膜脂(membrane lipid)是生物膜上的脂类统称,其分子排列呈连续或双层,构成了生物膜的基本骨架,它的性质决定细胞膜的一般性质。所有的膜脂都有一个亲水末端(极性端) 和一个疏水末端(非极性端)。这种性质使得生物膜具有屏障作用,大多数水溶性物质不能自由通过,只允许亲脂性物质通过。由于脂总是自我形成双层结构,所以膜就没有自由的边缘,它们总是形成连续的不破裂的结构。脂的这种性质使得它们在细胞内形成了较大的网络结构。同时,也正是脂双层的伸缩性,使得细胞在运动和分裂时膜得以改变、解体和重建。脂的双层性和可塑性,也有利于细胞的融合和生殖,如在受精中,精细胞与卵细胞的结合(顶体反应) 和局部融合,就需要膜发生变化。
具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链),但存在于
线粒体内膜和某些细菌质膜上的
心磷脂具有4个非极性的区域。
以
甘油为
骨架的磷脂类,在骨架上结合两个脂肪酸链和一个磷酸基团,
胆碱、
乙醇胺、
丝氨酸或
肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。
主要类型有:
磷脂酰胆碱(phosphatidyl choline,PC,旧称
卵磷脂)、
磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl serine,PS)、
磷脂酰乙醇胺(phosphatidyl ethanolamine ,PE,旧称
脑磷脂)
磷脂酰肌醇(phosphatidyl inositol,PI)和
双磷脂酰甘油(DPG,旧称心磷脂)等。
鞘磷脂(sphingomyelin,SM)在
脑和神经细胞膜中特别丰富,亦称神经醇磷脂,它是以
鞘氨醇(sphingoine)为骨架,与一条脂肪酸链组成疏水尾部,亲水头部也含
胆碱与
磷酸结合。
原核细胞和
植物中没有鞘磷脂。
糖脂是含
糖而不含磷酸的
脂类,普遍存在于原核和
真核细胞的
质膜上,其含量约占膜脂总量的5%以下,在
神经细胞膜上糖脂含量较高,约占5-10%。糖脂也是两性分子。其结构与SM很相似,只是由一个或多个
糖残基代替了磷脂酰胆碱而与
鞘氨醇的
羟基结合。
最简单的糖脂是
半乳糖脑苷脂,它只有一个半乳糖残基作为极性头部,在
髓鞘的多层膜中含量丰富;变化最多、最复杂的糖脂是
神经节苷脂,其头部包含一个或几个
唾液酸和糖的残基。神经节苷脂是
神经元质膜中具有特征性的成分。儿童所患的
家族性白痴病(Tay-sachs disease)就是因为在其细胞内缺乏氨基己糖脂酶,不能将神经节苷脂GM2 加工成为GM3,结果大量的GM2累积在神经细胞中,导致
中枢神经系统退化。神经节苷脂本身就是一类膜上的
受体,已知破伤风毒素、
霍乱毒素、
干扰素、
促甲状腺素、
绒毛膜促性腺激素和
5-羟色胺等的受体就是不同的神经节苷脂。
胆固醇仅存在真核细胞膜上,含量一般不超过膜脂的1/3,植物细胞膜中含量较少,其功能是提高脂双层的力学稳定性,调节脂双层流动性,降低水溶性物质的
通透性。如:在缺少胆固醇
培养基中,不能合成胆固醇的突变细胞株很快发生
自溶。
脂质体(liposome)是一种
人工膜。在水中磷脂分子亲水头部插入
水中,
疏水尾部伸向
空气,搅动后形成双层脂分子的球形脂质体,直径25~1000nm不等。脂质体可用于
转基因,或制备的
药物,利用脂质体可以和
细胞膜融合的特点,将药物送入细胞内部。