細(xì)胞膜的科學(xué)史一、簡介細(xì)胞膜是避免細(xì)胞外物質(zhì)自由步入細(xì)胞的屏障，它保證了細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定，使各類生化反應(yīng)能否有序運(yùn)行。并且細(xì)胞必須與周圍環(huán)境發(fā)生信息、物質(zhì)與能量的交換，能夠完成特定的生理功能。因而細(xì)胞必須具備一套物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體系，拿來獲得所需物質(zhì)和排出代謝廢物，據(jù)恐怕細(xì)胞膜上與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的蛋白占核基因編碼蛋白的15~30%，細(xì)胞用在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方面的能量達(dá)細(xì)胞總消耗能量的三分之二。生理功能分隔、形成細(xì)胞和細(xì)胞器，為細(xì)胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，膜的面積大大降低，增強(qiáng)了發(fā)生在膜上的生物功能；屏障作用，膜外側(cè)的水溶性物質(zhì)不能自由通過；選擇性物質(zhì)運(yùn)輸，伴隨著能量的傳遞；生物功能：激素作用、酶促反應(yīng)、細(xì)胞辨識、電子傳遞等。辨識和傳遞信息功能（主要借助糖蛋白）物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能：細(xì)胞膜通過胞飲作用（）、吞噬作用（）或胞吐作用（）吸收、消化和外排細(xì)胞膜外、內(nèi)的物質(zhì)。細(xì)胞與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)交換，在細(xì)胞辨識、信號傳遞、纖維素合成和微纖絲的組裝等方面細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，質(zhì)膜也發(fā)揮重要作用。質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的研究歷史17世紀(jì)中葉之后的2個世紀(jì)中，細(xì)胞學(xué)說的發(fā)展史早已大體完成。
然而惟獨(dú)對細(xì)胞膜的認(rèn)識還要延后兩個世紀(jì)。1855年，耐格里發(fā)覺色素透入已損傷和未損傷的動物細(xì)胞的情況并不相同。他便通過細(xì)胞的滲透特點去研究它的“邊界”(他首次把細(xì)胞“邊界”稱為“質(zhì)膜”)。耐格里和克拉默()一起進(jìn)行實驗，通過實驗發(fā)覺細(xì)胞具有敏感的滲透特點，它的容積可以隨著周圍介質(zhì)的不同滲透硬度而改變。當(dāng)細(xì)胞外邊的溶質(zhì)滲透硬度大時，細(xì)胞就變小；溶質(zhì)滲透硬度小時，細(xì)胞就變大。耐格里提出，細(xì)胞與環(huán)境之間正是通過這些“邊界”發(fā)生關(guān)系的。耐格里在試驗中還發(fā)覺這樣的情況：把麗藻屬()長導(dǎo)管細(xì)胞的一端裝入水堿液內(nèi)，另一端放進(jìn)糖堿液，細(xì)胞內(nèi)含物發(fā)生了傳動障礙。在水底一端的細(xì)胞樹汁流向糖氨水中的一端，并帶著所有可聯(lián)通的粒子。而且，原來已知的事實表明，蒸騰作用和滲透壓加在一起也不足以將液體壓到動物的下部，這兩種力難以解釋動物樹汁流動的方向。因此耐格里覺得，不得不假定有一股其他的力量，它們在縱壁，更可能在橫壁上。這些力量加強(qiáng)了細(xì)胞堿液從下往上的流向。據(jù)悉，美國動物生理學(xué)家普費(fèi)弗(W．)對動物細(xì)胞的滲透行為進(jìn)行了大量的試驗，并于1897年提出了兩個重要的推論：第一，細(xì)胞是被質(zhì)膜包被著的；第二，這層質(zhì)膜是水和溶質(zhì)通過的普遍障礙。
同時，很快又發(fā)覺，細(xì)胞膜這個屏障具有顯著的選擇性，一些物質(zhì)可通過它，而另一些物質(zhì)幾乎完全不能通過。1899年，美國細(xì)胞生理學(xué)家奧弗頓(C．)發(fā)表一系列關(guān)于化合物步入細(xì)胞的觀察結(jié)果，他發(fā)覺分子的極性越大，步入細(xì)胞的速率越小，當(dāng)降低非極性羧基(如酰基鏈)時，化合物步入的速率便降低。奧弗頓的推論是，控制物質(zhì)步入細(xì)胞的速率的細(xì)胞膜是脂肪性物質(zhì)，其中富含脂類和其他醇類。為此，當(dāng)時確立了有一層脂類的膜圍繞著細(xì)胞的認(rèn)識。到1925年，戈特(E．)和格倫德爾(F．)又提出脂類膜具有雙分子層的概念。雖然，學(xué)者們對膜的狀況的認(rèn)識都還是假定，她們都無法觀察到細(xì)胞膜。其實這個時期組織標(biāo)本的固定和染色方式有了進(jìn)展，甚至出現(xiàn)相差顯微鏡和干涉顯微鏡，但仍區(qū)分不出細(xì)胞膜來。雖然最好的光學(xué)顯微鏡也難以達(dá)到這個目的。1930—1950年細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，隨著電子顯微鏡技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)應(yīng)用這項技術(shù)來研究細(xì)胞時，才發(fā)覺細(xì)胞的邊界膜是一個固體結(jié)構(gòu)的實體，因而否認(rèn)了細(xì)胞膜的存在。電鏡觀察表明，細(xì)胞遠(yuǎn)不是一個具有核和一些懸浮在原生質(zhì)膠凍中的線粒體口袋，而是一個有膜包被著的許多膜的集聚體。50年代早期，帕拉德(G．E．)和波特(K．R．)稱這些廣泛的細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)為葉綠體。
初期的電鏡工作所者觀察到的細(xì)胞內(nèi)的各類膜與“有軌電車軌道”和“鐵路軌道”的隱喻大體相像。質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的研究歷史1.E.1895發(fā)覺但凡溶于脂肪的物質(zhì)很容易透過動物的細(xì)胞膜，而不溶于脂肪的物質(zhì)不易透過細(xì)胞膜，因而推斷細(xì)胞膜由連續(xù)的單糖物質(zhì)組成。??水溶性物質(zhì)無法通過質(zhì)膜水溶性物質(zhì)無法通過質(zhì)膜E.&F.19252.E.&F.1925用有機(jī)溶劑提取了人類紅細(xì)胞質(zhì)膜的脂質(zhì)成份，將其描畫在海面，測出膜脂展開的面積二倍于細(xì)胞表面積，因此推斷細(xì)胞膜由單層脂分子組成。3.J.&H.1935發(fā)覺質(zhì)膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，猜想膜中富含蛋白質(zhì)，進(jìn)而提出了”蛋白質(zhì)-醇類-蛋白質(zhì)”的披薩模型。覺得質(zhì)膜由單層糖類分子及其內(nèi)外表面附著的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。1959年在上述基礎(chǔ)上提出了修正模型，覺得膜上還具有貫串脂單層的蛋白質(zhì)通道，供親水物質(zhì)通過。4.J.D.1959用纖薄切塊技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜相片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)，厚約7.5nm。這就是所謂的“單位膜”