细胞膜
早在十九世纪,科学家们就提出细胞是生命的基本单元。细胞由细胞膜包裹。
(一)细胞膜需要的性质
要形成细胞膜,它需要满足一些特性:一是不溶于水;二是结构方面,需要有孔隙,让一些物质(营养物质、氧气等)自由进出,但又要能够包裹住一些特定的物质,因而孔隙不能太大。
(二)高特和格兰戴尔的双分子层模型
1925年,高特和格兰戴尔将提取红细胞膜得到的物质铺开后发现得到的面积,刚好是红细胞面积的两倍。于是,他们提出,细胞膜由两层分子构成,并且,他们基于构成细胞膜的两类脂质分子(磷脂和胆固醇)兼具油(整体电中心,排斥水)和水(顶端可以和水分子结合)两种特性,提出细胞膜的双分子层模型。
高特和格兰戴尔提出的磷脂双分子层模型
(三)细胞膜可以自发形成
科学家们发现,一些兼具油性和水性的分子在水中会自发形成一种空心球形状的膜。至于遗传物质如何进入,以及这种膜如何具有选择性通透,则需进一步研究。
(四)选择性通透
所谓选择性通透,即让特定物质(如葡萄糖、微量元素、水分子)通过细胞膜。
如今,科学家们已经弄明白了这一过程的机制。细胞膜不仅仅是简单的磷脂双分子层结构,而且其上镶嵌着各类的蛋白质分子。
1.依靠蛋白质流动
细胞膜上镶嵌着的蛋白质分子,能形成狭窄孔道,根据内外浓度,让特定物质(水分子、金属离子等)通过孔道进出细胞。
2.依靠蛋白质运输
蛋白质通过消耗能量,能将物质(如一些较大的分子)从低浓度一侧运输到高浓度一
侧。
3.胞吞胞吐
细胞还可以通过扭曲折叠实现细胞内外的物质流动,如血液中白细胞将细菌包裹起来吞进细胞内,大脑神经细胞将细胞内小液泡通过胞吐释放到细胞外(进行神经信号的传递)。
(五)第一个细胞如何产生
关于第一个细胞如何实现物质运输,有三种解释。
1.最初细胞膜密封性不好
可能最初细胞膜的密闭性没那么好,一些物质能自由穿过,进入细胞。后来在自然选择中,通过修修补补,渐渐形成了功能更完整的细胞膜结构。
2.通过胞吞
3.最初的运输者可能是ATP合成酶
有学者推测,在原始细胞形成时,前文提到用来产生能量的ATP合成酶的通道可能可以使遗传物质进入细胞内,只是后来在演化中能够运输物质的复杂蛋白质得以形成,细胞膜更加严密,这一通道就被“关闭”了