细胞膜的结构和功能

生命是物质的，生命活动需要一定的结构来保障，因此，学习过程中经常会遇到生物体的结构问题，尤其是更微观层次上的结构，这就要求学习者能将微观问题转变成宏观的问题，而建立一个简单、直观的模型来辅助，为思维创建一些支点，是解决此类问题的有效方法之一。这就是所谓的“模型法”。如下图。

在细胞膜中每一个磷脂分子头部因含有磷酸和碱基，极性强，是亲水性的；尾部的碳氢链为非极性的，具疏水性。如通过实验将磷脂加入水中，在一定浓度下，磷脂分子相互聚集，亲水性的极性头部朝向水相，而疏水的非极性尾部则避开水向内聚集，从而形成微小的球形磷脂分子团。若继续用超声波处理，则形成不易溶于水且在水相对稳定存在的磷脂双分子层结构。因此，膜中的磷脂分子正如模型中的那样排列。而磷脂分子的这种性质对于构成稳定的膜结构具有重要意义。

结构与功能相统一的观点包括两层意思：一是有一定的结构就必然有与之相对应的功能存在；二是任何功能都需要有一定的结构来完成。

细胞膜的基本结构是：①由磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架，这种结构的存在就必然有与之相对应的功能存在——脂溶性物质能够以自由扩散的方式优先通过膜，其他不带电荷的小分子也可以以自由扩散的方式通过膜。②在磷脂双分子层中，镶嵌有蛋白质分子，这一结构的存在，也必然有与之相对应的功能存在——蛋白质可以作为物质运输的载体，从而使膜具有主动运输的功能；糖被的存在，与细胞保护、、识别等功能有关。因此，细胞膜的结构使其具有保护、物质交换、识别、分泌、排泄、免疫等功能；而细胞膜的以上这些生理功能的实现必定有一定的结构来完成，这就是细胞膜磷脂双分子层。

细胞膜的结构特点是具有一定的流动性，细胞膜的功能特性是具有选择透过性，这是两个不同而又有联系的概念。膜的流动性的存在，就既可使膜中各种成分按需要调整其组合分布而利于控制物质进出细胞，又能使细胞经受一定程度的变形不至破裂而具有了保护细胞内部的作用，从而保证了活细胞完成各种生理功能，是细胞膜具有选择透过性这一功能特性的基础；而活细胞的细胞膜具有选择透过性，是细胞生命活动的体现。这种膜可以让水分子自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。这样可保证细胞按生命活动需要吸收和排出物质；而物质选择性的透过细胞膜等各项生理功能的实施，又需要细胞膜的流动性这一结构特点来保障，这就是结构特点和功能特性的统一。

将细胞膜的结构与功能的关系概括如下图所示。

[例]有两位科学家做了以下实验（下图）：

①用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质；②用绿色荧光染料标记鼠细胞膜上的蛋白质；③把人和鼠的细胞融合，融合后的细胞，一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。此细胞在37℃下培养40min后，两种颜色均匀分布在融合后细胞的表面。请分析：

（1）两种颜色均匀分布是由于________________的结果。

（2）这一实验结果，能证明细胞膜具有_________________性。

解析：用“类比分析法”解。遇到这类问题要认真审题和思考，要弄明白都涉及到哪些知识点，即首先进行知识类化：有关细胞融合、内吞与外排主要体现了细胞膜的流动性，这是细胞膜的结构特点；主动运输主要体现了细胞膜的选择透过性，这是细胞膜的功能特性。二者不可混淆。此题涉及的是细胞膜的结构特点。细胞膜中以磷脂双分子层为基本支架，内外覆盖或镶嵌或贯穿着蛋白质分子，而磷脂和蛋白质分子都可以流动，所以膜的结构特点是具有一定的流动性。但分析时应注意明确以下问题：①这是人细胞和鼠细胞的融合实验，由两个细胞融合成一个细胞。②在融合前，先分别用不同的荧光染料将人和鼠细胞膜的蛋白质进行标记。③观察融合后的细胞：开始细胞膜上的红色和绿色各占一半，37℃下培养40 min后，两种颜色就均匀分布在融合后的细胞膜表面了。从颜色的移动可推知一定是蛋白质分子的移动。

答案：（1）细胞膜上的蛋白质分子移动 （2）一定的流动