細胞的表面質(zhì)膜電子顯微鏡一般僅可顯示相當簡單結(jié)構(gòu)
質(zhì)膜存在于所有細胞的表面,雖有一些其它與之緊密關(guān)聯(lián)
的結(jié)構(gòu)起重要的作用,但這層膜是決定什么物質(zhì)可以進入或離
開細胞的主要屏障。它的特性足以影響多細胞集團(如組織)
的形成,以及物質(zhì)在緊密關(guān)聯(lián)的細胞之間通過。質(zhì)膜常常
出現(xiàn)特化的區(qū)域顯微結(jié)構(gòu)光學顯微鏡并不能直接顯示出質(zhì)膜的
存在,這是因為質(zhì)膜的厚度遠遠低于光學顯微鏡的分辨率???br>是早在電子顯微鏡出現(xiàn)之前,已從生理學實驗積累了大量有關(guān)
膜的間接資料。
人們設(shè)計了人工的體系,將兩種不同濃度的某些物質(zhì)的水
溶液用膜隔開,這膜具有質(zhì)膜的半透性特點,只允許某種分子
通過。假如,某種成分能夠很快通過膜,那么,這種成份將產(chǎn)
生一個從高濃度溶液向低濃度溶液的凈運動或彌散(向濃度梯
度遞減方向),直到膜二側(cè)濃度相等為止。假如膜對溶質(zhì)是非
通透或輕度可通透的,同時假定它象質(zhì)膜那樣,對水是中度可
通透的,那么水將很快地進入較高濃度的溶液里。水的凈運動
的方向,朝著趨于使膜的每一側(cè)的溶質(zhì)濃度平衡,這種現(xiàn)象稱
之為滲透。在早時的實驗里,把細胞懸浮在含有不同分子的水
溶液中并測量細胞體積的變化。
在一定的溶液里的細胞行為的細節(jié)將取決于溶解在細胞內(nèi)
部和細胞周圍溶液里的所有分子的總濃度,以及與水比較時,
溶質(zhì)分子穿過膜的相對速度;達到平衡時,大約細胞內(nèi)外每單
位體積所有溶質(zhì)分子的總數(shù)是相等的,而每種能透過膜彌散的
單獨成份的濃度也將是相等的。
在某些實驗條件下,可利用細胞體積的劇烈變化作為細胞
對某種溶質(zhì)的相對不通透性和因而產(chǎn)生的水的流入或流出的指
標;細胞或是劇烈地皺縮或是劇烈地膨脹以至破裂,這取決于
溶液的濃度。這種方式的研究及直接測量細胞內(nèi)物質(zhì)濃度的更
復(fù)雜的實驗,已經(jīng)說明細胞存在著質(zhì)膜而且對于通過它的物質(zhì)
顯示出很大的選擇性。氣體不難穿過它;
水和其它小分子通過它要比和它的化學性質(zhì)類似的大分子
快一些;脂溶性物質(zhì)進人細胞的速度一般要比非脂溶性物質(zhì)快
些;有一些物質(zhì)以被動的彌散的方式通過膜,另一些則需細胞
消耗能量才能通過。
這種選擇性和其它間接的觀察說明,膜是具有高度組織性
的復(fù)雜的實體。但電子顯微鏡一般僅顯示一相當簡單的結(jié)構(gòu),
所以對膜的復(fù)雜功能的物質(zhì)基礎(chǔ)仍沒有更深刻的了解。
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