磷脂雙分子層是構(gòu)成細(xì)胞膜的基本支架。磷脂分子頭部是親水的磷酸膽堿基團(tuán)，中間由甘油連接帶有長鏈碳原子疏水尾部的脂肪酸分子。排列成雙分子層時，其親水頭部朝外接觸細(xì)胞外部或內(nèi)部的水環(huán)境，疏水尾部朝內(nèi)，形成雙分子層內(nèi)部的疏水環(huán)境，構(gòu)成相對穩(wěn)定的有序排列。

從低等的單細(xì)胞生物到高等對的多細(xì)胞生物，所有生物的細(xì)胞外都包裹著一層膜狀結(jié)構(gòu)，即細(xì)胞膜。細(xì)胞膜不僅僅能夠漿細(xì)胞的內(nèi)部與外部環(huán)境進(jìn)行分隔，同時還是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的重要通道，因此，細(xì)胞膜對于維持細(xì)胞功能具有十分重要的作用。

細(xì)胞內(nèi)的線粒體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及細(xì)胞核等細(xì)胞器的表民也都覆有一層膜狀結(jié)構(gòu)，這類膜稱之為細(xì)胞內(nèi)膜。細(xì)胞膜在生物學(xué)上也被稱之為質(zhì)膜，細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)膜統(tǒng)稱為質(zhì)膜，也可以統(tǒng)稱為生物膜。

生物膜是細(xì)胞進(jìn)行生命活動的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞的物質(zhì)交換、信息交換、蛋白質(zhì)合成等細(xì)胞活動中發(fā)揮著重要的作用。

對于細(xì)胞膜的研究大致經(jīng)歷了以下的幾個重要階段:

19世紀(jì)，對植物細(xì)胞的通透性研究發(fā)現(xiàn)脂溶性的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜，表明膜由脂質(zhì)組成。

20世紀(jì)初，進(jìn)一步對膜的成分分析表明：膜的主要成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。

1925年Gorter和Grendel使用有機溶劑將人紅細(xì)胞質(zhì)膜中的脂質(zhì)成分提取了出來，這一研究首次發(fā)現(xiàn)了脂質(zhì)是以雙層分子的形式包裹在細(xì)胞表面的。

1935年J.Danielli和H.Davson通過對質(zhì)膜表面張力的研究，指出質(zhì)膜表面可能含有蛋白質(zhì)分子，并且提出了“蛋白質(zhì)—脂質(zhì)—蛋白質(zhì)”的三明治模型。

1959年J.D.Robertson采用超薄切片技術(shù)，獲取了細(xì)胞膜的照片，清晰地看到細(xì)胞膜是有3層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且提出了“單位膜”模型。

1970年“人鼠”細(xì)胞融合實驗的成功證明了細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)是可以運動的。

1972年S.J.Singer和G.Nicolson采用免疫熒光技術(shù)結(jié)合冰凍電子顯微鏡技術(shù)對細(xì)胞膜進(jìn)行研究，提出了“流動鑲嵌”模型。

流動鑲嵌模型：磷脂雙分子層構(gòu)成膜的基本支架，具有流動性，蛋白質(zhì)分子或鑲在磷脂雙分子層表面，或部分或全部嵌入雙分子層中，或橫跨整個磷脂雙分子層，大多數(shù)蛋白質(zhì)是可以運動的。在細(xì)胞膜的外表有細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合形成的糖蛋白(也叫糖被)，細(xì)胞膜表面還有糖類和脂質(zhì)分子結(jié)合成的糖脂。

對膜脂質(zhì)進(jìn)行的主要成分進(jìn)行分析時，首先需獲取純凈的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，然后利用化學(xué)層析法對其所包含的的各種成分進(jìn)行分析和檢測。采取該方式檢測出，膜脂質(zhì)的主要成分為磷脂分子，所占比例為70%，其次是膽固醇，所占比例低于30%，還有少量的被稱之為鞘脂的脂類物質(zhì)。

磷脂分子是以雙層分子結(jié)構(gòu)連續(xù)均一的分布，形成了細(xì)胞膜的主要骨架，是細(xì)胞膜的主要成分，也是最重要的成分。膽固醇是以不均一不連續(xù)的狀態(tài)存在與雙層磷脂分子結(jié)構(gòu)上的，其主要的作用是調(diào)節(jié)膜的流動性，即細(xì)胞膜的硬度，因此，膜脂質(zhì)中膽固醇的含量越高，膜的流動性就越低。

1、磷脂分子的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

甘油三酯是細(xì)胞內(nèi)廣泛分布的一種酯類物質(zhì)，一個甘油三酯分子有三個甘油分子，每隔甘油分子有三個羥基，三個羥基分別結(jié)合一個脂肪酸分子，就成為了甘油三酯，甘油三酯為疏水。

與甘油三酯相似，一個磷脂分子也有一個甘油分子，但是該甘油分子只有兩個羥基與脂肪酸進(jìn)行結(jié)合，另外一個羥基則與磷酸基團(tuán)結(jié)合，并且這個磷酸基團(tuán)會與一個堿基結(jié)合，就形成了磷脂。

磷脂由于其特殊的結(jié)構(gòu)，使其同時具有親水與疏水兩種性質(zhì)。另一種脂類鞘脂則不含甘油分子。

2、磷脂分子的物理化學(xué)特征決定了磷脂雙層結(jié)構(gòu)

由于磷脂分子是爽嗜性分子，即同時具有疏水和親水性質(zhì)。磷脂分子中的堿基和膽堿是親水性的，脂肪酸的長烴鏈?zhǔn)鞘杷摹?/p>

由于水是極性的，因此，大量的磷脂分子聚集在水溶液表面時，由于范德華氏靜電引力的作用，就會使磷脂分子形成微團(tuán)、脂質(zhì)體和磷脂雙層等磷脂分子復(fù)合物結(jié)構(gòu)。到底會形成三種結(jié)構(gòu)中的哪一種，還要取決于磷脂分子上的脂肪酸烴鏈的長度、飽和度、離子組成、溫度以及磷脂與水的混合方式等條件。

細(xì)胞膜中的磷脂分子，由于其上的脂肪酸烴鏈較長，無法被擠壓在一起，因此，不能不能形成微團(tuán)結(jié)構(gòu)，因此，通常細(xì)胞內(nèi)的磷脂分子會形成脂質(zhì)體或磷脂雙層結(jié)構(gòu)。

對細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)體進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)體是由雙層磷脂分子緊密排列環(huán)繞形成的環(huán)狀，其中心包含著水性液體，體積大于微團(tuán)結(jié)構(gòu)。在脂質(zhì)體的雙層磷脂分子結(jié)構(gòu)中，兩層磷脂分子的疏水性脂肪酸基團(tuán)聚集在一起，而親水性的磷酸和堿基分別朝向脂質(zhì)體的外部和內(nèi)部的水分子界面。

簡單來說，脂質(zhì)體其實就是由雙層的磷脂分子構(gòu)成的一個小囊，而從熱力學(xué)角度進(jìn)行研究，該雙層結(jié)構(gòu)是其在脂質(zhì)體中存在的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。對細(xì)胞膜進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜實質(zhì)上也是由雙層的磷脂分子構(gòu)成的一個小囊。

3、生物膜磷脂分子的差異性

研究發(fā)現(xiàn)，不同細(xì)胞的細(xì)胞膜或者是同一細(xì)胞膜的不同區(qū)域，磷脂分子的種類和含量是不同的。磷脂膜上磷脂分子的這種分布差異化，主要是由于細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換和信息交換的不同特征和需要所決定的。