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边界 · 脂双层

质膜(细胞膜)

细胞鲜活的皮肤

质膜(细胞膜) · 细胞鲜活的皮肤

当前画面

表面泛起涟漪,膜上的蛋白质侧向漂移,因为质膜是一种二维流体。近看,脂质分子相互推挤、交换位置,离子从通道中溜过,一个泵每向外泵出三个钠离子,就向内泵入两个钾离子。真实的通道每秒可通过数千万个离子;这里的一切都被大大放慢了。

一层仅两个分子厚、约 4 纳米的磷脂薄膜,包裹着构成细胞的一切。亲水的头部分别朝向外侧和内侧;油性的尾部藏在中间,因此离子和糖类无法随意漏过。其脂质中约有三分之一是胆固醇,它增加这层薄膜的刚性,并使其更不易渗漏。

蛋白质占其面积的四分之一到一半:通道、泵、受体,以及裹着糖衣的身份标签,它们决定什么能进入、什么能离开,以及细胞与谁交流。有些细胞还会把质膜向外推出,形成微绒毛——宽约 0.1 µm 的指状突起,使细胞的表面积成倍增加。

厚度
脂双层 ≈ 4 nm
蛋白质占比
≈ 面积的 ¼~½
脂质扩散
≈ 每秒 1 µm²
模型
流动镶嵌,1972 年

您知道吗?

在肝细胞中,质膜只占全部膜的约 2%。其余的膜都折叠在细胞内部,大部分是内质网。

资料来源

  1. The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes · Singer & Nicolson 1972 · Science
  2. Diffusion coefficient of lipid in liquid-crystalline, liquid-disordered membrane · BioNumbers · BNID 107244
  3. 5.3 Active Transport · OpenStax · Biology 2e
  4. Energetic optimization of ion conduction rate by the K+ selectivity filter · Morais-Cabral, Zhou & MacKinnon 2001 · Nature
  5. What is the thickness of the cell membrane? · Milo & Phillips · Cell Biology by the Numbers
  6. 5.1 Components and Structure · OpenStax · Biology 2e
  7. 5.2 Passive Transport · OpenStax · Biology 2e
  8. Fraction of total membrane lipids that constitute its components · BioNumbers · BNID 113404
  9. High Cholesterol/Low Cholesterol: Effects in Biological Membranes: A Review · Subczynski et al. 2017 · Cell Biochem Biophys
  10. Protein area occupancy at the center of the red blood cell membrane · Dupuy & Engelman 2008 · Proc Natl Acad Sci U S A
  11. Shaping the intestinal brush border · Crawley et al. 2014 · J Cell Biol
  12. How big is the endoplasmic reticulum of cells? · Milo & Phillips · Cell Biology by the Numbers

作者 Djordje Janjic · LinkedIn