膜的脂質(zhì)中以磷脂類(lèi)為主,約占脂質(zhì)總量的70%以上;其次是膽固醇,一般低于30%;還有少量屬鞘脂類(lèi)的脂質(zhì)。磷脂的基本結(jié)構(gòu)是:一分子甘油的兩個(gè)羥基同兩分子脂酸相結(jié)合,另一個(gè)羥基則與一分子磷酸結(jié)合,后者再同一個(gè)堿基結(jié)合。根據(jù)這個(gè)堿基的不同,動(dòng)物細(xì)胞膜中的磷脂主要有四種:磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸和磷脂酰肌醇。鞘脂類(lèi)的基本結(jié)構(gòu)和磷脂類(lèi)似,但不含甘油。膽固醇結(jié)構(gòu)很特殊,它含有一個(gè)甾體結(jié)構(gòu)(環(huán)戊烷多氫菲)和一個(gè)8碳支鏈。
最初提示膜中脂質(zhì)呈雙分子層形式存在的,是對(duì)紅細(xì)胞膜所作的化學(xué)測(cè)定和計(jì)算。Gortert和Grendel(1925)提取出紅細(xì)胞膜中所含的脂質(zhì),并測(cè)定將這些脂質(zhì)以單分子層在水溶液表面平鋪時(shí)所占的面積,結(jié)果發(fā)現(xiàn)一個(gè)紅細(xì)胞膜中脂質(zhì)所占的面積,差不多是該細(xì)胞表面積的2倍。因此導(dǎo)致以下結(jié)論:脂質(zhì)可能是以雙分子層的形式包被在細(xì)胞表面的。以后提出的雙分子層模型中,每個(gè)磷脂分子中由磷酸和堿基構(gòu)成的基團(tuán),都朝向膜的外表面或內(nèi)表面,而磷脂分子中兩條較長(zhǎng)的脂酸烴鏈則在膜的內(nèi)部?jī)蓛上鄬?duì)。脂質(zhì)分子的這種定向而整齊的排列,是由脂質(zhì)分子本身的理化特性和熱力學(xué)定律所決定。所有的膜脂質(zhì)都是一些雙嗜性分子,磷脂的一端的磷酸和堿基是親水性極性基團(tuán),另一端的長(zhǎng)烴鏈則屬疏水性非極性基團(tuán)。當(dāng)脂質(zhì)分子位于水表面時(shí),由于水分子是極性分子,脂質(zhì)的親水性基團(tuán)將和表面水分子相吸引,疏水性基團(tuán)則受到排斥,于是脂質(zhì)會(huì)在水表面形成一層親水性基團(tuán)朝向水面而疏水性基團(tuán)朝向空氣的整齊排列的單分子層。從熱力學(xué)業(yè)角度分析,這樣組成的系統(tǒng)包含的自由能最低,因而最為穩(wěn)定,可以自動(dòng)形成和維持。
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