细胞膜
xì bāo mó
细胞膜是细胞薄而柔韧的外层边界，控制着哪些物质可以进入或离开细胞。
Definition
细胞膜是维系细胞完整的薄层外壳，其作用就像一道大门，让食物和水等物质进入，同时挡住其他物质。它也被称为质膜，是由双层磷脂分子加上嵌入其中的蛋白质构成的选择透过性屏障，通过扩散、渗透和主动运输来调控物质的进出；无论是原核细胞还是真核细胞，都拥有细胞膜。详细来说，它是一种由两亲性磷脂分子组成的流动镶嵌结构，双分子层厚约$7$到$8\ \text{nm}$，胆固醇调节着膜的流动性，膜内在蛋白和膜周边蛋白则分别充当通道、载体、泵、受体和锚定结构。疏水的尾部朝向内侧，将极性和带电的溶质排斥在外，因此这些物质必须依靠转运蛋白才能穿过细胞膜。膜两侧存在的电化学梯度，在静息状态的神经元中通常约为$-70\ \text{mV}$，储存着用于信号传递和继发性主动运输的能量。
Example
当你喝水时，水分子要穿过细胞膜才能进入细胞内部，废物也是通过同样的方式排出细胞。氧气和二氧化碳分子小且不带极性，能直接穿过脂双层；葡萄糖分子较大且具有极性，需要借助载体蛋白才能通过；而钠离子则需要消耗ATP，逆着浓度梯度被主动泵出细胞。钠钾泵每水解一个ATP分子，就会将$3$个Na$^+$离子泵出细胞，同时将$2$个K$^+$离子泵入细胞，静息状态下的神经元要把相当大一部分ATP用于这个泵，以维持产生动作电位所必需的离子梯度。
Key Insight
细胞膜并不是一堵坚硬的墙，它更像一个能弯曲、能自我修复的肥皂泡，内置了许多微小的门。"选择透过性"意味着细胞膜会做出选择，如果失去这种控制能力，细胞会在几分钟内被盐分灌满、流失糖分并停止运作。细胞膜正是化学变成生理功能的地方：膜两侧的离子梯度是神经冲动、肌肉收缩、肾脏功能，以及线粒体中ATP合成的基础。