1855年,耐格?(K.W.Mageli)發(fā)現(xiàn)?素透?已損傷和未損傷的植物細胞的情況并不相同。他便通過細胞的滲透特性去研究它的“邊界”(他?次把細胞“邊界”稱為“質膜”)。耐格?和克拉默(Cramer)?起進?實驗,通過實驗發(fā)現(xiàn)細胞具有敏感的滲透特性,它的體積可以隨著周圍介質的不同滲透強度?改變。當細胞外?的溶質滲透強度?時,細胞就變?;溶質滲透強度?時,細胞就變?。耐格?提出,細胞與環(huán)境之間正是通過這種“邊界”發(fā)?關系的。耐格?在試驗中還發(fā)現(xiàn)這樣的情況:把麗藻屬(Nitella)長導管細胞的?端放??溶液內,另?端放進糖溶液,細胞內含物發(fā)?了傳動障礙。在?中?端的細胞汁液流向糖溶液中的?端,并帶著所有可移動的粒?。可是,原先已知的事實表明,蒸騰作?和滲透壓加在?起也不?以將液體壓到植物的上部,這兩種??法解釋植物汁液流動的?向。因?耐格?認為,不得不假設有?股其他的?量,它們在縱壁,更可能在橫壁上。這種?量加?了細胞溶液從下往上的流向。1897年,Crijins和赫定(Hedin)?紅細胞做實驗,同樣也證明分?的通透性與其在脂質中的溶解度有關,且溶解度越?越容易通過.此外,德國植物?理學家普費弗(W.Pfeffer)對植物細胞的滲透?為進?了?量的試驗,并于1897年提出了兩個重要的結論:第?,細胞是被質膜包被著的;第?,這層質膜是?和溶質通過的普遍障礙。同時,很快?發(fā)現(xiàn),細胞膜這個屏障具有明顯的選擇性,?些物質可通過它,?另?些物質?乎完全不能通過。1899年,英國細胞?理學家奧弗頓(C.Overton)發(fā)表?系列關于化合物進?細胞的觀察結果,他發(fā)現(xiàn)分?的極性越?,進?細胞的速度越?,當增加?極性基團(如烷基鏈)時,化合物進?的速度便增加。奧弗頓的結論是,控制物質進?細胞的速度的細胞膜是脂肪性物質,其中含有固醇和其他脂類。因此,當時確?了有?層脂質的膜圍繞著細胞的認識。1917年,朗姆?(Langmuir)將磷脂溶于苯和?中,當苯揮發(fā)完以后,磷脂分?分布散亂,經(jīng)過推擠,磷脂分?排列成了單層,?且每個分?的?端浸??中,另?端浮于??。成功將?層磷脂分?鋪在了??上!?1925年,?特(E.Gorter)和格倫德爾(F.Grendel)?丙酮(?種有機溶劑,可以溶解脂質)提取了?類紅細胞質膜的脂類成分,將其鋪展在??,測出膜脂展開的?積?倍于細胞表?積,因?推測細胞膜由雙層脂分?組成。成?前提:a.紅細胞的全部脂質都在膜上;b.丙酮法抽提完全;c.RBC平均表?積估算正確。(70%~80%偏低);40年后Bar重復這?試驗發(fā)現(xiàn)紅細胞膜平鋪?積應不是70%~80%,?是1.5倍還有蛋?質表?,同時?膜?積是99μm2,濕膜?積則為145μm2。兩項誤差相抵,結果基本正確。根據(jù)細胞的?理?化特征,曾先后推測質膜是?種脂肪柵、脂類雙分?層和由蛋?質-磷脂-蛋?質構成的三夾板結構。20世紀初,科學家將細胞膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來,發(fā)現(xiàn)細胞膜不但會被溶解脂質的物質溶解,也會被蛋?酶分解。1935年英國丹尼利(J.Danielli)和戴維森(H.Davson)發(fā)現(xiàn)質膜的表?張??油-?界?的張?低得多,推測膜中含有蛋?質,從?提出了”蛋?質-脂類-蛋?質”的三明治模型。認為質膜由雙層脂類分?及其內外表?附著的蛋?質構成的。1959年在上述基礎上提出了修正模型,認為膜上還具有貫穿脂雙層的蛋?質通道,供親?物質通過。1959年羅伯特森(J.D.Robertson)?鋨酸處理了細胞膜(蛋?質經(jīng)鋨酸作?后形成?電?密度的鋨?,在電鏡下呈??),?超薄切?技術獲得了清晰的紅細胞細胞膜照?,顯?暗-明-暗三層結構,厚約7.5nm。這就是所謂的“單位膜”模型。它由厚約3.5nm的雙層脂分?和內外表?各厚約2nm的蛋?質構成。單位膜模型的不?之處在于把膜的動態(tài)結構描寫成靜?的不變的。20世紀五六?年代冰凍電鏡技術應?于細胞膜的研究,它使?們能在三維空間更好地了解細胞膜的結構,從?認識到羅伯特森“單位膜”模型中脂質雙層中含有蛋?質顆粒。冰凍蝕刻(freeze-etching)亦稱冰凍斷裂(freeze-fracture)。標本置于-100?C的?冰或-196?C的液氮中,進?冰凍。然后?冷?驟然將標本斷開,升溫后,冰在真空條件下迅即升華,暴露出斷?結構,稱為蝕刻(etching)。蝕刻后,向斷?以45度?噴涂?層蒸汽鉑,再以90度?噴涂?層碳,加強反差和強度。然后?次氯酸鈉溶液消化樣品,把碳和鉑的膜剝下來,此膜即為復膜(replica)。復膜顯?出了標本蝕刻?的形態(tài),在電鏡下得到的影像即代表標本中細胞斷裂?處的結構。1970年弗雷(L.D.Frye)和埃迪登(H.Edidin)他們?發(fā)綠?熒光的染料標記??細胞表?的蛋?質分?,?紅?熒光的染料標記?細胞表?的蛋?質分?,?滅?的仙臺病毒促使兩種細胞融合。剛剛融合的細胞?個半球帶有紅?熒光,另?個半球帶有綠?熒光。如果把該細胞放在37 ℃條件下培養(yǎng)40 min,加上不同的濾光?觀察顯?紅、綠熒光在細胞表?混合均勻,把該細胞放在l ℃條件下培養(yǎng)40 min,加上不同的濾光?觀察顯?,細胞保持開始狀態(tài),即紅、綠熒光沒有混合。本實驗證明了構成細胞膜的磷質和蛋?質分??多數(shù)不是靜?的,?是可以運動的,即細胞膜具有?定的流動性。1972美國加州?學的?格(S.J.Singer)和尼克森(G.L.Nicolson)根據(jù)免疫熒光技術、冰凍蝕刻技術的研究結果,在“單位膜”模型的基礎上提出“流動鑲嵌模型”。該模型認為:細胞膜由流動的雙脂層和嵌在其中的蛋?質組成。磷脂分?以疏?性尾部相對,極性頭部朝向?相組成?物膜?架;蛋?質或嵌在雙脂層表?,或嵌在其內部,或橫跨整個雙脂層,表現(xiàn)出分布的不對稱性。該模型的不?之處:忽視了蛋?質分?對脂類分?流動性的限制作?;忽視了膜各部分流動性的不均勻性等, 從?使?們?提出了?些新的模型。1975年,?拉赫(Wallach)提出“晶格模型”。“晶格模型”是對流動鑲嵌模型的補充,強調流動的整體性。?膜脂可逆地進??序(液態(tài))和有序(晶態(tài))的相變來解釋?物膜的流動性。膜鑲嵌蛋?對脂類分?的運動具控制作?。鑲嵌蛋?和它周圍的脂類分?形成晶格狀態(tài),這些不移動的脂類分?稱界?脂質,?流動的脂質呈??、點狀分布。所以脂質的流動是局部的,并?整個脂雙層都在流動。1977年,賈因(Jain)和懷特(White)提出?物膜是由具有不同流動性的板塊鑲嵌?成的動態(tài)結構。該模型強調整個?物膜是由不同組織結構、不同??、不同性質、不同流動性的可移動的膜塊所組成,這些彼此獨?移動的脂質區(qū)(有序的“板塊”)之間被流動的脂質“板塊”(?序的)所分割, 兩種“板塊”之間可能存在?種連續(xù)的動態(tài)平衡,因?細胞膜實際上是同時存在有不同流動性的板塊鑲嵌?成的動態(tài)結構;這種結構使細胞膜的各部分的流動性處于不均?狀態(tài), 并可隨?理狀態(tài)和環(huán)境條件的變化?發(fā)?晶態(tài)和?晶態(tài)的相變化。這種板塊鑲嵌模型有利于說明膜功能的多樣性及調節(jié)機制的復雜性。1997年,西蒙斯(K.Simons)和伊琳娜.易科寧(Elina Ikonen)等?提出提出了“功能筏(Functional rafts)”的概念,現(xiàn)在?般稱為“脂筏(lipid raft)?!爸つP汀笨梢哉f是細胞膜功能最新的功能解釋模型。脂筏是在?物膜上富含膽固醇和?油脂的微結構域(microdomain),該結構域約70nm左右,是?種動態(tài)結構,位于以?油磷脂為主體的?物膜中;由于?油脂具有較長的飽和脂肪酸鏈,分?間的作??較強,所以這些區(qū)域結構致密,介于?序液體與液晶之間,稱為有序液體。脂筏載著執(zhí)?某些特定?物學功能的各種膜蛋?他們就像?個蛋?質停泊的平臺,與膜的信號轉導、蛋?質分選、跨膜物質運輸?shù)染忻芮械年P系。脂筏最初可能在內質?上形成,轉運到細胞膜上后,有些脂筏可在不同程度上與膜下細胞?架蛋?交聯(lián).推測?個100nm??的脂筏可能載有600個蛋?分?。
從細胞膜的探索歷程中我們明確的認識到:科學家研究細胞膜結構的歷程是從物質跨膜運輸?shù)默F(xiàn)象開始的。分析成分是了解結構的基礎,現(xiàn)象和功能?提供了探究結構的線索。進??們在實驗觀察的基礎上提出假說,?通過進?步的實驗來修正假說。最終達到認知事物的本質,了解表象下?隱藏的真理。