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软物质科普：细胞膜
发布时间：2018-11-29
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作者：贾毅凡（2017级博士生）
文章指导：王晶
细胞膜是一种典型的软物质，它的主要成分是磷脂。磷脂像一条柔软的蛇，有一根脂肪族憎水的“尾巴”和一个亲水的磷酸“头”。人的体液主要成分是水，当磷脂分散在体液中时，憎水的尾巴会自发地团聚在一起，亲水的头部会向外伸展溶解在水中。在满足一定的条件时，两排平行的磷脂会相互靠近，尾巴靠着尾巴，把水分子从中排挤出来，而头相互远离溶解在水中，形成双分子层的长隔离层，把两侧的水分子分开。这个隔离层就是细胞膜。它维持了细胞膜两侧环境的差异。
磷脂间通过分子间相互作用力“较弱”地结合在一起，容易发生错位、扭曲、拉伸，整体表现出如橡皮泥一般地“软”的特点，所以细胞膜可以呈现出各种形状，如球形、长棒甚至不规则形状。同时，由于这种弱的结合，体温下给予很少的能量就可以打破这种相互作用，细胞膜就可以产生孔洞、滑移、弯褶等形变，使得蛋白质可以在能量的驱动下，在细胞膜内移动，从而运送细胞所需要的糖类等营养物质。一些小分子如胆固醇等也可以在细胞膜内移动。
一些简单的单细胞生物，没有进化出专门的吞咽结构，就要依赖细胞膜蠕动、变形的能力，包裹住环境中的食物，再运送到细胞内，而排泄的过程则反过来，细胞膜包裹着废物，移动到细胞边缘，细胞膜断裂开口，释放废物到环境中。这种进食方式称为“胞吞作用”。
仿照磷脂分子亲憎水的特点以及细胞膜柔软、易变形的性质，科技工作者们通过人工合成新型分子，已经制造出胶束、囊泡等结构。它们对应的产品已在我们的生活中随处可见，比如日化领域的各类清洁用品（洗衣粉、洗发水等）、化妆品、服装的染料，食品行业常用的增稠剂与乳化剂，以及缓释药物、靶向药物等。
（文/贾毅凡 指导/王晶 华南软物质科学与技术高等研究院）
