脂質雙分子層

Lipid bilayer (脂質雙分子層):脂質聚集形成的形式,疏水性的脂肪酸在裡面而極性頭朝外

基本介紹

  • 中文名:脂質雙分子層
  • 外文名:Lipid bilayer
  • 領域:分子生物
  • 相關細胞膜以及脂質體
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脂質雙分子層

脂質雙分子層結構與生化細胞膜以及脂質體的壁膜極為相似,在皮膚自我保護機制中,角質層中的脂質雙分子層作用巨大,脂質雙分子層可以控制進出皮膚水分的擴散。皮膚的自調節保濕機能很大程度上基於脂質雙分子層的屏障作用。脂質雙分子層的修復是保濕配方設計研究的重點
脂質雙分子層脂質雙分子層

脂質組成

細胞膜上的脂質主要是磷脂,約占總量的70%以上;其次為膽固醇,一般低於30%;還有少量的糖脂。

磷脂

1.磷脂 磷脂是最重要的脂類,幾乎所有細胞膜中都含有磷脂,主要是磷酸甘油脂和鞘磷脂。最簡單的磷酸甘油脂是磷脂酸,它的基本結構是以甘油為基架,甘油的兩個羥基與兩分子的脂肪酸相結合形成酯鍵,另一個羥基與磷酸形成酯鍵,磷酸又與一個鹼基結合。根據這個鹼基的不同,動物細胞膜中的磷脂主要有四種:磷脂醯膽鹼磷脂醯乙醇胺磷脂醯絲氨酸磷脂醯肌醇。膜中含量最多的是磷酯醯膽鹼,其次是磷酯醯乙醇胺。鞘磷脂的結構與磷脂基本相似。
所有的膜脂質都是一些雙嗜性分子,磷脂的一端的磷酸和鹼基是親水性極性基團,另一端的長烴鏈則屬疏水性非極性基團鞘脂類的基本結構和磷脂類似,但不含甘油。
膽固醇結構很特殊,它含有一個甾體結構(環戊烷多氫菲)和一個8碳支鏈。通過對紅細胞膜所作的化學測定和計算,提出的雙分子層模型中,每個磷脂分子中的極性基團都朝向膜的外表面或內表面,而非極性基團則在膜的內部兩兩相對。脂質分子的這種定向而整齊的排列,從熱力學角度分析,包含的自由能最低,因而最為穩定,可以自動形成和維持。根據同樣的原理,如果讓脂質分子在水溶液中受到激烈擾動時,脂質有可能形成含水的小囊,但這囊只能是由脂質雙分子層形成。這種人工形成的膜囊,稱為脂質小體,似人造的細胞空殼,有很大的理論研究和實用價值。
脂質的熔點較低,膜中脂質分子在一般體溫條件下是呈液態的,即膜具有某種程度的流動性。脂質雙分子層在熱力學上的穩定性和它的流動性,能夠說明何以細胞可以承受相當大的張力和外形改變而不致破裂,而且即使膜結構有時發生一些較小的斷裂,也可以自動融合而修復,仍保持連續的雙分子層的形式。當然,膜的這些特性還同膜中蛋白質和膜內側某些特殊結構(稱為細胞骨架)的作用有關。應該指出的是,膜的流動性一般只允許脂質分子在同一分子層內作橫向運動,由於分子的雙嗜性,要脂質分子在同一分子層內作“掉頭”運動,或由一側脂質層移到另一側脂質層,這意味著有極性的磷酸和鹼基的一端要穿越膜內部的疏水性部分,這是不容易或要耗能的。

膽固醇

2.膽固醇 膽固醇是中性脂類,在各種動物細胞膜中含量均較高。其結構比較特殊,它含有一個甾體結構(環戊烷多氫菲)和一個8碳支鏈。生物膜中的膽固醇與磷脂碳氫鏈有相互作用,可阻止磷脂凝集成晶體結構,對膜脂的物理狀態起調節作用。

糖脂

3.糖脂 糖脂為含有一個或幾個糖基的脂類,大約占細胞膜外層脂類的5%。主要的糖脂有:①腦苷脂:是髓鞘的重要組成成分;②神經節苷脂:是神經細胞膜的重要組成部分。

共同特點

膜脂的種類雖多,但它們的分子結構具有共同的特點,即都具有親水的和疏水的兩部分。以磷脂醯膽鹼為例,在其分子中含磷酸和膽鹼的一端是親水的,為極性頭部;兩條幾乎平行的脂肪酸鏈是疏水的,為非極性尾部。脂類分子的結構特點使它們在水相中會形成團粒或片狀雙層結構。它們的極性頭部通過靜電引力對水有親和力,因而面向水。而疏水的尾部則互相聚集,避開水相,游離的兩端有自動閉合趨勢。由於脂質分子本身的理化特性和熱力學特點,因而能使其在細胞膜中呈定向整齊的雙層排列。親水端朝向膜的內表面和外表面,疏水端朝向膜的中央。

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