细胞膜的结构_细胞膜的结构示意图


  1. 首先来探讨细胞膜上最基础的一个信号传递过程:

当细胞的G蛋白耦联受体(G protein-coupled receptor)接收到配体(Ligand)的信号时,会激活磷脂酶C(Phospholipase C,简称PLC),进而启动细胞内的信号传递链。

假如这个配体是生长因子,那么细胞就会开始其生长过程。

科学家们拥有高度先进的生物技术,能够人工合成DNA、RNA、蛋白质,甚至是糖类等细胞内的重要物质。尽管他们能够模拟出病毒的部分结构,却难以复制出具有完整生物活性的细胞膜。

正因为如此,人类所制造出的病毒通常都不具备包膜,因为拥有活跃生物特性的细胞膜结构是难以人为复制的。

  1. 接着我们来分析细胞膜的构成:

细胞膜的基础构造是以磷脂双分子层为支架,其中镶嵌着蛋白质、脂质和糖类等成分。其中的蛋白质和糖可以形成糖蛋白,而脂质和糖也能结合成糖脂。

磷脂的结构特殊,它包含一个亲水的头部和两条疏水的尾部。头部的位置通常在外侧,而尾部则位于。两层磷脂相互对应,形成了一个内部疏水而外部亲水的结构。

有的蛋白质会贯穿两层磷脂层,如G蛋白耦联受体;而有的蛋白质则仅存在于细胞膜内层的磷脂上,如磷脂酶C。

  1. 那么,磷脂酶C具体是什么?

磷脂酶C(Phospholipase C,简称PLC)是一种酶,它的功能是催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)的分解,生成甘油二酯(DAG)和肌醇三磷酸(IP3)。

具体来说,磷脂酶C能够切断磷脂的头部和尾部。切割后的亲水部分为IP3,而疏水部分则为DAG。

PIP2和DAG都位于细胞膜上。其中IP3会进入细胞内部。DAG和IP3作为细胞内的信使分子,能够将细胞外部的配体信号转导至细胞内部。

  1. 那么,磷脂酰肌醇4,5-二磷酸与细胞膜的支架磷脂分子是否相同?

答案是否定的。

以下是细胞膜支架——磷脂分子的结构图。通过对比它与前面提到的磷脂酰肌醇4,5-二磷酸的结构,我们可以清楚地看到二者的差异。

就相对位置而言,磷脂酰肌醇4,5-二磷酸具有两条疏水尾部,这些尾部会插入到由磷脂双分子层构成的细胞内部。

如此一来,我们对这一信号通路及其中的蛋白、脂质等有了一个大致的了解。

要明白的是,细胞膜是由磷脂双分子层构成的。而细胞内的囊泡也拥有相似的磷脂双分子层结构。

  1. 囊泡的磷脂双分子层结构是如何构成的?

囊泡的内部及外部都是由磷脂双分子层构成的。其中的磷脂包括亲水的头部和疏水的尾部。由于这些磷脂的特性,囊泡的外部和内部都是亲水的。可以想象囊泡为一个立体的球体结构。

事实上,人类已经能够通过人工方式制造出与囊泡结构相似的结构,这被称为脂质体(Liposome)。例如,通过使用脂质体包裹物,可以实现物的输送过程。

与细胞膜相似,囊泡的膜上也镶嵌着各种蛋白质。囊泡的内部则包裹着各种化学物质,如激素、多巴胺和五羟色胺等。

囊泡在完成物质运输功能时,需要与细胞膜进行持续的互动。例如,当外部物质需要进入细胞时,会发生胞吞作用;而当内部物质需要细胞时,则会进行胞吐作用。

  1. 接下来谈谈胞吞与胞吐的过程