植物细胞的形态结构(4)
(1)质膜 质膜是包围在细胞质表面的一层薄膜,在动物细胞中通常称为细胞膜(cellmembrane)。由于它很薄,通常又紧贴细胞壁,因此,在光学显微镜下较难识别。如果采用高渗溶液处理,使原生质体失水而收缩,与细胞壁发生分离(即质壁分离),就可看到质膜是一层光滑的薄膜。
在电子显微镜下,经适合的固定,质膜显出具有明显的三层结构:两侧呈两个暗带,中间夹有一个明带。三层的总厚度约7.5nm,其中两侧暗带各为2nm,中间明带约3.5nm。明带的主要成分是类脂,而暗带的主要成分为蛋白质。这种在电子显微镜下显示出由三层结构组成为一个单位的膜,称为单位膜(unit membrane),所以,质膜是一层单位膜。细胞中除质膜外,细胞核的内膜和外膜,以及其他细胞器表面的包被膜一般也都是单位膜,但各自的厚度、结构和性质都有差异。
质膜的主要功能是控制细胞与外界环境的物质交换。这是因为质膜具有“选择透性”,此种特性表现为不同的物质透过能力不同。当膜生活时,某些物质能很快透过,某些物质透过较慢,而另一些物质则不能透过。而且,随着细胞生理状态的不同,物质的这种透过能力可以发生相应的变化,在某些情况下,它们比另一些情况更能透过,这种特性是生活的生物膜所特有的。一旦细胞死亡,膜的选择透性也就随着消失,物质便能自由地透过了。质膜的选择透性使细胞能从周围环境不断地取得所需要的水分、盐类和其他必需的物质,而又阻止有害物质的进入;同时,细胞也能将代谢的废物排除出去,而又不使内部有用的成分任意流失,从而保证了细胞具有一个合适而相对稳定的内环境,这是进行正常生命活动所必需的前题。此外,质膜还有许多其他重要的生理功能,例如主动运输、接受和传递外界的信号,抵御病菌的感染,参与细胞间的相互识别等。
生物膜的选择透性是与它的分子结构密切相关的,但是,关于膜的分子结构,到目前为止,还没有完全被人们所了解。一般认为,磷脂是组成生物膜整体结构的主要成分,二排磷脂分子在细胞质(或细胞器)表面形成一个双分子层。在每一排中,磷脂分子与膜垂直,相互平行排列,二排分子含磷酸的亲水“头部”,分别朝向膜的内、外二侧,而疏水的脂肪酸的烃链“尾部”都朝向膜的中间,二排分子尾尾相接,这样形成了一个包围细胞质的连续脂质双分子层。生物膜就是这种脂质层与蛋白质相结合的产物。蛋白质在膜上的分布,科学家提出许多假设的模型,目前较普遍接受的二种是“膜的流动镶嵌模型”。这一学说认为,在膜上有许多球状蛋白,以各种方式镶嵌在磷脂双分子层中,有的分别结合在膜的内外表面,有的较深地嵌入磷脂质层中,再有的横向贯穿于整个双分子层(图1-4)。而且,这样的结构不是一成不变的,构成膜的磷脂和蛋白质都具有一定的流动性,可以在同一平面上自由移动,使膜的结构处于不断变动的状态。膜的选择透性主要与膜上蛋白质有关,膜蛋白大多是特异的酶类,在一定的条件下,它们具有“识别”、“捕捉”和“释放”某些物质的能力,从而对物质的透过起主要的控制作用。
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