溶於水又不溶於水的細胞膜 - 科學月刊

那什麼樣的材料適合用來建構這道圈圍細胞勢力範圍的細胞膜呢？ ... 帶有極性的親水頭端（hydrophilic head）， 另一個則是由碳氫長鏈打造的非極性避水 ... 網頁 首頁 科學月刊/科技報導新網站 科學月刊粉絲專頁 2014年1月23日 溶於水又不溶於水的細胞膜 作者／蔡孟利（任教宜蘭大學生物機電工程學系） 一個細胞所展現的生命現象，基本上可以視為一連串化學反應於一個有限的空間內，在有組織、有次序的發生過程中所呈現之總合表現。

而這些化學反應，幾乎都是在水溶液的環境中進行，因為任何一顆活著的、正有著生命現象進行中的細胞，內外的環境都是以水為基礎的溶液。

所以一顆細胞面臨的基本問題是，該怎麼在都是水的環境中，圈圍出一塊穩定的空間，讓這些有組織的化學反應能夠進行。

那什麼樣的材料適合用來建構這道圈圍細胞勢力範圍的細胞膜呢？細胞生活在水裡面，因此這個材質必須要能夠溶於水；但這些材質又必須在水裡面維持住它的穩定構形，不能像一般能溶解的物質那樣隨意四散（例如糖或鹽之溶於水），因此，這個材質也必須要有不溶於水的特質。

既要溶於水又不能溶於水，在組成細胞的幾種主要材質中，恰巧只有磷脂質分子（phospholipid）能擔此重任。

在談磷脂質分子為什麼能擔此重任之前，得先說說水的一項特性。

水分子是種有極性（polarity）的分子，「極性」在這裡指的是水分子內的電荷分佈不均勻，在分子中氧原子的部分偏負電，兩個氫原子的部分偏正電，這樣的正、負電各偏一方的性質，使得水分子跟水分子之間有著比兩個非極性分子之間更強的結合力量，再加上水分子內的氫原子與其它水分子內的氧原子容易進一步形成分子間的氫鍵，這也會增強了水分子之間的結合力量。

因此，如果物質要溶於水，那些溶質分子就必須要具備有某種極性特質，才能夠偽裝成似水分子般，並與其它水分子自在結合。

所以那些帶有正、負電荷的離子或是也有著電荷分佈不均的極性分子，就比較容易以其電性的吸引融入水分子與水分子之間。

但若是非極性的分子加入水中，則因為不能突穿水分子間緊密的連結，反而會被四面八方的水分子推擠排斥，最後這些在水中的非極性分子會被迫團聚在一起，彷彿它們自己有個互相吸引的力量似的，所以這種非極性分子在水中的凝聚現象，就被稱為「疏水性作用力」（hydrophobicinteraction）。

磷脂質這一大類所涵蓋的各式分子，在結構上恰巧可分成質與量上旗鼓相當的兩大部分，一個是由磷酸酯構成帶有極性的親水頭端（hydrophilichead），另一個則是由碳氫長鏈打造的非極性避水尾部（hydrophobictails）。

因此當這樣的一群分子進入水中後，就有可能聚集成在水中穩定存在、不會自然溢散瓦解的連續結構：雙層磷脂膜的構造——兩層磷脂質分子的避水尾部相對排列，位於膜的內側；親水頭端則各自朝膜的兩個外側，對應那些與水接觸的環境。

這樣的雙層磷脂結構就能讓這片膜因著極性的兩面親水而自在的存在水中，也因為兩尾端被水擠壓而聚集，所以不致於在水中四散開來。

..........【更詳細的內容，請參閱第530期科學月刊】 於 14:31 張貼者 科學月刊／科技報導 分類： 02月號(530期)-汽車科技, 10-生化 較新的文章 較舊的文章 首頁 593期內頁試閱！ 站內搜尋 科月檔案櫃 科月檔案櫃 六月2019(1) 五月2019(1) 四月2019(23) 三月2019(22) 二月2019(25) 一月2019(23) 十二月2018(27) 十一月2018(24) 十月2018(24) 九月2018(22) 八月2018(24) 七月2018(25) 六月2018(23) 五月2018(22) 四月2018(26) 三月2018(18) 二月2018(21) 一月2018(25) 十二月2017(23) 十一月2017(25) 十月2017(21) 九月2017(23) 八月2017(24) 七月2017(26) 六月2017(41) 五月2017(1) 四月2017(24) 三月2017(24) 二月2017(24) 一月2017(28) 十二月2016(12) 十一月2016(23) 十月2016(30) 九月2016(21) 八月2016(38) 七月2016(27) 六月2016(2) 五月2016(39) 四月2016(16) 三月2016(21) 二月2016(25) 一月2016(22) 十二月2015(22) 十一月2015(19) 十月2015(19) 九月2015(24) 八月2015(18) 七月2015(22) 六月2015(3) 五月2015(37) 四月2015(20) 三月2015(22) 二月2015(22) 一月2015(8) 十二月2014(37) 十一月2014(19) 十月2014(1) 九月2014(27) 八月2014(16) 七月2014(17) 六月2014(20) 五月2014(19) 四月2014(17) 三月2014(37) 二月2014(1) 一月2014(32) 十二月2013(16) 十一月2013(21) 十月2013(21) 九月2013(20) 八月2013(20) 七月2013(19) 六月2013(19) 五月2013(19) 四月2013(19) 三月2013(14) 二月2013(1) 一月2013(1) 十二月2012(2) 十一月2012(2) 十月2012(2) 九月2012(1) 八月2012(5) 六月2012(2) 五月2012(1) 四月2012(1) 三月2012(1) 二月2012(1) 十二月2011(19) 九月2011(2) 八月2011(7) 七月2011(8) 六月2011(1) 五月2011(13) 四月2011(25) 三月2011(2) 二月2011(2) 一月2011(9) 十二月2010(19) 十一月2010(21) 十月2010(27) 九月2010(21) 八月2010(19) 七月2010(23) 六月2010(20) 五月2010(30) 四月2010(17) 三月2010(24) 二月2010(20) 一月2010(14) 十二月2009(18) 十一月2009(24) 十月2009(15) 九月2009(27) 八月2009(27) 七月2009(24) 六月2009(23) 五月2009(24) 四月2009(15) 三月2009(18) 二月2009(23) 一月2009(21) 十二月2008(17) 十一月2008(2) 十月2008(1) 九月2008(2) 八月2008(1) 七月2008(1) 六月2008(3) 十二月2002(1) 十二月2000(1) 一月1977(1) 文章分類 00-專輯目錄 01-科學評論 02-科學新聞 03-編輯手記 04-數學 05-物理 06-生物 07-化學 08-地科 09-光譜 10-生化 11-科教 12-科技 13-科學史 14-專訪 15-書評 16-閱讀推薦 17-活動 18-大家談 19-勘誤 20-其它 21-非‧關科學 22-回顧 2019專輯 01月號(589期)-啟動心智秘境 02月號(590)-豬的時代 03月號(591期)-臺灣古生物 04月號(592期)-高樓．映像 05月號(593期)-伴．毛小孩 2018專輯 01月號(577期)-氣象預報 02月號(578)-重力波 03月號(579期)-生物辨識 04月號(580期)-AI人工智慧時代來臨 05月號(581)-看見聲音的景色 06月號(582期)-滋容養顏兩三事 07月號(583期)-藥品包裝 08月號(584期)-食蟲 09月號(585期)-大麻 10月號(586期)-科幻 11月號(587期)-啤酒生活 12月號(588期)-諾貝爾獎特別報導 2017專輯 01月號(565期)-薄膜分離技術 02月號(566)-錄音工程 03月號(567期)-電影技術 04月號(568)-描繪世界的方法 05月號(569)-不只是科學少數女性關鍵力 06月號(570期)-南海科學 07月號（571期）-資料科學 08月號(572期)-蝦 09月號(573期)-藻礁 10月號(574期)-音樂心理 11月號(575期)-區塊鍊與比特幣 12月號(576期)-諾貝爾獎特別報導 2016專輯 01月號(553期)-幾丁質大革命 02月號(554期)-綠色溶劑 03月號(555期)-實驗動物 04月號(556期)-氣象觀測 05月號(557期)-福衛五號上陣 06月號(558期)-生物大數據 07月號(559期)-直擊大腦的神祕宇宙！ 08月號(560期)-新世代女科青 09月號(561期-)基因開關 10月號(562期)-地震新情報 11月號(563期)-真實生物X寶可夢 12月號(564期)-諾貝爾獎特別報導 2015專輯 01月號(541期)-法布爾的昆蟲世界 02月號(542期)-森林新思維 03月號(543期)-影像世界中的巧妙數學 04月號(544期)-濕地大探索 05月號(545期)-光科學年代 06月號(546期)-全球暖化海洋遇難 07月號(547期)-重返土壤 08月號(548期)-廣義相對論百年 09月號(549期)-癌症免疫療法 10月號(550期)-莫斯利與原子序 11月號(551期)-布爾代數 12月號(552期)-諾貝爾獎特別報導 2014專輯 01月號(529期)-再生醫學 02月號(530期)-汽車科技 03月號(531期)-臺灣的科學傳播:現在和未來 04月號(532期)-產能與節能的新觀念 05月號(533期)-科學、數學，動手玩 06月號(534期)-物聯網 07月號(535期)-鑑識科學 08月號(536期)-微機電系統的應用 09月號(537期)-張昭鼎紀念研討會:網路與科普 10月號(538期)-意猶未盡的急速:4G 11月號(539期)-結晶學百年解密 12月號(540期)-諾貝爾獎特別報導 facebook 追蹤者 本站流量 網站啟事 於版權問題如有任何疑慮，請洽編輯部。

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