磷脂双分子层

磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。磷脂分子头部是亲水的磷酸胆碱基团，中间由甘油连接带有长链碳原子疏水尾部的脂肪酸分子。排列成双分子层时，其亲水头部朝外接触细胞外部或内部的水环境，疏水尾部朝内，形成双分子层内部的疏水环境，构成相对稳定的有序排列。

从低等的单细胞生物到高等对的多细胞生物，所有生物的细胞外都包裹着一层膜状结构，即细胞膜。细胞膜不仅仅能够浆细胞的内部与外部环境进行分隔，同时还是细胞与外界环境进行物质交换的重要通道，因此，细胞膜对于维持细胞功能具有十分重要的作用。

细胞内的线粒体、高尔基体、内质网以及细胞核等细胞器的表民也都覆有一层膜状结构，这类膜称之为细胞内膜。细胞膜在生物学上也被称之为质膜，细胞膜和细胞内膜统称为质膜，也可以统称为生物膜。

生物膜是细胞进行生命活动的基础结构，在细胞的物质交换、信息交换、蛋白质合成等细胞活动中发挥着重要的作用。

对于细胞膜的研究大致经历了以下的几个重要阶段:

19世纪，对植物细胞的通透性研究发现脂溶性的物质更容易通过细胞膜，表明膜由脂质组成。

20世纪初，进一步对膜的成分分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质。

1925年Gorter和Grendel使用有机溶剂将人红细胞质膜中的脂质成分提取了出来，这一研究首次发现了脂质是以双层分子的形式包裹在细胞表面的。

1935年J.Danielli和H.Davson通过对质膜表面张力的研究，指出质膜表面可能含有蛋白质分子，并且提出了“蛋白质—脂质—蛋白质”的三明治模型。

1959年J.D.Robertson采用超薄切片技术，获取了细胞膜的照片，清晰地看到细胞膜是有3层结构构成，并且提出了“单位膜”模型。

1970年“人鼠”细胞融合实验的成功证明了细胞膜上的蛋白质是可以运动的。

1972年S.J.Singer和G.Nicolson采用免疫荧光技术结合冰冻电子显微镜技术对细胞膜进行研究，提出了“流动镶嵌”模型。

流动镶嵌模型：磷脂双分子层构成膜的基本支架，具有流动性，蛋白质分子或镶在磷脂双分子层表面，或部分或全部嵌入双分子层中，或横跨整个磷脂双分子层，大多数蛋白质是可以运动的。在细胞膜的外表有细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白(也叫糖被)，细胞膜表面还有糖类和脂质分子结合成的糖脂。

对膜脂质进行的主要成分进行分析时，首先需获取纯净的细胞膜结构，然后利用化学层析法对其所包含的的各种成分进行分析和检测。采取该方式检测出，膜脂质的主要成分为磷脂分子，所占比例为70%，其次是胆固醇，所占比例低于30%，还有少量的被称之为鞘脂的脂类物质。

磷脂分子是以双层分子结构连续均一的分布，形成了细胞膜的主要骨架，是细胞膜的主要成分，也是最重要的成分。胆固醇是以不均一不连续的状态存在与双层磷脂分子结构上的，其主要的作用是调节膜的流动性，即细胞膜的硬度，因此，膜脂质中胆固醇的含量越高，膜的流动性就越低。

1、磷脂分子的化学组成与结构

甘油三酯是细胞内广泛分布的一种酯类物质，一个甘油三酯分子有三个甘油分子，每隔甘油分子有三个羟基，三个羟基分别结合一个脂肪酸分子，就成为了甘油三酯，甘油三酯为疏水。

与甘油三酯相似，一个磷脂分子也有一个甘油分子，但是该甘油分子只有两个羟基与脂肪酸进行结合，另外一个羟基则与磷酸基团结合，并且这个磷酸基团会与一个碱基结合，就形成了磷脂。

磷脂由于其特殊的结构，使其同时具有亲水与疏水两种性质。另一种脂类鞘脂则不含甘油分子。

2、磷脂分子的物理化学特征决定了磷脂双层结构

由于磷脂分子是爽嗜性分子，即同时具有疏水和亲水性质。磷脂分子中的碱基和胆碱是亲水性的，脂肪酸的长烃链是疏水的。

由于水是极性的，因此，大量的磷脂分子聚集在水溶液表面时，由于范德华氏静电引力的作用，就会使磷脂分子形成微团、脂质体和磷脂双层等磷脂分子复合物结构。到底会形成三种结构中的哪一种，还要取决于磷脂分子上的脂肪酸烃链的长度、饱和度、离子组成、温度以及磷脂与水的混合方式等条件。

细胞膜中的磷脂分子，由于其上的脂肪酸烃链较长，无法被挤压在一起，因此，不能不能形成微团结构，因此，通常细胞内的磷脂分子会形成脂质体或磷脂双层结构。

对细胞内的脂质体进行研究发现，脂质体是由双层磷脂分子紧密排列环绕形成的环状，其中心包含着水性液体，体积大于微团结构。在脂质体的双层磷脂分子结构中，两层磷脂分子的疏水性脂肪酸基团聚集在一起，而亲水性的磷酸和碱基分别朝向脂质体的外部和内部的水分子界面。

简单来说，脂质体其实就是由双层的磷脂分子构成的一个小囊，而从热力学角度进行研究，该双层结构是其在脂质体中存在的最稳定结构。对细胞膜进行研究发现，细胞膜实质上也是由双层的磷脂分子构成的一个小囊。

3、生物膜磷脂分子的差异性

研究发现，不同细胞的细胞膜或者是同一细胞膜的不同区域，磷脂分子的种类和含量是不同的。磷脂膜上磷脂分子的这种分布差异化，主要是由于细胞进行物质交换和信息交换的不同特征和需要所决定的。