生物化学/膜和脂类
所有细胞，从简单的原核细菌到复杂的真核生物，都包裹着膜。膜充当选择性屏障，允许某些物质进入细胞，阻止其他物质进入。膜也积极地将物质转运到细胞内外，利用细胞能量来实现这一点。这对调节必须保持在严格限度内的许多物质的浓度很重要。细胞也包含膜结合的隔室，其中膜作为不同环境分离的屏障，例如溶酶体，它们具有高pH值，这对细胞的其余部分有毒。本章将介绍膜的化学成分以及这如何产生膜的功能。
第一个将脂类与细胞膜联系起来的人可能是查尔斯·欧内斯特·奥弗顿，他当时正在研究植物的遗传。他的研究部分包括研究哪些物质最快速地吸收进植物细胞。在他对大量物质进行表征后，他提出了细胞膜是由类似于植物油中发现的脂类的东西组成的，并且物质通过溶解在膜中被吸收进细胞。
接下来的重大突破来自戈特和格伦德，他们从红血细胞中提取脂类，并将脂类在水面上铺开后的表面积与红血细胞的表面积进行比较。他们发现脂类表面积是红血细胞表面积的两倍，并得出结论，脂类必须以双层形式排列，即两层脂类分子厚。这就是生物学家现在称之为脂质双层的结构，为了理解双层的构建，我们需要了解脂类本身。
脂肪酸只是一条线性碳链，在一端有一个羧酸基团。
脂肪酸通常有 14 到 24 个碳原子，可能有一个或多个双键。这些双键几乎总是处于顺式构型。
脂肪酸既有俗名也有系统名。系统名以具有相同碳原子数的烷烃或烯烃为基础，将烃的末尾 e 替换为 oic acid。例如月桂酸 (图 x) 
是一种具有 12 个碳原子且没有双键的脂肪酸，因此其系统名为十二烷酸，其离子形式为十二烷酸盐。(饱和脂肪酸表) 如果有双键，则位置用符号 Δ 表示，上标数字表示双键的位置，前面是 cis 或 trans 表示构型 (但在天然脂肪酸中几乎总是 cis)。碳原子从羧基端开始计数，如图 x 所示，因此十二烯酸，在碳原子 9 和 10 之间有一个顺式双键，将为：cis-Δ9-十二烯酸盐。
第 2、3 和最后一个碳原子分别称为 α、β 和 ω 原子。
描述脂肪酸的一种常用简写方法基于多重双键以三个键间隔开的事实。这使得可以使用碳链长度、双键数量和最后一个双键相对于 ω 碳的位置来描述酸。例如，二十二碳六烯酸 (DHA)，大脑和眼睛膜中非常重要的组成部分，可以在此系统中列为 22:6 ω-3。这对应于：22 个碳和 6 个双键，其中最后一个双键位于 ω-3。这等同于 22:6 Δ4, 7, 10, 13, 16, 19，或者用其完整的 IUPAC 形式表示，顺式-二十二碳-4, 7, 10, 13, 16, 19-六烯酸。
磷酸甘油酯由一个甘油主链组成，取代基排列如下
- 甘油的 #1 羟基通常酯化为饱和脂肪酸
- 甘油的 #2 羟基通常酯化为不饱和脂肪酸
- 甘油的 #3 羟基酯化为一个磷酸基团
最简单的磷酸甘油酯是磷脂酸 (图片)。当具有羟基的基团酯化为磷脂酸的磷酸基团时，可以形成其他磷酸甘油酯。磷脂酸有四个常见的取代基。丝氨酸、乙醇胺和胆碱在结构上相似，而肌醇则不同：
当酯化为 #2 羟基的脂肪酸是顺式构型多不饱和脂肪酸 (即具有多个双键的脂肪酸) 时，它倾向于卷曲，从而阻止分子在膜中紧密堆积在一起。这使膜更具柔韧性。
鞘脂，与磷酸甘油酯具有相同的整体形状，但化学性质不同，使用鞘氨醇代替甘油。鞘氨醇有一个类似于脂肪酸的长烃尾，连接到一个类似于氨基酸丝氨酸的结构。脂肪酸可以连接到胺基团，而“头部”基团可以连接到一个羟基 (见图 x)。鞘脂根据这个头部基团命名
- 如果没有任何头部基团，则称为神经酰胺
- 如果头部基团是磷酸和胆碱，则称为鞘磷脂
- 如果头部基团是糖，则称为糖鞘脂 (或糖脂)
大多数鞘脂属于第三类，即糖鞘脂。据认为，除了在膜中的结构作用外，它们还在细胞识别和保护中发挥作用。
已知鞘脂调节细胞中的活性，例如免疫反应、细胞生成和特化细胞的发育。虽然这些在空间和时间上受到控制，但最近发现鞘氨醇激酶将专注于对患有癌症和其他疾病的人群的酶的治疗作用。
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鞘脂的一般结构
如果我们比较磷酸甘油酯和鞘脂的结构，我们会发现它们是非常相似的化合物。每个脂类都有两个长疏水烃“尾部”和一个极性“头部”。由于该分子同时具有极性和非极性部分，因此被称为两亲性。正是这些分子的两亲性导致它们形成双层，由四种力介导
- 疏水效应 - 这使得疏水尾部聚集在一起。这是驱动双层形成的最强力量。这是当非极性物质在水中聚集时水分子熵增加的结果。
- 疏水尾部之间的范德华力。
- 头部基团的静电力。
- 头部基团之间的氢键。
一种可以满足上述力的可能结构被称为胶束 (图片)。这对游离脂肪酸很常见，但对大多数磷酸甘油酯和鞘脂来说并不常见，因为这些基团每个头部有两次酰基链，而不是脂肪酸 (图片)，并且很难将它们全部打包到胶束的中心。磷脂和鞘脂更常以片状或球形 (图片) 形成双层。这就是所谓的脂质双层。
核磁共振 (NMR)、电子自旋共振 (ESR)、X射线、差示扫描量热法
荧光恢复后漂白 (FRAP) 是一种很好的方法，可以用来测量在用 GFP 结构体标记感兴趣的蛋白质后，受体通过脂质膜的扩散。
脂质分子内部存在三种基本类型的运动: 键之间的伸展、键之间的旋转以及键之间的摆动（？）。[图片] 液晶中 99% 的运动是由于碳-碳键的旋转。膜脂的不饱和脂肪酸旋转得更频繁。这是由于脂质双层的紧密排列。当一个键围绕一个键旋转时，相邻的键会旋转以补偿空间冲突。[图片] 由于脂肪酸中的双键几乎总是顺式，它们会在脂肪酸中引入弯曲。当双键相邻的键旋转时，与双键相邻的另一个键也会旋转，整个结构就像一个老式螺丝刀一样移动。[图片] 由于[角度图]，双键旋转到更靠近头部基团的位置需要更多能量。双键容易与 O2 反应并生成毒素[更多] 细菌含有[环丙烷图]。
旋转
侧向
液晶
翻转
细胞内部与周围环境隔开。为了防止不必要的物质进入，并保留细胞内的必要物质。细胞内膜：在真核细胞中将功能划分到不同的区室 (例如: 线粒体、叶绿体)。
脂质膜对细胞所需的许多基本营养物质，如葡萄糖，是不透过的。为了将适当的营养物质输送到细胞中，蛋白质转运体不断地穿过膜移动。例如，葡萄糖，存在几种葡萄糖转运体的亚型，其中一些仅对特定类型的细胞具有特异性。其中一个更有趣的转运体是水转运体：水通道蛋白。即使水可以通过膜，有时细胞需要的比通过扩散提供的更多。
间隙连接是存在于细胞之间的通道，允许细胞质在细胞之间交换。这是靠近的细胞之间快速信号传递的方式。
几类蛋白质负责细胞粘连：钙粘蛋白