載體蛋白共同轉運兩種溶質。它將一種溶質沿著其濃度梯度移動，並利用釋放的能量逆著其濃度梯度移動另一種溶質。

胞吞作用和胞吐作用

在內吞作用中，物質被摻入細胞中。

一些較大的物質，例如大分子、食物顆粒，甚至小細胞，也會移入或移出細胞。它們透過胞吐作用和內吞作用運輸。與主動運輸一樣，這些過程需要直接從細胞消耗能量。這是透過在細胞膜中形成囊泡而發生的，根據它們是否進入或離開，使所需物質溶解在細胞質中，或者相反，溶解在環境中。

• 在胞吐作用中。細胞透過將囊泡與質膜融合來排出廢物或分泌產物（例如荷爾蒙）。

• 內吞作用中。這些材料被納入細胞中。生物系統中有幾種類型的內吞作用機制，包括吞噬作用、胞飲作用和受體介導的內吞作用。

• 在胞飲作用（「飲水細胞」）中。細胞吸收溶解的物質。

• 在受體介導的內吞作用中。特定分子與質膜上的受體蛋白結合。受體介導的內吞作用是真核細胞攝取大分子的主要機制。

• 吞噬作用（字面意思是“細胞吞噬”）。細胞攝取大顆粒的固體，例如食物或細菌。後者對於某些細胞和單細胞生物體來說至關重要，這些細胞和單細胞生物體吞噬（包裹在其膜中）營養物質。

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