1、细胞生物学思考题含答案1.思考题第一章 细胞概述1. 胡克和列文虎克发现细胞的动机是不同的，你对此有何感想? 答：胡克当时的目的只是想弄清楚为什么软木塞吸水后能够膨胀，并且能够堵塞住暖水瓶中的气体溢出而保温。列文虎克是为了保证售出的布匹质量，用显微镜检查布匹是否发霉。正是由于他们的观察力和对自然现象的好奇心，以及对事业的责任感才导致细胞的发现。2. 证明最早的遗传物质是RNA而不是DNA的证据是什么? 答：核酶的发现。所谓核酶就是具有催化活性的RNA分子。3. 举例说明细胞的形态与功能相适应。答：细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点。如红细胞呈扁圆形的结构，有利于O2和CO
2、2的交换; 高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而且在大小方面都是截然不同的，这种不同与它们各自的功能相适应。卵细胞之所以既大又圆，是因为卵细胞受精之后，要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的物质，这样，卵细胞除了带有一套完整的基因组外，还有很多预先合成的mRNA和蛋白质，所以体积就大; 而圆形的表面是便于与精细胞结合。精细胞的形态是既细又长，这也是与它的功能相适应的。精细胞对后代的责任仅是提供一套基因组，所以它显得很轻装; 至于精细胞的细尾巴则是为了运动寻靶，尖尖的头部，是为了更容易将它携带的遗传物质注入卵细胞。4. 真核细胞的体积一般是原核细胞的1000倍，真核细胞如何解决细胞内重要分子
3、的浓度问题? 答：出现了特化的内膜系统，这样，体积增大了，表面积也大大增加，并使细胞内部结构区室化，一些重要分子的浓度并没有被稀释。5. 相邻水分子间的关系是靠氢键维系的，这种氢键赋予水分子哪些独特的性质，对于生活细胞有什么重要性? 答：首先，氢键能够吸收较多的热能，将氢键打断需要较高的温度，所以氢键可维持细胞温度的相对稳定。第二是相邻水分子间形成的氢键使水分子具有一定的粘性，这样使水具有较高的表面密度。第三，水分子间的氢键可以提高水的沸点，这样使它不易从细胞中挥发掉。8. 蛋白质的糖基化对蛋白质的理化性质有哪些影响? 答：溶解度。糖基化往往使蛋白质在水中的溶解度增大。但是，若糖链增长到一定程
4、度，由于相对分子质量增大和形成高级结构，亦会出现憎水性增加的现象。电荷。氨基糖解离后，应带正电荷。但是，天然存在的氨基糖的氨基都被N-乙酰基取代，实际上相当于中性糖。许多糖链上有唾液酸，或糖醛酸，解离后带负电荷。所以，糖基化可能使蛋白质增加许多负电荷。9. 组成蛋白质的基本构件只是20种氨基酸。为什么蛋白质却具有如此广泛的功能? 答：根本原因是蛋白质具有几乎无限的形态结构，因此蛋白质仅仅是一类分子的总称。换句话说，蛋白质之所以有如此广泛的作用，是因为蛋白质具有各种不同的结构，特别是在蛋白质高级结构中具有不同的结构域，而这种不同的空间构型使得蛋白质能够有选择地同其它分子进行相互作用，这就是蛋白质
5、结构决定功能的特异性。正是由于蛋白质具有如此广泛不同特异性才维持了生命的高度有序性和复杂性。10.为什么解决生命科学的问题不能仅靠分子生物学而要靠细胞生物学? 答：在生命活动中，随着细胞周期的进行和细胞代谢状态的不同，各种反应复合物，包括细胞器乃至整个细胞要不断进行组装和去组装。因此，细胞生命活动的基础是细胞组装活动，而这些组装活动又不能简单地归结于分子水平的活动，这就是为什么不能仅靠分子生物学而要靠细胞生物学解决生命科学问题的缘由。11.请简述病毒的生活史。答：病毒的生活史分为5个基本过程:吸附(absorption): 病毒对细胞的感染起始于病毒蛋白外壳同宿主细胞表面特殊的受体结合，受体分
6、子是宿主细胞膜或细胞壁的正常成分。因此，病毒的感染具有特异性。侵入(penetration): 病毒吸附到宿主细胞表面之后，将它的核酸注入到宿主细胞内。病毒感染细菌时，用酶将细菌的细胞壁穿孔后注入病毒核酸；对动物细胞的感染，则是通过胞吞作用，病毒完全被吞入。复制(replication): 病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；第二种情况是病毒DNA(或RNA)利用宿主的酶系进行复制和表达。成熟(maturation): 一旦病毒的基因进行表达就可合成病毒装配所需的外壳蛋白，并将病毒的遗传物质包裹起来，形成成熟的病毒颗粒。释放(release):
7、 病毒颗粒装配之后，它们就可从被感染的细胞中释放出来进入细胞外，并感染新的细胞。有些病毒释放时要将被感染的细胞裂解，有些则是通过分泌的方式进入到细胞外。12. 我国细胞生物学的发展战略的主要内容是什么？答：主要包括以下13个方面：1）细胞的结构与机能 研究内容包括细胞膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、线粒体等细胞结构和功能的研究, 侧重于信号的跨膜转导、蛋白质通道和穿膜机制、大分子的修饰、分选、定向运输、内吞、外吐的机理、核孔复合物如何调节核-质之间的运输等。2）染色体的结构及其基因表达调控 研究内容包括人类及水稻基因组计划,这对优良品种的选育、基因工程、人类遗传病的基因诊断及治疗有
8、重要意义。染色体蛋白质与染色体骨架、染色体结构与基因表达调控之间的关系。染色体的构建及其高级结构。染色体步移复制、染色体的特化区域（如动粒、端粒、着丝粒、核仁组织者区等）的结构与功能。3) 细胞骨架及核骨架系统细胞骨架的研究内容包括: 微管、微管结合蛋白及马达分子的机能；微丝、微丝结合蛋白及其与信号传递、物质传送、蛋白质合成的关系；中间纤维的结构、功能及其与细胞分化及进化的关系；细胞核骨架侧重研究核基质与核纤层、MAR与核骨架结合蛋白的机能；染色体骨架与染色体包装和功能的关系等。4) 胞外基质研究作为细胞外基质支架的胶原与弹性蛋白及其与某些胶原性疾病和衰老间的关系。非胶原糖蛋白在细胞增殖、分化
9、、癌转移等方面的作用。氨基聚糖和蛋白聚糖是膜的整合成份与辅助受体,它们与心血管病及老年病的关系。细胞外基质受体的活化与信号识别、信号转导的关系等.5) 细胞周期调控 这是近年来发展迅速的领域之一,包括对已克隆的周期蛋白依赖性蛋白激酶及周期蛋白的功能研究、克隆这两个基因家族新成员并确定其功能、研究其调节网络,包括对癌基因、抑癌基因及CKI的研究与细胞衰老、凋亡和癌变的关系，以及泛素、PKC、PKA、Ca2+、MAPK与细胞周期调控的关系等。6) 细胞分化、衰老、死亡及相关基因的研究 研究的重点是分离细胞分化的关键基因；研究分化与癌变的关系；p53与细胞增殖、分化、癌变、逆转的关系；同源异型基因的
10、研究；分化中基因群的相互作用；细胞衰老与原癌基因、抑癌基因及衰老相关基因；端粒与衰老的关系等。7) 细胞信号转导 细胞与细胞之间的信息传递机制是相当复杂的, 细胞因子、激素与受体以及细胞内第二信使共同组成传递信息的网络,并依此对细胞周围环境发生应答。这实际上是一种细胞调节,如果这种调节失常,就会造成疾病。研究重点是信号分子的结构与机能、信号分子与受体相互作用机理、受体与原初反应。8) 细胞社会学(cell sociology) 细胞社会学是从系统论的观点出发，研究细胞整体和细胞群体中细胞间的社会行为(包括细胞间识别、通讯、集合和相互作用等)，以及整体和细胞群对细胞的生长、分化和死亡等活动的调节
11、控制。胚胎发育中的许多问题（如图式形成、胚层分化、形态发生运动、组织分化、器官形成和再生等）都需要从细胞群的特性和社会行为方面进行研究。细胞社会学就是在体外研究细胞的社会行为，用人工的细胞组合研究不同发育时期的相同细胞或不同细胞的行为; 研究细胞之间的识别、粘连、通讯以及由此产生的相互作用、作用本质、以及对形态发生的影响等。9) 细胞结构体系的组装及细胞工程 主要研究生物大分子如何逐级组装并最终形成赖以进行生命活动的细胞结构体系。细胞是一个高度有组织有秩序而又瞬息万变的体系, 应用分析与综合的思维方法,人为拆卸、组装不同层次的细胞结构,研究其机能，将为细胞生物学的发展起到巨大的推动作用。10)
12、 生殖有关的细胞生物学问题生殖是生物世代交替的中心环节。生殖生物学对促进生物的繁殖、野生濒危动、植物的挽救和控制人口膨胀及优生优育方面均有重要意义。优先发展领域侧重于精子发生过程中与增殖、分化、变态有关的基因表达、基因克隆及其功能的研究。精子顶体反应的分子机理、精卵一级识别和二级识别的体外受精机理。胚胎植入启动分子机理及其信号转导。细胞粘附、迁移和侵入与着床进程中粘附因子、细胞外基质(ECM)和金属蛋白酶之间的相互作用等。11) 肿瘤的细胞生物学 癌是一种分子病,是通过体外物理、化学、生物因素的影响及机体本身遗传基础,原癌基因的激活、过表达,抑癌基因的缺失、突变及调控异常等多种因素所诱发的。肿
13、瘤细胞生物学的研究应集中于以下领域:肿瘤细胞结构、显微及亚显微结构水平及分子水平的癌的早期诊断。细胞周期因子的调节失控、细胞凋亡的失控、信号转导系统的障碍、肿瘤细胞的侵袭和转移的机理、肿瘤细胞标志的确定、基因治疗、肿瘤病因及癌变机理的研究。12) 进化细胞生物学进化细胞生物学是介于进化生物学、细胞生物学、分子生物学、原生生物学与物种生物学之间的一门新兴交叉学科。在弄清真核细胞的起源与进化的基础上从进化的角度考察细胞生物学中一切重要的问题,侧重于从进化细胞生物学的角度进一步探讨结构与生命活动的进化关系,还包括新的有代表性生物的发现与研究,有关基因序列测定和比较研究等。13) 植物细胞工程(cel
14、l engineering) 植物细胞工程是植物生物技术的重要组成部分。在资源缺乏的新世纪中将发挥极为重要的作用,如对作物遗传性的改良、植物细胞体外培养生产贵重的代谢产物等。同时应对一些重要的基础问题应进行深入的研究,如分化过程中特异基因时空协同表达调控。克隆有关的重要基因并研究其表达及植物细胞工程关键高新技术问题。第二章细胞生物学研究方法1举例（35个）说明研究方法的突破对细胞生物学发展的推动作用。 答：细胞培养技术， 离心分离技术， 流式细胞分离技术， 基因敲除技术， 干细胞培养技术， 2为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一？3用什么方法追踪活细胞中蛋白质合成与分泌过程？包括哪
15、几个步骤？答：追踪活细胞中某种蛋白质合成与分泌的过程一般采用同位素示踪技术。其基本步骤是：将放射性同位素标记的氨基酸(3H亮氨酸)加到细胞培养基中，在很短时间内使这些与未标记的相应氨基酸化学性质相同的标记分子进入细胞(称为脉冲标记)；除去培养液并洗涤细胞，再换以未标记氨基酸的培养基培养细胞，已进入细胞的标记氨基酸将被蛋白质合成系统作为原料加以利用，掺入到某种新合成的蛋白质中；每隔一定时间取出一定数量的细胞，利用电镜放射自显影技术探查被标记的特定蛋白质在不同时间所处的位置。通过比较不同时间细胞取样的电镜照片就可以了解细胞中蛋白质合成及分泌的动态过程。4. 图2-3的解释。答：两个儿童共同振动一根
16、绳子产生的波动类似于光子光子和电子形成的波，以此说明物体的大小对波的干扰。(a)两个儿童振动绳子产生的特征波长;(b)向绳子波中扔进一个球或一个物体，如果扔进物体的直径与绳子波长相近，就会干扰绳子波的移动;(3)如果扔进一个垒球或其他物体比绳子波长小得多，对绳子波的移动只有很小或没有干扰;(d)如果将绳子快速振动，波长就会大大缩短;(e)此时扔进垒球就会干扰绳子波的移动。5为什么电子显微镜需要真空系统(vacuum system)? 答：由于电子在空气中行进的速度很慢，所以必须由真空系统保持电镜的真空度，否则，空气中的分子会阻挠电子束的发射而不能成像。用两种类型的真空泵串连起来获得电子显微镜镜
17、筒中的真空，当电子显微镜启动时，第一级旋转式真空泵(rotary pump)获得低真空，作为二级泵的预真空；第二级采用油扩散泵(oil diffusion pump)获得高真空。6什么是相位和相差? 答：所谓相位是光波在前进时，电振动呈现的交替的波形变化。由于光是电磁波，其电振动与磁振动垂直，又与波的传播方向垂直，导致了传播时波形的变化。同一种光波通过折射率不同的物质时，光的相位就会发生变化，波长和振幅也会发生变化。所谓相差是指两束光波在某一位置时，由于波峰和波谷不一致，即存在着相位上的差异，叫相差。同一种光通过细胞时，由于细胞不同部分的折射率不同，通过细胞的光线比未通过细胞的光线相位落后，而
18、通过细胞核的光线比通过细胞其他部位的相位落后，这就是相位差。7与光镜相比， 用于电子显微镜的组织固定有什么特殊的要求? 答：比光镜的要求更高。首先是样品要薄，这是因为电子的穿透能力十分有限，即使是100200kV高压，电子穿透厚度仅为1m。通常把样品制成50100nm厚的薄片(一个细胞切成100200片)，称超薄切片(ultrathin section)。其次是要求很好地保持样品的精细结构，特别是在组织固定时要求既要终止细胞生命，又不破坏细胞的结构。第三是要求样品要具有一定的反差。电子显微镜的样品切片最后被放置在载网上而不是玻片上。8什么是细胞分选？基本原理是什么？ 答：用流式细胞计将特定的细
19、胞分选分选出来的技术， 分选前， 细胞要被戴上特殊的标记。所用的标记细胞的探针是能够同待分选细胞表面特征性蛋白(抗原)结合的抗体，而这种抗体又能够同某种荧光染料结合。当结合有荧光染料的探针与细胞群温育时，探针就会同具有特异表面抗原的细胞紧紧结合，由于抗体的结合，被结合的细胞带上了荧光标记。细胞被标记之后，除去游离的抗体，并将细胞进行稀释。当稀释的细胞进入超声波振荡器时，极稀的细胞悬浮液形成很小的液滴，一个液滴中只含有一个细胞。液滴一旦形成并通过激光束时，激光束激发结合在细胞表面抗体分子成为一种标签。当液滴逐个通过激光束时，受到两种检测器的检测:如果液滴中含有细胞就会激活干涉检测器(interf
20、erence detector)，只有带有荧光标记细胞的液滴才会激活荧光检测器(fluorescence detector)。当带有荧光标记的液滴通过激光束时，将两种检测器同时激活，引起液滴充电信号使鞘液带上负电荷。由于液滴带有负电荷，移动时就会向正极移动，进入到荧光标记细胞收集器中。如果是含有非荧光标记细胞的液滴进入激光束，只会被干涉检测器检测到，结果使充电信号将液滴的鞘液带上正电荷，从而在移动时偏向负极，被非荧光标记细胞收集器所收集。如果是不含有细胞的液滴进入激光束，则不会被任何检测器所检测，因而不会产生充电信号，液滴的鞘液不会带上任何电荷，所以在移动时不受任何影响直接进入非检测的收集器。
21、9什么是细胞培养， 应注意哪些问题?答：在体外模拟体内的生理环境，培养从机体中取出的细胞，并使之生存和生长的技术为细胞培养技术。细胞培养技术是细胞生物学研究方法中最有价值的技术，通过细胞培养可以获得大量的细胞，也可通过细胞培养研究细胞的运动、细胞的信号传导、细胞的合成代谢等。细胞培养的突出特点是在离体条件下观察和研究细胞生命活动的规律。培养中的细胞不受体内复杂环境的影响，人为改变培养条件(如物理、化学、生物等外界因素的变化)即可进一步观察细胞在单因素或多因素的影响下的生理功能变化。然而，细胞在体外环境的局限性，又使细胞的形态与功能不能与体内的同类细胞完全等同。体外培养细胞必需注意三个环节物质营
22、养、生存环境和废物的排除。体外培养细胞所需的营养是由培养基提供的。培养基通常含有细胞生长所需的氨基酸、维生素和微量元素。一般培养细胞所用的培养基是合成培养基，它含有细胞生长必需的营养成分，但是在使用合成培养基时需要添加一些天然成分，其中最重要的是血清，以牛血清为主。这是因为血清中含有多种促细胞生长因子和一些生物活性物质。由于血清中含有一些不明成分，对于特殊目的细胞培养是不利的。为此，研究人员正在探索无血清培养细胞的条件，并已经取得一些进展。由于机体内的细胞生长通常需要不同的细胞因子进行调节，所以在无血清培养时仍然需要添加必要的因子，包括：促细胞生长因子(如EGF)、促贴附物(如层粘连蛋白)和其
23、它活性物质(如转铁蛋白)。无血清培养排除了有血清培养时血清中不明因素的干扰，使实验结果更加可靠。体外细胞培养必需模拟体内细胞生长的环境。环境因素主要是指无菌环境、合适的温度、一定的渗透压和气体环境。气体主要有两种O2和CO2。后者对于维持细胞培养液的酸碱度十分重要。活体内生长的细胞所产生的代谢物和废物通过一定的系统进行利用和排除。体外培养细胞产生的代谢物和废物积累在培养液中，所以定期更换培养液，对于体外细胞培养也是至关重要的。10什么是细胞系和细胞株? 答：原代培养物经首次传代成功后即为细胞系(cell line)， 由原先存在于原代培养物中的细胞世系所组成。如果不能继续传代，或传代次数有限，
24、 可称为有限细胞系(finite cell line)， 如可以连续培养，则称为连续细胞系(continuous cell line)， 培养50代以上并无限培养下去。从一个经过生物学鉴定的细胞系由单细胞分离培养或通过筛选的方法由单细胞增殖形成的细胞群称细胞株(cell strain)。所以细胞株是通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质或标志的培养细胞。从培养代数来讲，可培养到40-50代。11动物体细胞克隆有什么意义? 答：动物体细胞克隆技术的成功对生命科学的发展具有重要的推动作用，不仅证明了动物的体细胞具有全能性，而且有巨大的应用前景。例如结合转基因技术生产药物。现
25、在很多药物如胰岛素、生长激素、表皮生长因子等都是动物细胞体内正常的代谢物，某些病人由于产生这些物质的功能发生缺陷，导致了相应疾病的发生，目前的治疗方法就是给这些病人注射这类药物。由于这类药物本身是来自动物的某些脏器，制备这种药物就需要大量的动物提供脏器，因此成本就很高，如果通过转基因技术把相应的基因转入到哺乳动物，让动物的乳汁生产具有疗效的蛋白质就会降低成本，再结合动物体细胞克隆技术，将这种转基因动物大量无性繁殖克隆，就可以大大提高产量，大幅度降低成本，同时也保证了所转基因的稳定。该项技术也可以生产供动物本身和人类器官移植的动物，解决器官捐赠长期缺乏的问题。另外，动物体细胞克隆技术在基因结构和
26、功能、基因治疗、遗传病及人类衰老等的研究方面都具有巨大的潜力。12蔗糖、甘油和氯化铯都是密度离心分离中的介质，它们在性质上和使用上有什么不同? 答：CsCl可自行形成密度梯度，所以不必特别制备密度梯度，只要将待分离的样品与之混匀即可。在离心的过程中，具有不同密度的颗粒随CsCl密度梯度的形成重新分配;而蔗糖和甘油要人工置备密度梯度。蔗糖和甘油的最大密度为1.3g/cm3 ，所以只能用于分离密度在 1.3g/cm3以下的细胞器或细胞结构;而氯化铯的最大密度可达1.9g/cm3以上， 可用于分离密度大于1.3g/cm3的DNA分子。在原理上，由于具有不同密度的颗粒随CsCl密度梯度的形成重新分配，
27、所以又称为浮力密度离心(buoyant density centrifugation); 而蔗糖和甘油则是在被离心的物质在下降的过程中由于密度的不同而被阻止在不同的部位，故是重力密度离心。13离子交换层析的原理是什么? 答：离子交换层析是根据蛋白质所带电荷的差异进行分离纯化的一种方法。蛋白质的带电性是由蛋白质多肽中带电氨基酸决定的。由于蛋白质中氨基酸的电性又取决于介质中的pH，所以蛋白质的带电性也就依赖于介质的pH。当pH较低时，负电基团被中和，而正电基团就很多; 在pH较高时，蛋白质的电性与低pH时相反。当蛋白质所处的pH，使蛋白质的正负电荷相等，此时的pH称为等电点。离子交换层析所用的交换
28、剂是经酯化、氧化等化学反应引入阳性或阴性离子基团制成的，可与带相反电荷的蛋白质进行交换吸附。带有阳离子基团的交换剂可置换吸附带负电荷的物质，称为阴离子交换剂，如DEAE-纤维素树脂;反之称为阳离子交换剂，如CM-纤维素树脂。不同的蛋白质有不同的等电点，在一定的条件下解离后所带的电荷种类和电荷量都不同，因而可与不同的离子交换剂以不同的亲和力相互交换吸附。当缓冲液中的离子基团与结合在离子交换剂上的蛋白质相竞争时，亲和力小的蛋白质分子首先被解吸附而洗脱，而亲和力大的蛋白质则后被解吸附和洗脱。因此，可通过增加缓冲液的离子强度和/或改变酸碱度，便可改变蛋白质的吸附状况，使不同亲和力的蛋白质得以分离。14
29、何谓乳腺生物反应器， 它的出现有什么意义? 答：乳腺生物反应器是根据细胞生物学中蛋白质合成与分选的机理，结合基因工程技术、动物转基因技术等，利用动物的乳腺分泌某些具有重要价值的基因产物。乳腺生物反应器是一项综合技术，发展乳腺生物反应器不仅需要基因工程技术，也需要动物胚胎技术，转基因技术，蛋白质提纯技术和常规畜牧技术。乳腺生物反应器有特殊优点。乳腺生物反应器生产药品，基本上是一个畜牧业过程。第三章 细胞质膜与跨膜运输1. 请比较质膜、内膜和生物膜在概念上的异同。答：细胞质膜(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。质膜的基本作用是维护细胞内微环
30、境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。另外，在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。真核生物除了具有细胞表面膜外，细胞质中还有许多由膜分隔成的各种细胞器，这些细胞器的膜结构与质膜相似，但功能有所不同，这些膜称为内膜(internal membrane)，或胞质膜(cytoplasmic membrane)。内膜包括细胞核膜、内质网膜、高尔基体膜等。由于细菌没有内膜，所以细菌的细胞质膜代行胞质膜的作用。生物膜(biomembrane，or biological membrane)是细胞内膜和质膜的总称。生物膜是细胞的基本结构，它不仅具有界膜的功能，还参与细胞的全部生命活
31、动。2. 如何理解细胞膜作为界膜对细胞生命活动所起的作用?答：界膜的涵义包括两个方面:细胞界膜和内膜结构的界膜，作为界膜的膜结构对于细胞生命的进化具有重要意义，这种界膜不仅使生命进化到细胞的生命形式，也保证了细胞生命的正常进行，它使遗传物质和其他参与生命活动的生物大分子相对集中在一个安全的微环境中，有利于细胞的物质和能量代谢。细胞内空间的区室化，不仅扩大了表面积，还使细胞的生命活动更加高效和有序。3. 简述细胞膜结构的基本功能及对细胞生命活动的影响。答：细胞膜结构的基本功能包括以下几个方面:界膜和区室化(delineation and compartmentalization) 细胞膜最重要的
32、作用就是勾划了细胞的边界，并且在细胞质中划分了许多以膜包被的区室。调节运输(regulation of transport) 膜为两侧的分子交换提供了一个屏障，一方面可以让某些物质自由通透，另一方面又作为某些物质出入细胞的障碍。功能区室化细胞膜的另一个重要的功能就是通过形成膜结合细胞器，使细胞内的功能区室化。例如细胞质中的内质网、高尔基体等膜结合细胞器的基本功能是参与蛋白质的合成、加工和运输；而溶酶体的功能是起消化作用，与分解相关的酶主要集中在溶酶体。又如线粒体的内膜主要功能是进行氧化磷酸化，与该功能有关的酶和蛋白复合体集中排列在线粒体内膜上。另一个细胞器叶绿体的类囊体是光合作用的光反应场所，所以在类囊体膜中聚集着与光能捕获、电子传递和光合磷酸化相关的功能蛋白和酶。信号的检测与传递(detection and transmission of signals) 细胞通常用质膜中的受体蛋白从环境中接收化学和电信号。细胞质膜中具有各种不同的受体，能够识别并结合特异的配体，产生一种新的信号激活或抑制细胞内的某些反
