两条腿是就是疏水尾
在水中,多个磷脂分子总是自发地形成双分子层。疏水的尾巴,在水中可以结合的部位只有其它的疏水尾巴,所以它们结合在一起,将亲水的头部朝向水。因此,在水中,磷脂形成磷脂双分子层。
对细胞膜的成分进行化学分析,发现细胞膜不但富含脂质,还有着丰富的蛋白质。我们知道,蛋白质是生命活动的主要承担者。可以这么说,细胞膜功能的复杂程度,很大程度上与细胞膜上蛋白质的种类和数量挂钩。
既然细胞膜主要是由蛋白质和磷脂组成的,那么它们具体是如何组成细胞膜的呢?
在早期,科学家推测脂质的两边覆盖着蛋白质。1959年,罗伯特森在电镜下观察到细胞膜清晰的亮-暗-亮结构,他结合其他科学家的推测,提出所有的细胞膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构组成,电镜下看到中间的亮层是脂质,两边的暗层是蛋白质。他把细胞膜描述成统一的静态结构。
亮-暗-亮结构
这一模型其实经不起推敲:如果细胞膜是静态的,细胞如何生长?变形虫如何完成变形运动?静态的细胞膜是难以实现复杂的功能的。1970年,科学家用绿色荧光染料标记小鼠细胞表面的蛋白质,用红色荧光染料标记人体细胞表面的蛋白质,在将这两个细胞相融合。这两种细胞刚融合时,融合细胞一半发绿光,一半发红光。在37°C下经过40分钟后,两种颜色的荧光均匀分布。这一实验以及相关实验证据表明了,细胞膜并非静态结构,而是具有流动性的动态结构。
在细胞膜具有流动性这一结论的基础上,科学家们又提出了许多新的模型来描述细胞膜。其中,流动镶嵌模型为大多数人所接受。流动镶嵌模型认为,细胞膜以磷脂双分子层作为基本骨架,磷脂双分子层内部为疏水结构,水和水溶性物质不能自由通过,具有屏障作用。蛋白质分子或与磷脂双分子层表面结合,或镶嵌在膜中,或贯穿磷脂双分子层,甚至有的直接与脂肪酸链结合,以此结合在磷脂双分子层上。细胞膜具有流动性,主要体现在构成膜的磷脂分子可以侧向移动,膜中的蛋白质大多也能运动。细胞膜的流动性对于细胞完成物质运输、生长、分裂、变形等生命活动都是十分重要的。
旧版课本的封面描述的就是流动镶嵌模型
事实上,随着科学的进步,流动镶嵌模型也逐步被更好的模型所取代。对与细胞膜的的结构,你有什么看法?欢迎在评论区进行讨论。
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