? ? ? 對于一個細胞來說贴唇,究竟是什么讓其能夠真正被稱為是一個細胞呢?什么造就了細胞的整體性呢飞袋?你或許會說是細胞中心的細胞核戳气,是為細胞提供能量的線粒體或者植物細胞中的葉綠體,的確巧鸭,這兩個存在都是細胞當(dāng)中極其重要的瓶您,但是紅細胞在失去細胞核之后仍可以以一個整體性的細胞的形象呈現(xiàn)出來,一個失去了線粒體或者說葉綠體的細胞可以說是一個馬上就要死亡的細胞纲仍,但畢竟還是細胞呀袱。
? ? ? 那么什么存在是在消失之后讓整個細胞徹底泯滅了呢郑叠?我個人的答案是細胞膜,試想乡革,任何細胞只要失去了細胞膜,那么無論細胞膜里面有多么精密的設(shè)施沸版,也將立刻分散在無羈的自然環(huán)境中嘁傀,完全無法被稱為生命。細胞膜就像是一堵分離之墻一般视粮,給生命留出了自己的小小空間,它確實看上去就沒有細胞核中的核酸復(fù)雜蕾殴,線粒體和葉綠體的精妙岛啸,可是它也正向在兇險的森林中給原始部落圍出的高高的圍墻,雖然相對之下簡陋娃殖,卻是一切生命得以產(chǎn)生的基礎(chǔ)與源頭值戳。那么,生命的基石細胞膜炉爆,到底擁有哪些獨特的能力,又是如何做到這一點的芬首?
? ? ? 經(jīng)過人類宏觀層面的探索,我們目前已知的細胞膜功能大概可以分為三種赦政,首先,細胞膜可以將細胞與外界環(huán)境分隔開恢着,從而保障細胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定财破,提供生命活動的場所掰派。其次左痢,細胞膜可以控制物質(zhì)進出細胞,例如俊性,將細胞需要利用的功能物質(zhì)吸收進來,將細胞內(nèi)部的代謝廢物排出去定页,并且將大部分對細胞有害的物質(zhì)阻擋在外。再者杭煎,細胞膜可以起到傳遞信息的功能,有具體分為三種方式,第一玫鸟,細胞膜能夠通過激素傳遞信息(例如胰島素),第二屎飘,細胞膜可以直接通過接觸其他細胞膜傳遞信息贾费,第三檐盟,細胞膜可以通過建立起細胞膜之外的聯(lián)系纖維來實現(xiàn)較遠距離的信息直接傳遞(只出現(xiàn)在某些植物細胞中)。
? ? 結(jié)構(gòu)決定功能葵萎,組成決定性質(zhì),要想擁有以上所說的三種功能谎痢,細胞膜本身就必須要具有與之對應(yīng)的結(jié)構(gòu),讓我們一個一個對其開始分析节猿。
? ? 一:細胞膜是如何形成細胞獨立空間的漫雕?
? ? 對于大部分處于無機自然世界的物質(zhì)滨嘱,水都是非常非常好的溶劑浸间,很多物質(zhì)只要遇到水,就可能會分散成很多自由移動的離子发框,就算不能,也有可能被拆分成非常非常微小的微粒梅惯,可我們?nèi)粘I钪杏幸环N非常常見的物質(zhì)并非如此:想象一下你吃的滿嘴流油之后去洗手的場景,那種粘粘糊糊的不適感很多人應(yīng)該都親身體驗過吧她君,沒錯,這種物質(zhì)就是脂質(zhì)缔刹,一般來說具有比較強烈的疏水性,如果脂質(zhì)能夠包圍住整個細胞膜劣针,可想而知整個細胞膜應(yīng)該便可以相對獨立的在水中存在了。
? ? 然而這就沒有一點問題了嗎鸟廓?顯然并不是,雖然一個圓圓的脂肪球能夠隔絕水引谜,但在隔絕水的同時,這一脂肪球也大大加大了細胞內(nèi)外物質(zhì)交通的難度员咽,一個物質(zhì)想要進出細胞,首先還得穿過粘乎乎的巨大脂肪層贝室,并且努力跨越因為疏水性產(chǎn)生的在脂肪與水之間的間隔, 簡直太沒有效率了档玻。想要變得有效率,細胞膜就應(yīng)該在具有疏水性的前提之下霹琼,也可以具備與水親合的能力凉当,使得物質(zhì)內(nèi)外進出順暢枣申。這聽起來有些反直覺看杭,一個細胞膜怎么可能同時具有疏水性和親水性,但生物就是這么神奇楼雹,有一種神奇的蛋白質(zhì)正好可以滿足細胞膜的需要,它就是磷脂榨咐。
? ? 磷脂擁有非常獨特的外形谴供,它的頂部呈現(xiàn)近球狀,擁有親水性桂肌,尾部分出來兩條分叉,呈現(xiàn)疏水性崎场。當(dāng)按照下圖所示的方法排列起來時,剛好能夠滿足具有一定的輸水性但同時也可以以水親密接觸的需求干厚,我們也由此確定了細胞膜整體的外形結(jié)構(gòu)答恶。
? ? 但磷脂就這么一種萍诱,如何實現(xiàn)控制物質(zhì)進出和傳遞信息的功能呢污呼?這兩類功能涉及對物質(zhì)的篩選,簡簡單單的脂類物質(zhì)應(yīng)該不具備這個能力燕酷,事實也的確如此,在細胞膜當(dāng)中饵蒂,真正實現(xiàn)上述兩種功能的是我們之前說過的一種幾乎參加了所有生命活動的物質(zhì):蛋白質(zhì)酱讶。蛋白質(zhì)以某種規(guī)律分布在雙層磷脂組成的細胞膜整體架構(gòu)中(就像被鑲嵌在一層膜上一樣)其中有一些蛋白是專門負責(zé)接收和傳播信息的退盯,另一些則在細胞膜上形成了狹窄的孔道泻肯,幫助物質(zhì)進行跨膜流動,其中又有部分的糖類物質(zhì)對其功能進行輔助灶挟。
? ? ? 那么綜上,我們便已經(jīng)可以構(gòu)建細胞膜的一個非常直觀的模型:鑲嵌模型箱叁,用簡潔的話語來描述的話惕医,鑲嵌模型的基本支架是磷指雙分子層蛋白質(zhì)以不同形式鑲嵌在磷脂雙分子層中耕漱,呈現(xiàn)如下的樣貌曹锨。隨著科學(xué)技術(shù)的越來越發(fā)達,通過更為先進的射電顯微鏡沛简,人們確切地證實了這一模型架構(gòu)。
? ? ? 可問題又又又又來了给郊,生命體捧灰,特別是動物生命體淆九,是多么好動的存在啊饲窿!現(xiàn)在嘗試捏一捏你的皮膚焕蹄,這是多么的柔軟逾雄!如果我們構(gòu)建的鑲嵌模型細胞膜是一個靜態(tài)結(jié)構(gòu)腻脏,能否支撐這樣的活動性?應(yīng)該不太能做鹰,那么又如何證明鑲嵌模型細胞膜并不是靜態(tài)的呢?科學(xué)家們在漫長的實驗中找到了方法钾麸,他們將小鼠的細胞膜和人體的細胞膜分離出來之后放在一起炕桨,隨后靜置了一段時間,神奇的發(fā)現(xiàn)兩個細胞膜呈現(xiàn)出來融合現(xiàn)象谋作。如果細胞膜像鋼鐵一樣固定,融合是不現(xiàn)實的遵蚜,所以細胞膜必然一直不停地進行流動。通過這個實驗睡汹,鑲嵌模型正式變?yōu)榱鲃予偳赌P汀?/p>
? ? ? 那么寂殉,這就是細胞膜的整體功能和結(jié)構(gòu)囚巴,細胞膜看起來只是簡簡單單的一個膜友扰,可卻是如此基礎(chǔ)性的,底層性的生命結(jié)構(gòu)秽浇,正如大樓的建造不能沒有地基,生命的存在也實在不能沒有“膜”柬焕。
? ? ? 而對于生活在宏觀世界的我們,其實也擁有一層無形的膜斑举,它們是我們做一切事情的基礎(chǔ),是一切發(fā)展的源頭介时,這種基礎(chǔ)可以是能力方面的底層邏輯,可以是人得以為人的主體性,甚至可以是日常的收納習(xí)慣循衰,雖然它們在平常的生活中看起來沒那么起眼,也在我們的日常教育與生活中經(jīng)常被忽視伐蒋,卻實際上起到了顛覆性的作用。
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