细胞膜的功能构造

时至今日，地球已经经过了长达46亿年的光辉岁月。在这其中，最美好、并赋予地球生机的诞生物便是生命。是的，目前为止，地球是唯一一个已知拥有生命的星体。无论地球历经怎样的变迁，它仍然生机勃勃。那么是什么造就了生命？

构成生命的基础是自然界中的物质。我们能够想象到的，可能包含大分子有机物和无机物（有序排列），以构成细胞的每一个部分。其次是驱动“构成生命最基础的单位”～细胞的生命活动的能量。然后便是使每一种生命永续的密钥～自我复制（繁殖）。我自身无法永生，但我可以将能够代表我自身的物质永存，于是便有了遗传、演化、繁殖。目前看来，使生命诞生的条件已经足够充足。但是，生命是否需要另外的条件呢？我们可以思考一下，两个人何为两个人，为何两人不能组合在一起？yes，两人之间存在皮肤上的隔阂。正因为皮肤，或者“外套”，才让一滩物质构成了一个个体。所以，生命的诞生离不开一个能让生命是生命的场所。换句话说，就细胞也需要自己的皮肤。这便是细胞构成部分之一的细胞膜。如此，细胞内部的能量便能实现浓缩、聚集，以驱动生命，并为不同的生命需求创造新的大分子结构，形成一套完美、能够彼此链接的的系统。这样一来，其稳定性不言而现。

（但生命的运行要求物质具备一定的有序性，以满足复杂的生命活动。同时，仅有物质是不行的。如果将细胞中所含的所有物质滴入试管中，生命也不可能凭空出现。所以，能量也是一个重要的因素。能量源于温度（太阳、熔岩），源于原子的重组与分子的分裂，以驱动细胞的生命活动。现在看来，生命诞生的条件似乎足够了，但每一个细胞终会有死亡的一天，那么细胞该如何应对死亡？让自己变为永生？对于早期生命来说可能难度较大，那我能否以另一种方式“永生”？没错，这便是自我复制，将自己的遗传物质通过读取、粘贴，传给下一个“自己”，实现永“存”。这便是细胞分裂繁殖的源头。）

由此，我们可以得出细胞膜的第一个功能：与外界隔离，保持细胞内部相对稳定的环境。如此，细胞才因为成为真正的个体而称之为细胞。那么细胞还有什么功能？作为细胞本体与外部环境的交涉界，一定控制着细胞与外部环境的互动，例如控制物质的进出和与其他细胞的信息交流。哪些有害物质不能进，哪些必要物质不能出，又或者可进可出。要想识别，就需要有对应的细胞器工作。但如果细胞想要完成如此繁杂的工作，是否要一定要具备不同凡响的结构和组成？需要。我们知道细胞是生活在体液中的，而类似糖类和小分子有机物会因为水的极性而被水解，也就是通俗语言中的“溶解”。一旦溶解，自身的结构很难保持，无法拥有致密的包裹性。所以，细胞膜由不溶于水的脂质构成。这种特定脂质被称为磷脂（也包含一些胆固醇）。

那么磷脂分子是如何排列而构成细胞膜的呢？难道是扎堆后随意排列吗？显然，生命的诞生离不开有序性，否则无法进行相应的生命活动。

磷脂由一个分子的胆碱、磷酸、甘油基团和两个分子的脂肪酸构成。脂肪酸部分共同构成了磷脂分子的尾部，而其他部分则构成了头部。我们可以发现，头部中有碱基、磷酸基团和甘油，三者在单独存在的状态下都非常容易溶于水，所以有很强的极性。如此一来，磷脂头部就具备亲水性。而磷脂尾部的构成中则包含两条大分子脂肪酸连，是一种烷烃，难溶于水。所以烷烃尾部具备疏水、亲脂性。我们已知的是细胞内外都存在水。细胞质中，水能够为细胞器的工作提供稳定的环境，而细胞外，水能让生命活动更为旺盛，并作为良好溶剂主导物质运输。所以，难道磷脂这玩意一头亲水一头疏水，真的能构成细胞？其实所有的科学先贤都被此问题困扰，但在实践过程中，人们发现细胞膜中所包含的脂质的面积居然是表面积的两倍！so，这就说明，细胞膜极有可能是两层磷脂尾对尾组成的。事实上的确如此，细胞膜的主要结构便是磷脂双分子层。这样一来，细胞膜便具有紧密的包裹性，服务于细胞的生命活动。

细胞膜不仅需要有紧密的包裹性，也需要有选择性的渗透、选择物质。那么细胞中的物质是如何实现进出的呢？想要实现进出，最基本的前提是识别。我要知道你是什么，才能决定你能否进入并起一些生命作用。既然细胞膜中已经存在大量脂质，另外两种有机物～糖类和蛋白质有无可能来肩负起类似的责任？唉，你猜对了。蛋白质不仅是构成集体的物质，也是行使生命活动的主要物质。水对于生命有着重要的作用，但双分子层内是疏水的，不可能通过间隙而实现进出。通过观察，我们可以发现细胞膜上存在着一些特殊的凸起，而且数量繁多。它们就是由蛋白质组成的管道，能使水通过。它们镶嵌在脂质中，行使其职权。其他物质的进出，则决定于细胞膜上的各类糖蛋白和糖脂。它们共同被称为糖被。

PS：大家可能听说过一种接收器～受体，它可能就是糖被中的一员哦。

那么我们就可以建立一套关于细胞膜的模型：

观察以上的结构，大家能否想出些问题？我们要知道，细胞膜作为生命的一部分，难道其具备的结构仅仅就像乐高积木一样拼装起来就不为所动来吗？nonono！细胞膜的结构不一定是刚性（固定）的！科学家做过一个实验，以荧光标记人体红细胞和小鼠细胞的膜蛋白，然后将其混合，发现不同的荧光也混合起来了！这说明，膜蛋白不是固定的，而是会流动的。那为什么细胞膜需要流动性呢？因为流动性可以提高物质运输和交换的效率，并有助于能量流动和信息传递，有助于自我修复。如果它是“固定”的，那么细胞器与物质的交互一定无法满足生命活动对灵活的需求。这和排队拥挤其实是一个道理，大家可以自行体会。

以上，就是关于细胞膜的所有内容。初中阶段，细胞膜仅仅作为一个浪漫的机体代名词进入我们的思维，而当下，它被赋予了不同的意义。作为生命诞生的最后基础，它的出现是何等的神奇。可能是巧合，可能是偶然，但这恰巧证明生命的创造力是无限的，是伟大的。或许，细胞膜仅仅是生命资产的冰山一角。更多机密还等着我们去发现，去提出。

当然，我也会有问题：细胞膜的存在能够解释，那么细胞壁何以存在？既然细胞膜能够维持细胞内部的稳定环境，为什么碰上病毒和高浓度无机盐溶液会“崩盘”呢？更多关于细胞膜如何与其他物质交互的内容，我们将会在未来最进一步的研究。到时候不见不散，Good Bye！