在理科的學科中,相比較化學和物理,生物還是很好學的。雖然生物與我們的生活息息相關。初一網小編整理了細胞膜的結構和功能,希望能幫助到你更好地學習生物。
2017年中考生物核心知識點匯總
細胞膜的定義
細胞膜(cell)又稱細胞質膜()。細胞表面的一層薄膜。有時稱為細胞外膜或原生質膜。長度約為7~8nm,細胞膜的物理組成基本相同,主要由糖類、蛋白質和脂類組成。各成份濃度分別約為50%、40%、2%~10%。其中,脂類的主要成份為磷脂和血脂。據悉,細胞膜中還富含少量水份、無機鹽與金屬離子等。
細胞膜的結構
膜脂
膜脂類主要由磷脂、膽固醇和少量糖脂構成。在大多數細胞的膜脂類中,磷脂占總數的70%以上,尿酸不超過30%,糖脂不超過10%。磷脂又可分為兩類:甘油磷脂()和鞘磷脂(,SM)。甘油磷脂主要包括磷脂酰膽堿(卵磷脂)(,PC),其次是磷脂酰谷氨酸(,PS)和磷脂酰乙酸胺(腦磷脂)(mine,PE)細胞膜結構,濃度最少的是磷脂酰肌醇(,PI)。磷脂、膽固醇和糖脂都是雙嗜性分子。磷脂分子中的乙酸和核苷酸、膽固醇分子中的甲基以及糖脂分子中的糖鏈等親水性官能團分別產生各自分子中的親水端,分子的另一端則是疏水的脂肪酸烴鏈。這種分子以脂類單層的方式存在于質膜中,親水端朝向細胞外液或胞質,疏水的脂肪酸烴鏈則彼此相對細胞膜結構,產生膜內部的疏水區。膜脂類單層中的脂類構成是不對稱的,含多肽的磷脂(磷脂酰谷氨酸、磷脂酰乙酸胺、磷脂酰肌醇)主要分布在膜的近胞質的外層,而磷脂酰膽堿的大部份和全部糖脂都分布在膜的內層。
膜蛋白
細胞膜蛋白質(包括酶)膜蛋白質主要以兩種方式同膜脂類相結合:
細胞膜分內在蛋白和外在蛋白兩種。內在蛋白以疏水的部份直接與磷脂的疏水部份共價結合,兩端帶有極性,貫串膜的內外;外在蛋白以非共價鍵結合在固有蛋白的外端上,或結合在磷脂分子的親水頭上。如載體、特異受體、酶、表面抗體。占20%~30%的表面蛋白質(外周蛋白質)以帶電的多肽或官能團——極性側鏈與膜外側的脂類結合;占70%~80%的結合蛋白質(內在蛋白質)通過一個或幾個疏水的α-螺旋(20~30個疏水多肽吸收而產生,每圈3.6個多肽殘基,相當于膜長度。相鄰的α-螺旋以膜內、外右側直鏈肽聯接)即膜內疏水酰基與脂類分子結合。理論上,鑲嵌在脂類層中的蛋白質是可以縱向懸浮移位的,因此該是隨機分布的;可實際存在著的有區域性的分布;(這可能與膜外側的細胞骨架存在對某種蛋白質分子局限作用有關),以實現其特殊的功能:細胞與環境的物質、能量和信息交換等。(Frye和年用發綠光的酸性芯香藍標記人細胞同用發紅光螢光素標記膜蛋白抗原標記離體培養的大鼠細胞一起培養,之后使它們融合,從各自分布,經過37℃40min后變為均勻分布。光致漂白螢光恢復法,微區檢測)細胞膜上存在兩類主要的轉運蛋白,即:載體蛋白()和通道蛋白()。載體蛋白又稱做載體()、通透酶()和轉運器(),才能與特定溶質結合,通過自身構型的變化,將與它結合的溶質轉移到膜的另左側,載體蛋白有的須要能量驅動,如:各種ATP驅動的離子泵;有的則不須要能量,以協助擴散的形式運輸物質,如:纈氨酶素。通道蛋白與與所轉運物質的結合較弱,它能形結婚水的通道,當通道打開時能容許特定的溶質通過,所有通道蛋白均以協助擴散的形式運輸溶質。
膜糖
膜糖和糖衣:糖蛋白、糖脂細胞膜脂類主要是一些甾醇鏈和寡糖鏈,它們都以共價鍵的方式和膜脂類或蛋白質結合,產生糖脂和糖蛋白;這種糖鏈絕大多數是裸露在膜的外邊(非細胞質)右邊的。(皂甙-蛋白質復合物,細胞殼體cellcoat)脂類排序上的特異性作為細胞或蛋白質的“標志、天線”—抗原決定簇(可辨識,與遞質、激素等結合。ABO血型物質即鞘氨醇上多肽鏈不同。131AA+100糖殘基)。
細胞膜功能
(1)分隔、形成細胞和細胞器,為細胞的生命活動提供相對穩定的內部環境,膜的面積大大降低,增強了發生在膜上的生物功能;
(2)屏障作用,膜外側的水溶性物質不能自由通過;
(3)選擇性物質運輸,伴隨著能量的傳遞;
(4)生物功能:激素作用、酶促反應、細胞辨識、電子傳遞等。
(5)辨識和傳遞信息功能(主要借助糖蛋白)
(6)物質轉運功能:細胞與周圍環境之間的物質交換,是通過細胞膜的轉運功能實現的,其主要轉運方法有以下四種。
被動運輸:
(1)單純擴散:脂胺類物質由膜的高含量側向低含量側的擴散過程,稱為單純擴散。不耗能,不須要載體。如:水、尿素、二氧化碳等.
(2)協助擴散:非脂胺類物質在膜蛋白的幫助下,順含量差或電位差跨膜擴散的過程,稱為協助擴散。不耗能,而且須要載體。協助擴散的三個特征:1、特異性:記憶中離子通道或載體通常只轉運一種物質。2、飽和性:即當被轉運物質降低到一定限度時,轉運速度不再急劇降低,這是因為離子通道或載體的數目有限的緣故。3、競爭性抑制:記憶中離子通道或載體同時轉運兩種或兩種以上物質時,一種物質含量降低,將消弱對另一種物質的轉運。4.膜蛋白的分類:1.通道蛋白、2.門通道蛋白、3.特化蛋白(通過接觸改變自身構型來進行轉運)如:獼猴桃糖步入紅細胞。
自由擴散和協助擴散都是順含量差進行的,細胞本身不消耗能量,均屬于被動轉運(被動運輸)。
(3)主動運輸:離子或小分子物質在膜上“泵”的作用下,被逆含量差或逆電位差的跨膜轉運過程,稱為主動轉運(主動運輸)。主動運輸須要消耗大量熱量但是須要載體。有選擇透過性。如:碘步入芥菜、葡萄糖步入除紅細胞以外的細胞。
(4)胞吞胞吐:是轉運大分子或結節物質的有效方法。物質通過細胞膜的運動從細胞外步入細胞內的過程,稱胞吞。包括吞噬和吞飲。液態物質入胞為吞飲,如小腸上皮對營養物質的吸收;固體物質入胞為吞噬,如粒細胞吞噬病菌的過程。胞吐是通過細胞膜的運動從細胞內派到細胞外的過程。細胞的代謝產物及腺細胞的分泌物都是以胞吐作用完成的,須要消耗能量。
(5)細胞膜的受體功能:受體是細胞辨識和結核物理信息的特殊結構,其本質是蛋白質(糖蛋白)。
補充:(1)細胞是物質從無生命到有生命的最小單元(且不論病毒),深度剖析細胞的能量流動有助于了解生命物質與非生命物質的根本區別。(2)主動運輸和被動運輸屬于穿膜運輸,直接穿膜,僅限于小分子與離子。而入胞與出胞作用(內吞與外排)屬于膜泡運輸,不穿膜,限于大分子。