生物膜的结构

为什么是这样

磷脂分子由含磷酸的亲水性头部和两条疏水性的脂肪酸尾部组成。细胞内外都是水环境，最稳定的排列是两层磷脂尾对尾：头部朝向两侧的水，尾部聚在中间避开水，形成脂质双层（脂質二重層）。磷脂之间不靠共价键连接，分子能在层内横向移动，所以膜像一层黏稠的液体，小的破口也能自行合拢。

膜上镶嵌着各种蛋白质，有的贯穿整个双层，有的附着在一侧表面，它们也能在膜内横向移动，像马赛克碎片漂在流动的底板上，这就是流动镶嵌模型（流動モザイクモデル）。细胞膜外侧的蛋白质和脂质上常连着糖链（糖鎖），参与细胞之间的识别；动物细胞膜中还含胆固醇，调节膜的流动性。核膜、线粒体膜、内质网膜等细胞内的膜也是同样的基本结构，与细胞膜合称生物膜（生体膜）。

中间的疏水层决定了膜的选择透过性（選択的透過性）：O₂、CO₂ 这类小而不带电的分子和脂溶性物质能直接穿过；离子、葡萄糖等带电或极性大的物质很难穿过疏水层，要借助膜蛋白。水分子虽有极性，但很小，能少量直接通过，大量通过则要依靠专门的通道蛋白。

定量表达

生物膜很薄，厚度约 5–10 nm，光学显微镜分辨不出它的双层结构，要用电子显微镜才能看到。每个磷脂分子有 1 个亲水头部和 2 条疏水尾部；膜由两层磷脂构成，所以从膜的一侧到另一侧依次是「亲水—疏水—亲水」三个区域。

「两层」最早是从一个面积比推出来的：把红细胞膜中的脂质全部提取出来，在水面上铺成单分子层，测得的面积约为红细胞总表面积的 2 倍，说明膜中的脂质排成两层。选用哺乳类成熟红细胞，是因为它没有核和细胞器，提取的脂质只来自细胞膜。题目常以数据给出：面积比约 2，即双层。