细胞膜的结构

流体镶嵌模型

内容标准3.1介绍流体镶嵌模型，该模型把细胞膜描述为由磷脂分子构成的柔韧、流动的双层结构，其中散布着蛋白质，犹如镶嵌画中的瓷砖。磷脂和许多蛋白质能在膜层内横向移动，这正是细胞膜呈流动状态而非刚性结构的原因。

细胞膜的组成成分

• 磷脂双分子层，每个磷脂分子都有一个亲水（吸引水）的磷酸头部，朝向两侧的水环境，以及两条疏水（排斥水）的脂肪酸尾部，在中间彼此相对。
• 整合蛋白，嵌入双分子层内部或贯穿整个双分子层；部分形成运输用的通道或载体，部分则作为受体。
• 外周蛋白，松散地附着在膜的内表面或外表面，而非嵌入膜中。
• 胆固醇，位于磷脂分子之间，有助于调节膜的流动性与稳定性。
• 糖蛋白与糖脂，外表面带有碳水化合物链的蛋白质和脂质，参与细胞识别与信号传递。

为何这种排列方式很重要

亲水头部与疏水尾部在水环境中会自动排列成双分子层，这正是细胞膜能自发形成、并在被刺破后自行修复的原因。由于细胞膜核心是疏水的，水溶性物质和离子无法自由通过，它们需要特定的蛋白质通道或载体。

正是这种选择性屏障使细胞膜具有部分（选择）透过性。

如何考查

考题常给出已标示或未标示的流体镶嵌模型图解，要求你说出某个组成部分（如磷脂头部、尾部或某种特定蛋白质）的名称并陈述其作用。你也可能被要求解释为什么细胞膜被描述为「流动的」和「部分透过性的」，或把某种膜蛋白的功能与物质如何穿过细胞膜联系起来。

考试风格例题

题目。图解显示细胞膜的一部分，依据流体镶嵌模型绘制。

结构X贯穿整个磷脂双分子层，并在其中央形成一条通道。结构Y是散布在磷脂尾部之间的小分子。

结构Z是外表面的一种蛋白质，附有一条分支状碳水化合物链。(a) 说出结构X、Y和Z的名称。

(b) 说出结构X的一种功能。(c) 解释为何结构Z对细胞很重要。

(d) 解释为何细胞膜被描述为「流动的」。

参考答案。(a) X是整合（通道）蛋白；Y是胆固醇；Z是糖蛋白。

(b) 结构X可能作为通道，让特定离子或分子穿过细胞膜，或作为载体蛋白参与主动运输。(c) 结构Z上的碳水化合物链使细胞能被其他细胞识别，这对细胞信号传递以及免疫系统辨认自身细胞十分重要。

(d) 细胞膜之所以被描述为流动的，是因为磷脂与许多蛋白质并非固定不动，而能在膜层内横向移动，使细胞膜呈现灵活、不断变化的结构，而非刚性结构。

练习题

试一试。把植物细胞放入浓（高渗）糖溶液中，细胞失水，细胞质从细胞壁上收缩，这种现象称为质壁分离。

根据细胞膜的结构，解释 (a) 为何水能轻易离开细胞，而溶解的糖分却不能自由进入；以及 (b) 若将同一细胞改放入低渗溶液中，会发生什么情况。

考试提示

关键术语

• 扩散，粒子从高浓度向低浓度的净移动；小型非极性分子可直接扩散穿过细胞膜的疏水核心。
• 渗透，水分穿过部分透过性膜的移动，这有赖于细胞膜的结构。
• 主动运输，利用能量使物质逆浓度梯度移动，由嵌入膜中的特定载体蛋白完成。
• 低渗溶液，溶质浓度低于细胞的溶液，会使水经渗透作用穿过细胞膜进入细胞。
• 高渗溶液，溶质浓度高于细胞的溶液，会使水经渗透作用穿过细胞膜流出细胞，在植物细胞中会导致质壁分离。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

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