一、細胞膜
細胞膜(cell membrane)是包裹於細胞外表麵的一層薄膜,是細胞的一部分,也稱質膜(plasma membrane)。細胞膜很薄,光鏡下不易分辨,隻能根據染料吸附來判斷其存在。電鏡下,細胞膜厚約7.5nm,呈現兩暗夾一明的三層結構,每層厚約2.5nm,暗層為電子致密層(電子密度高),明層為電子透明層(電子密度低)。這三層結構的膜亦見於細胞內的各種膜性結構,因此,細胞表麵及細胞內部存在大量膜樣結構,統稱單位膜(unit membrane)。細胞外表麵的膜稱為細胞外膜或細胞質膜,即一般所謂的細胞膜;而細胞內各種膜樣結構稱為細胞內膜或內膜係統。
(一)細胞膜的化學成分
細胞膜的化學成分主要是脂類、蛋白質及少量的糖類,這些分子按照一定的規律排列構成細胞膜。
(二)細胞膜的分子結構
關於細胞膜的分子結構,目前公認的是“液態鑲嵌模型”(fluid mosaic model)學說,其基本內容是:生物膜是以液態的脂質雙分子層為基架,其中鑲嵌著具有不同分子結構,從而具有不同生理功能的蛋白質。細胞膜由雙層類脂分子、膜蛋白和膜糖組成。
1.膜類脂雙分子層膜類脂以磷脂為主,磷脂分子是長杆狀極性分子,一端是頭端,為親水端,另一端是尾端,為疏水端。由於細胞膜內外均為水環境,故類脂分子親水的頭端分別朝向膜的內外表麵,構成電子致密層;而疏水的尾端相向伸入膜的內部,成為電子透明層,形成特有的類脂雙分子層的結構形式。類脂雙分子層與細胞內外分隔及細胞對物質選擇性吸收有關。
2.膜蛋白細胞膜中的蛋白質大多屬球蛋白,分為鑲嵌蛋白和表在蛋白兩類。表在蛋白主要附於膜的內側表麵,與細胞的變形性運動、吞噬和分裂活動有關;鑲嵌蛋白嵌入類脂雙分子層內,如果蛋白質分子兩端均為親水端,則可貫穿膜的全層;如果蛋白分子一端親水而一端疏水,則親水端露於膜的內表麵或外表麵,而疏水端則深埋於膜內。鑲嵌蛋白可作為物質跨膜運轉的載體,作為細胞特異性的標誌性抗原,作為接受激素、細胞因子及一些藥物的受體,或作為起催化作用的酶及能量轉換器等。
3.膜糖主要是一些多糖,膜糖以共價鍵與膜蛋白及膜類脂結合為糖蛋白和糖脂,其糖鏈常突出於細胞膜外表麵,構成外伸糖衣,即細胞衣。糖衣除作為細胞膜的保護層,還與細胞粘著、細胞識別及物質交換等有密切關係。
細胞膜是細胞的界膜,將細胞內容物和細胞周圍的環境分隔開,使細胞具有一個相對穩定的內環境,維持細胞的完整性,並使細胞具有一定的構型。細胞要進行正常的生命活動,需要通過細胞膜有選擇地從周圍環境中獲得氧氣和營養物質,排除代謝產物,即通過細胞膜進行物質交換。細胞膜能將細胞外的各種信息轉換為細胞內的化學或物理信號,啟動一係列化學反應,產生生物學效應,在細胞與周圍環境間進行能量轉換及信息傳遞。因此,細胞膜不僅是細胞和環境之間的屏障,也是細胞和環境之間進行物質交換、信息傳遞的門戶。
二、細胞質
細胞質(cytoplasm)由均質無定形的細胞基質和有一定形態結構的細胞器組成。細胞基質為細胞生命活動提供了一個良好的內部環境,細胞器是完成細胞多種功能的結構。
(一)核糖體
核糖體(ribosome)又稱核蛋白體,是細胞內合成蛋白質的細胞器。核糖體呈顆粒狀結構,直徑為15~25nm,主要由核糖核酸(RNA)和蛋白質組成。一些核糖體遊離於細胞質內,稱遊離核糖體,主要合成供細胞本身代謝、生長和增殖需要的結構性蛋白質。
(二)內質網
內質網(endoplasmic reticulum,ER)是由一層單位膜圍成的囊狀或小管狀膜管係統。根據其表麵有無核糖體附著可分為粗麵內質網(rough endoplasmic reticulum,RER)和滑麵內質網(smooth endoplasmic reticulum,SER)。
1.粗麵內質網粗麵內質網表麵有大量核糖體附著。粗麵內質網往往與核外膜相連,網腔與核周隙相通。主要合成分泌性蛋白質,通過胞吐作用排出於細胞外。
2.滑麵內質網滑麵內質網表麵無核糖體附著。主要參與脂類代謝,滅活生物活性物質及毒物,調節胞質內鈣離子濃度等。
(三)線粒體
線粒體(mitochondria)在光鏡下呈線狀或顆粒狀而得名。電鏡觀察線粒體呈長橢圓形,由內外兩層單位膜構成,外膜表麵光滑,內膜內褶形成板狀或管狀結構,稱線粒體脊。內外膜之間的間隙稱外腔,內膜內側的間隙稱內腔,內外腔均充滿線粒體基質。線粒體的主要功能是通過氧化磷酸化作用產生能量,供細胞進行各種生命活動之用,細胞所需能量約95%來自線粒體,故線粒體有細胞供能站之稱。