一、什么是细胞膜

所有的动物细胞都被一个膜所包被，叫作细胞膜或质膜，它将细胞与细胞的周边生存环境（一般是细胞外液）隔离了起来，从而使细胞能相应地自立于周边自然环境而生存。很显然，细胞想要保证正常的生理活动，不但细胞的主要物质不能丧失，同时其细胞组成也需要一直维持在平衡状态，这就要求在细胞与其所处周围环境中间建立起具有起着屏障作用的化学结构；而当细胞处在持续完成代谢的过程中，则必须经常从外部获取氧气和养料。同时需要通过细胞膜排出代谢物质，这就涉及物质的跨膜转移过程。所以，细胞膜必须是一种有着独特构造与特点的半透性薄膜，它使得一些化合物或分子具有选择性的通过，而又能严格地控制另外一部分化合物的进出，保证了细胞内物质成分的平衡。细胞内部同样保留着类似细胞膜的膜状构造。例如，构成了所有植物细胞器如线粒体、内质网等的膜性组成部分，使它和普通细胞相比又具有了一个保护防御屏障，也实现了某种物质的转移。膜结构除了具有物质转移功能之外，还具有跨层信号传导和能量转移等功能，这种功能的机制主要是根据细胞膜的分子组成和构造确定的。膜成分中的脂质分子层一般起着屏障功能，而膜中的特定蛋白质层则与化学物质、能源和信号之间的跨膜转移与交换相关。

一天上课时，学生突然问了笔者这么一个问题：科学家用人和老鼠细胞作荧光标记，过了段时间才看到荧光交织在一块，由此证实了细胞的流动性，而人与老鼠细胞融合的整个过程中不正是在做布朗运动了吗？而布朗运动早在1827年就被发现了，随后发现的物质在细胞膜间的流动性，也就不必如此轰动了吧！

凭着自己仅存的一些基本物理知识，乍一听似乎有些道理，感觉好像在细胞内外的物质交换是做布朗运动，但又不能完全确定，于是赶紧回来查资料。在物理学中把悬浮微粒不停做不规则运动的现象称为布朗运动，而且这种运动从来不会停止，同时具有粒子越小、环境温度越高，布朗运动越剧烈等特征。显而易见，人、鼠细胞内融合的荧光标记物质并不满足于“环境温度越高，运动越剧烈”的这一特征。而且物理学家们通过长期的研究表明，布朗运动指的是由原子中迸发出的微粒的随机运动，并不是原子的随机活动，而布朗运动的现象也间接说明了原子的无规则运动。(https://www.daowen.com)

图2-20　人、鼠细胞融合实验

虽然细胞的存在已经为人所知很久了，但是对细胞膜结构的研究并不过时，所以直到现在人们仍然在研究它。查阅相关资料后笔者发现，人们之所以对细胞膜的基本结构研究进行得很晚，最主要的因素是细胞膜结构在光学显微镜下根本看不到。而物理学家们对细胞膜结构的深入研究，最初是从细胞的生理功能开始的。