生物化學/膜和脂類
所有細胞，從簡單的原核細菌到複雜的真核生物，都包裹著膜。膜充當選擇性屏障，允許某些物質進入細胞，阻止其他物質進入。膜也積極地將物質轉運到細胞內外，利用細胞能量來實現這一點。這對調節必須保持在嚴格限度內的許多物質的濃度很重要。細胞也包含膜結合的隔室，其中膜作為不同環境分離的屏障，例如溶酶體，它們具有高pH值，這對細胞的其餘部分有毒。本章將介紹膜的化學成分以及這如何產生膜的功能。
第一個將脂類與細胞膜聯絡起來的人可能是查爾斯·歐內斯特·奧弗頓，他當時正在研究植物的遺傳。他的研究部分包括研究哪些物質最快速地吸收進植物細胞。在他對大量物質進行表徵後，他提出了細胞膜是由類似於植物油中發現的脂類的東西組成的，並且物質透過溶解在膜中被吸收進細胞。
接下來的重大突破來自戈特和格倫德，他們從紅血細胞中提取脂類，並將脂類在水面上鋪開後的表面積與紅血細胞的表面積進行比較。他們發現脂類表面積是紅血細胞表面積的兩倍，並得出結論，脂類必須以雙層形式排列，即兩層脂類分子厚。這就是生物學家現在稱之為脂質雙層的結構，為了理解雙層的構建，我們需要了解脂類本身。
脂肪酸只是一條線性碳鏈，在一端有一個羧酸基團。
脂肪酸通常有 14 到 24 個碳原子，可能有一個或多個雙鍵。這些雙鍵幾乎總是處於順式構型。
脂肪酸既有俗名也有系統名。系統名以具有相同碳原子數的烷烴或烯烴為基礎，將烴的末尾 e 替換為 oic acid。例如月桂酸 (圖 x) 
是一種具有 12 個碳原子且沒有雙鍵的脂肪酸，因此其系統名為十二烷酸，其離子形式為十二烷酸鹽。(飽和脂肪酸表) 如果有雙鍵，則位置用符號 Δ 表示，上標數字表示雙鍵的位置，前面是 cis 或 trans 表示構型 (但在天然脂肪酸中幾乎總是 cis)。碳原子從羧基端開始計數，如圖 x 所示，因此十二烯酸，在碳原子 9 和 10 之間有一個順式雙鍵，將為：cis-Δ9-十二烯酸鹽。
第 2、3 和最後一個碳原子分別稱為 α、β 和 ω 原子。
描述脂肪酸的一種常用簡寫方法基於多重雙鍵以三個鍵間隔開的事實。這使得可以使用碳鏈長度、雙鍵數量和最後一個雙鍵相對於 ω 碳的位置來描述酸。例如，二十二碳六烯酸 (DHA)，大腦和眼睛膜中非常重要的組成部分，可以在此係統中列為 22:6 ω-3。這對應於：22 個碳和 6 個雙鍵，其中最後一個雙鍵位於 ω-3。這等同於 22:6 Δ4, 7, 10, 13, 16, 19，或者用其完整的 IUPAC 形式表示，順式-二十二碳-4, 7, 10, 13, 16, 19-六烯酸。
磷酸甘油酯由一個甘油主鏈組成，取代基排列如下
- 甘油的 #1 羥基通常酯化為飽和脂肪酸
- 甘油的 #2 羥基通常酯化為不飽和脂肪酸
- 甘油的 #3 羥基酯化為一個磷酸基團
最簡單的磷酸甘油酯是磷脂酸 (圖片)。當具有羥基的基團酯化為磷脂酸的磷酸基團時，可以形成其他磷酸甘油酯。磷脂酸有四個常見的取代基。絲氨酸、乙醇胺和膽鹼在結構上相似，而肌醇則不同：
當酯化為 #2 羥基的脂肪酸是順式構型多不飽和脂肪酸 (即具有多個雙鍵的脂肪酸) 時，它傾向於捲曲，從而阻止分子在膜中緊密堆積在一起。這使膜更具柔韌性。
鞘脂，與磷酸甘油酯具有相同的整體形狀，但化學性質不同，使用鞘氨醇代替甘油。鞘氨醇有一個類似於脂肪酸的長烴尾，連線到一個類似於氨基酸絲氨酸的結構。脂肪酸可以連線到胺基團，而“頭部”基團可以連線到一個羥基 (見圖 x)。鞘脂根據這個頭部基團命名
- 如果沒有任何頭部基團，則稱為神經醯胺
- 如果頭部基團是磷酸和膽鹼，則稱為鞘磷脂
- 如果頭部基團是糖，則稱為糖鞘脂 (或糖脂)
大多數鞘脂屬於第三類，即糖鞘脂。據認為，除了在膜中的結構作用外，它們還在細胞識別和保護中發揮作用。
已知鞘脂調節細胞中的活性，例如免疫反應、細胞生成和特化細胞的發育。雖然這些在空間和時間上受到控制，但最近發現鞘氨醇激酶將專注於對患有癌症和其他疾病的人群的酶的治療作用。
-
鞘脂的一般結構
如果我們比較磷酸甘油酯和鞘脂的結構，我們會發現它們是非常相似的化合物。每個脂類都有兩個長疏水烴“尾部”和一個極性“頭部”。由於該分子同時具有極性和非極性部分，因此被稱為兩親性。正是這些分子的兩親性導致它們形成雙層，由四種力介導
- 疏水效應 - 這使得疏水尾部聚集在一起。這是驅動雙層形成的最強力量。這是當非極性物質在水中聚集時水分子熵增加的結果。
- 疏水尾部之間的範德華力。
- 頭部基團的靜電力。
- 頭部基團之間的氫鍵。
一種可以滿足上述力的可能結構被稱為膠束 (圖片)。這對遊離脂肪酸很常見，但對大多數磷酸甘油酯和鞘脂來說並不常見，因為這些基團每個頭部有兩次醯基鏈，而不是脂肪酸 (圖片)，並且很難將它們全部打包到膠束的中心。磷脂和鞘脂更常以片狀或球形 (圖片) 形成雙層。這就是所謂的脂質雙層。
核磁共振 (NMR)、電子自旋共振 (ESR)、X射線、差示掃描量熱法
熒光恢復後漂白 (FRAP) 是一種很好的方法，可以用來測量在用 GFP 結構體標記感興趣的蛋白質後，受體透過脂質膜的擴散。
脂質分子內部存在三種基本型別的運動: 鍵之間的伸展、鍵之間的旋轉以及鍵之間的擺動（？）。[圖片] 液晶中 99% 的運動是由於碳-碳鍵的旋轉。膜脂的不飽和脂肪酸旋轉得更頻繁。這是由於脂質雙層的緊密排列。當一個鍵圍繞一個鍵旋轉時，相鄰的鍵會旋轉以補償空間衝突。[圖片] 由於脂肪酸中的雙鍵幾乎總是順式，它們會在脂肪酸中引入彎曲。當雙鍵相鄰的鍵旋轉時，與雙鍵相鄰的另一個鍵也會旋轉，整個結構就像一個老式螺絲刀一樣移動。[圖片] 由於[角度圖]，雙鍵旋轉到更靠近頭部基團的位置需要更多能量。雙鍵容易與 O2 反應並生成毒素[更多] 細菌含有[環丙烷圖]。
旋轉
側向
液晶
翻轉
細胞內部與周圍環境隔開。為了防止不必要的物質進入，並保留細胞內的必要物質。細胞內膜：在真核細胞中將功能劃分到不同的區室 (例如: 線粒體、葉綠體)。
脂質膜對細胞所需的許多基本營養物質，如葡萄糖，是不透過的。為了將適當的營養物質輸送到細胞中，蛋白質轉運體不斷地穿過膜移動。例如，葡萄糖，存在幾種葡萄糖轉運體的亞型，其中一些僅對特定型別的細胞具有特異性。其中一個更有趣的轉運體是水轉運體：水通道蛋白。即使水可以透過膜，有時細胞需要的比透過擴散提供的更多。
間隙連線是存在於細胞之間的通道，允許細胞質在細胞之間交換。這是靠近的細胞之間快速訊號傳遞的方式。
幾類蛋白質負責細胞粘連：鈣粘蛋白