文
徐国恒
北京大学医学部
从低等生物如草履虫、鞭毛虫到所有的高等生物和人类,所有的细胞的表面均有类似的一层膜状结构,即细胞膜。细胞膜除了是分辨细胞内部与周围环境的动态屏障,还是细胞物质交换和信息传递的通道,因而对于维持细胞的功能十分重要。
细胞内的大部分细胞器如线粒体、内质网、高尔基体、核的表面,也同样包被着膜状结构,称为细胞内膜 。细胞膜又称为质膜,细胞膜和细胞内膜也可统称为质膜,或称为生物膜。

生物膜是细胞进行生命活动的重要结构基础,调控细胞的物质和能量转换、信息传递、蛋白质合成等诸多细胞功能。
1925年
和用有机溶剂提取人红细胞质膜的脂类成份,将其描画在水溶液表面产生脂类单分子层,并测定那些脂类单分子层的面积大概是红细胞的表面积的2倍。这一研究首次提示脂类可能以双分子层的方式包被在细胞表面。
1935年
J.和H.发现质膜的表面张力比单纯的油-水界面的张力要低得多,推测膜并非由单纯的脂类构成,其中可能富含蛋白质分子细胞膜结构,并提出“蛋白质-脂质-蛋白质”的披萨模型。认为质膜由单层固醇分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。
1959年
J.D.用纤薄切块技术获得了清晰的细胞膜相片,显示细胞表蛋糕被着暗-明-暗3层结构,厚约7.5 nm。据此提出“单位膜”模型,认为细胞膜由单层脂类分子为骨架,厚约3.5 nm,双层脂类的内外表由蛋白质构成,各厚约2 nm。单位膜模型的不足之处在于膜结构是静止不变的。
1972年
S.J.和G.利用免疫荧光技术、冰冻蚀刻电子显微镜技术获得的研究结果,在静态的单位膜模型的基础上提出流动镶嵌模型(fluid model)。
这一模型的基本内容为,细胞膜的骨架由液态流动的脂质双分子层组成,其中镶嵌着不同的蛋白质分子,膜具有液态流动性。流动镶嵌模型突出了膜的液态流动性和膜上蛋白质分布的不对称性。
脂质单层液态镶嵌模型是目前最重要的细胞膜结构模型,己得到许多实验证据的支持,并为科学界广泛认可。不仅细胞膜这么细胞膜结构,细胞内的大部分细胞器的膜如线粒体膜、内质网膜、高尔基体膜、核膜的结构,也符合脂类单层液态镶嵌模型。
