細胞膜的有什麼功能

細胞膜(cell membrane)又稱細胞質膜(plasma membrane)。細胞表面的一層薄膜。有時稱為細胞外膜或原生質膜。細胞膜的化學組成基本相同，主要由脂類、蛋白質和糖類組成。下面是本站小編整理的相關內容，歡迎大家閲讀!

生理功能

細胞膜有重要的生理功能，它即使細胞維持穩定代謝的胞內環境，又能調節和選擇物質進出細胞。細胞膜通過胞飲作用(pinocytosis)、吞噬作用(phagocytosis)或胞吐作用(exocytosis)吸收、消化和外排細胞膜外、內的物質。在細胞識別、信號傳遞、纖維素合成和微纖絲的組裝等方面，質膜也發揮重要作用。有些細胞間的信息交流並不是靠細胞膜上的受體來實現的，比如某些細胞分泌的甾醇類物質，這些物質可以作為信號，與其他細胞進行信息交流，但是這些物質並不是和細胞膜上的受體結合的，而是穿過細胞膜，與細胞核內或細胞質內的某些受體相結合，從而介導兩個細胞間的信息交流的!所以説細胞膜的生理作用並不是很大。只是用來保護細胞。

研究進程

19世紀中葉li發現細胞表面有阻礙染料進入的現象，

提示膜結構的存在;1899年ton發現脂溶性大的物質易入胞，推想應為脂類屏障。1925年荷蘭人er和del用丙酮抽提紅細胞膜結構，計算出紅細胞膜平鋪面積約為其表面積的兩倍，提出脂質雙分子層模型.成立前提：a.紅細胞的全部脂質都在膜上;b.丙酮法抽提完全;平均表面積估算正確。(70%~80%偏低);40年後Bar重複這一試驗發現紅細胞膜平鋪面積應不是70%～80%，而是1.5倍還有蛋白質表面，同時幹膜面積是99μm2，濕膜面積則為145μm2。兩項誤差相抵，結果基本正確。

根據細胞的生理生化特徵，曾先後推測質膜是一種脂肪柵、脂類雙分子層和由蛋白質-磷脂-蛋白質構成的三夾板結構。同時電鏡觀察也證實質膜確實呈暗-明-暗三層結構。隨後冷凍蝕刻技術顯示雙層膜中存在蛋白質顆粒;免疫熒光技術證明質膜中蛋白質是流動的。據此er等人在1972年提出生物膜的流動鑲嵌模型，如圖7-4-3和7-4-4所示，，結構特徵是：生物膜的骨架是磷脂類雙分子層，蛋白質分子以不同的方式鑲嵌其中，細胞膜的表面還有糖類分子，形成糖脂、糖蛋白;生物膜的內外表面上，脂類和蛋白質的分佈不平衡，反映了膜兩側的功能不同;脂雙層具有流動性，其脂類分子可以自由移動，蛋白質分子也可以在脂雙層中橫向移動。

儘管目前還沒有一種能夠直接觀察膜的分子結構的較為方便的技術和方法，但從研究中30年代以來提出了各種假説有數十種，其中得到較多實驗事實支持而目前仍為大多數人所接受的是美國的er和olsom於1972年提出的流體鑲嵌模型(fluid mosaic model)。這一假想模型的基本內容是：膜的共同結構特點是以液態脂質雙分子層為基架，其中鑲嵌着具有不同分子結構、因而也具有不同生理功能的蛋白質，後者主要以α-螺旋或球型蛋白質的形式存在。其侷限性在於未表達出流動性不均一，Jain與White提出了“板塊與鑲嵌模型”。

單位膜模型

J. Danielli & H. Davson 1935 發現質膜的表面張力比油-水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質，從而提出了”蛋白質-脂類-蛋白質”的三明治模型。認為質膜由雙層脂類分子及其內外表面附着的蛋白質構成的。1959年在上述基礎上提出了修正模型，認為膜上還具有貫穿脂雙層的蛋白質通道，供親水物質通過。

J. D. Robertson 1959 用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結構，厚約7.5nm。這就是所謂的“單位膜”模型。它由厚約3.5nm的雙層脂分子和內外表面各厚約2nm的蛋白質構成。單位膜模型的不足之處在於把膜的動態結構描寫成靜止的不變的。

流動鑲嵌模型

流動鑲嵌模型突出了膜的流動性和不對稱性，認為細胞膜由流動的'脂雙層和嵌在其中的蛋白質組成。磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架，蛋白質或嵌在脂雙層表面，或嵌在其內部，或橫跨整個脂雙層，表現出分佈的不對稱性.

質膜的的結構模型

晶格模型

流動鑲嵌模型的補充，強調流動的整體性。

脂筏模型

脂筏(lipid raft)是質膜上富含膽固醇和鞘磷脂的微結構域(microdomain)。大小約70nm左右，是一種動態結構，位於質膜的外小頁。由於鞘磷脂具有較長的飽和脂肪酸鏈，分子間的作用力較強，所以這些區域結構緻密，介於無序液體與液晶之間，稱為有序液體(Liquid-ordered)。在低温下這些區域能抵抗非離子去垢劑的抽提，所以又稱為抗去垢劑膜(detergent-resistant membranes，DRMs)。脂筏就像一個蛋白質停泊的平台，與膜的信號轉導、蛋白質分選均有密切的關係。

從脂筏的角度來看，膜蛋白可以分為三類：①存在於脂筏中的蛋白質;包括糖磷脂酰肌醇錨定蛋白(GPI anchored protein)，某些跨膜蛋白，Hedgehog蛋白，雙乙酰化蛋白(doubly acylated protein)如：非受體酪氨酸激酶Src、G蛋白的Gα亞基、血管內皮細胞的一氧化氮合酶(NOS);②存在於脂筏之外無序液相的蛋白質;③介於兩者之間的蛋白質，如某些蛋白在沒有接受到配體時，對脂筏的親和力低，當結合配體，發生寡聚化時就會轉移到脂筏中。

脂筏中的膽固醇就像膠水一樣，它對具有飽和脂肪酸鏈的鞘磷脂親和力很高，而對不飽和脂肪酸鏈的親和力低，用甲基-β-環糊精(methyl-β-cyclodextrin)去除膽固醇，抗去垢劑的蛋白就變得易於提取。膜中的鞘磷脂主要位於外小頁，而且大部分都參與形成脂筏。

據估計脂筏的面積可能佔膜表面積的一半以上。脂筏的大小是可以調節的，小的獨立脂筏可能在保持信號蛋白呈關閉狀態方面具有重要作用，當必要時，這些小的脂筏聚集成大一個大的平台，在那裏信號分子(如受體)將和它們的配件相遇，啟動信號傳遞途徑。如致敏原(allergen)能夠將過敏患者體內肥大細胞或嗜鹼性細胞表面的IgE抗體及其受體橋聯起來，形成較大的脂筏，受體被脂筏中的Lyn(一種非受體酪氨酸激酶)磷酸化，啟動下游的信號轉導，最終引發過敏反應。

細胞表面的穴樣內陷(caveolae)具有和脂筏一樣的膜脂組成，不含籠形蛋白(clathrin)，含有caveolin(一種小分子量的蛋白，21KD)。大量存在於脂肪細胞、上皮細胞和平滑肌細胞。這種結構細胞的內吞有關，另外穴樣內陷中還富含某些信號分子，説明它與細胞的信號轉導有關。

細胞膜的厚度通常為7~8nm，細胞膜最重要的特性之一是半透性或選擇性透性，即有選擇地允許物質通過擴散，滲透和主動運輸等方式進入細胞，從而保證細胞正常代謝的進行。此外，大多質膜上還存在激素的受體，抗原的結合位點以及其他有關細胞識別的位點，所以質膜在激素作用，免疫反應和細胞通訊等過程中起着重要的作用。

流動性

細胞膜的流動性是指構成膜的脂和蛋白質分子的運動性。膜的流動性不僅是膜的基本特性之一，也是細胞進行生命活動的必要條件。

膜的流動性一般是指膜脂脂肪酸烴鏈部分的運動狀態即膜脂質流動性。通過膜脂質流動性的改變可反應出細胞膜的功能狀態及膜受損傷的程度。

流動性的表現形式

·膜脂的運動方式

膜脂的流動是造成膜流動性的主要因素，概括起來，膜脂的運動方式主要有四種。

1、側向擴散(lateraldiffusion)

2、旋轉運動(rotation)

3、伸縮運動(flex)

4、翻轉擴散(transversediffusion)，又稱為翻轉(flip-flop)。

·膜蛋白運動形式

膜蛋白的運動由於膜蛋白的相對分子質量較大，同時受到細胞骨架的影響，它不可能象膜脂那樣運動。主要有以下幾種運動形式：

1、隨機移動有些蛋白質能夠在整個膜上隨機移動。移動的速率比用人工脂雙層測得的要低。

2、定向移動有些蛋白比較特別，在膜中作定向移動。例如，有些膜蛋白在膜上可以從細胞的頭部移向尾部。

3、局部擴散有些蛋白雖然能夠在膜上自由擴散，但只能在局部範圍內擴散。

通透性

物質通過生物半透膜的難易程度。生物半透膜對體內某些分子的通透性大致可分為以下三種情況：自由通過的有水分子;可以透過的有葡萄糖、氨基酸、尿素、氯離子等;不易透過的有蛋白質、鈉、鉀等。通透性的存在，對細胞內外水的移動，各種物質的交換，酸鹼度和滲透壓的維持，均有着重要的生理意義。[1]在某些病理情況下(如過敏、創傷、燒傷、缺氧等)，由於破壞了生物半透膜的正常結構和功能，使其通透性增加，結果發生組織水腫等反應。