细胞生物学/膜
细胞的组成部分 细胞膜非常重要,因为它充当一个选择性过滤器,只允许某些物质进入或离开细胞,它就像我们身体的卫士。它可以为细胞维持一个稳定和健康的环境,以保持人们的健康。
植物细胞膜是坚硬的细胞壁,而动物细胞膜是脂质双层。
细胞膜是磷脂双层的例子,它由各种胆固醇、磷脂、糖脂、blagoscony 和蛋白质组成。下面是一个简单的磷脂双层示例。
磷脂之间显示的较小分子是胆固醇分子。它们有助于为膜提供刚性或稳定性。磷脂的两个主要组成部分在这些图中通过蓝色圆圈表示亲水头部基团,并通过长细线表示疏水脂肪酸尾部。
细胞内部和包围细胞的区域都由水或类似的水溶液组成。因此,磷脂相对于水和彼此进行定向,使亲水(“喜水”)头部基团聚集在一起并面向水,而疏水(“怕水”)尾部背向水并相互靠近。这种磷脂的自组织导致了少数几个易于识别的结构之一。细胞膜由如上所示的磷脂双层构成。
还可以形成较小的结构,称为“胶束”,其中没有磷脂的内层。相反,胶束的内部完全是疏水的,充满了磷脂的脂肪酸链以及它们包裹的任何其他疏水分子。胶束对于理解细胞结构并不那么重要,但对于演示亲水性和疏水性的原理以及与脂质双层形成对比很有用。
在细胞膜中通常发现至少 10 种不同类型的脂质。每种细胞或细胞器将具有不同百分比的每种脂质、蛋白质和碳水化合物。主要的脂质类型是
- 胆固醇
- 糖脂
- 磷脂酰胆碱
- 鞘磷脂
- 磷脂酰乙醇胺
- 磷脂酰肌醇
- 磷脂酰丝氨酸
- 磷脂酰甘油
- 二磷脂酰甘油(心磷脂)
- 磷脂酸
细胞膜往往在一侧的组成与另一侧的组成不同。差异可能是由两性亲脂性脂质基分子的不同比例或类型、蛋白质的不同定位(朝内或朝外)或跨膜蛋白质的固定方向造成的。此外,内外膜表面具有不同的酶活性。
细胞膜不对称的原因是,当蛋白质由预先存在的膜合成时,它们以不对称的方式插入膜中。细胞膜的不对称性使膜变得坚固,并使细胞具有与现有的细胞外环境不同的细胞内环境。此外,细胞膜的磷脂在脂质双层中以不对称的方式分布,这种现象称为膜磷脂不对称性。跨膜磷脂移动有三种机制:1)自发扩散,2)促进扩散,3)ATP 依赖性主动转运。
自发扩散是一种被动运输形式。由于被动运输不需要能量来运输非极性物质穿过膜,因此这可以自发地发生。促进扩散与自发扩散一样,是一种被动运输形式。这种扩散中的分子或离子通过使用特定的跨膜转运蛋白穿过膜。
小分子膜转运 由于动物膜蛋白是脂质双层,内部是疏水的,因此这种特性会阻止极性分子。转运蛋白可以帮助解决这种情况。它可以将极性分子转运穿过膜。有几种类型的膜转运蛋白。它们是单向转运蛋白和协同转运蛋白。单向转运蛋白可以将溶质从一侧移动到另一侧,改变蛋白质的位置。协同转运系统可以同时将两种溶质跨过脂质双层。溶质以相同的方向或相反的方向被发送。转运蛋白不需要按照自然方向起作用。
大分子膜转运 大分子膜转运可以分为两部分,它们是胞吐作用和胞吞作用。在胞吐作用中,当囊泡与细胞膜融合时,囊泡的内容物被释放。其中涉及五个步骤,分别是囊泡运输、囊泡系泊、囊泡停泊、囊泡启动和囊泡融合。在胞吞作用中,膜凹陷并收缩,将分子包裹起来。在受体介导的胞吞作用中,包被坑和囊泡与细胞表面的特定受体结合,使细胞可以选择吸收哪些分子以及拒绝哪些分子。