膜与运输

流动镶嵌模型

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很长一段时间里,人们把细胞膜想象成一块僵硬的“三明治”,蛋白质像固定的涂层一样粘在外面。1972 年由辛格和尼科尔森提出的流动镶嵌模型,用一幅生动得多的画面取代了那种冻结的想象:把它想成池塘上一层温热的薄油,上面漂浮着各种形状的饼干、树叶和软木塞,四处游荡。什么都没被钉死,一切都在漂浮、缓缓挪动。

这个模型同时说了两件事。“流动”指磷脂并未被锁死在原处——它们不停地相互推挤、向侧面漂移,于是整张膜表现得像一种二维的液体,而非固体。“镶嵌”指膜并非由单一材料构成,而是许多不同部件拼成的“百衲布”:磷脂、各种形状的蛋白质、胆固醇,以及一串串的糖,全都像马赛克画里彩色的小瓷砖一样嵌在双层中。流动加镶嵌合在一起,恰好刻画出一张真实的膜既会流动、又井然有序的样子。

这种流动性不是锦上添花,而是不可或缺的。正因为膜会流动,细胞才能生长、分裂、改变形状、修复小破口,并让其上的蛋白质漂移到需要它们的地方。一张膜若太冷而变僵硬,蛋白质就会卡住、停止工作——这也是生物必须调控膜中脂质种类、使其保持恰当“稀稠度”的原因之一。

生活在严寒中的驯鹿,会在接近蹄部的腿部细胞膜里塞进更多柔软、更“稀”的脂肪,于是即便四肢几近冰冻,那些膜仍能保持流动。

动物会调整膜中脂肪,以在寒冷中维持恰当的流动性。

如今人们知道这个模型其实过于“整洁”:真实的膜十分拥挤、斑驳不均,既有富含胆固醇的较硬“脂筏”,也有成群的蛋白质,并非一片平滑均匀的海——但“流动”与“镶嵌拼布”这两个核心思想依然成立。

又称
fluid-mosaic membrane model流体镶嵌模型流體鑲嵌模型