细胞结构与膜
真核细胞是一个空间上组织化的隔室，其中连续的、选择性渗透的质膜将内部环境与外部环境分隔开来，而内部膜将细胞划分为功能上不同的区域。本领域旨在引导读者了解细胞的主要结构组成部分，包括质膜、细胞核、细胞溶胶和细胞质、细胞骨架，以及赋予许多细胞明确形状和极性的不对称组织。
Definition
细胞结构与膜是指细胞的结构组织，其中脂质双层膜界定细胞及其内部隔室，而细胞骨架和相关的极性系统决定了形状、机械特性和空间不对称性。
Scope
本条目是关于真核细胞及其膜的结构组织的一个简短的概览，作为细胞生物学中的一个参考主题。它阐述了膜如何界定隔室，以及细胞骨架和极性机制如何赋予细胞形态。每个组成部分的详细论述见子主题；线粒体和内膜系统等亚细胞器在细胞生物学的相关领域中有所涵盖。
Sub-topics
Core questions
- 脂质双层膜如何既能包围细胞又能保持选择性渗透性？
- 细胞内部如何划分为细胞核、细胞溶胶和膜结合隔室？
- 是什么赋予细胞其特征形状和机械强度？
- 细胞如何建立和维持前后或顶基不对称性？
Key concepts
- 脂质双层和两亲性磷脂
- 选择性渗透性和区室化
- 膜蛋白（整合蛋白和外周蛋白）
- 细胞核和基因组包容
- 细胞溶胶和细胞质
- 细胞骨架（肌动蛋白丝、微管、中间丝）
- 细胞形状和极性
Key theories
- 膜的流体镶嵌模型
- Singer和Nicolson提出，生物膜是二维流体，其中球状蛋白质嵌入并漂浮在流体脂质双层中，取代了早期静态分层模型，并解释了膜组分的横向移动性和不对称性。
Mechanisms
两亲性磷脂自组装成双层，其疏水核心形成离子和极性溶质的屏障，而嵌入的蛋白质介导选择性转运、信号传导和粘附；膜脂质组成和分布塑造了这些特性。核膜是与内质网连续的双层膜，将基因组与细胞质分隔开来。在细胞质内，细胞溶胶是拥挤的水相，而由肌动蛋白丝、微管和中间丝组成的细胞骨架网络提供机械支持，产生力，并组织内部。极性机制指导膜和细胞骨架的不对称性，赋予细胞独特的区域。
Clinical relevance
理解细胞结构是组织学、病理学和健康科学中细胞生物学的基础，因为许多疾病过程涉及膜、细胞骨架或核结构的改变。本领域描述了正常的结构组织，仅供参考和教育目的，不提供诊断或治疗指导。
Evidence & guidelines
此处总结的结构描述基于电子显微镜、生物化学和细胞生物学的悠久传统，这些传统已在Alberts及其同事的标准教科书中得到巩固，并结合了流体镶嵌模型等基础性原始工作。它属于描述性细胞生物学，而非临床指南材料。
History
19世纪，光学显微镜揭示了细胞及其细胞核，细胞学说确立了细胞是生命的基本单位。20世纪的电子显微镜在超微结构层面解析了膜和细胞器，生物化学则表征了脂质双层。1972年的流体镶嵌模型将这些发现整合到膜的动态图中，该模型仍然是组织框架，后来通过对脂质异质性和膜区域的研究得到了完善。
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Bruce Alberts
Related topics
Seminal works
- singer-nicolson-1972
- alberts-2015
Frequently asked questions
- 如果细胞膜是流体，是什么让它保持在一起？
- 疏水效应：两亲性磷脂自发排列，使其脂肪酸尾部避开水，形成稳定的双层，在单个脂质和蛋白质仍能横向移动的同时保持在一起。
- 细胞结构和细胞器有什么区别？
- 细胞结构是细胞的整体建筑组织，包括其膜、细胞骨架和形状；细胞器是该结构中特定的膜结合或特化隔室，在相关条目中有详细论述。