细胞膜是如何产生的
posted on 10 Sep 2021 under category 自然科学
组成细胞膜的分子是磷脂。这类分子由头部和尾部两部分组成，头部和尾部化学性质的不同是让细胞膜具有特殊生化性质的秘密所在。
这些分子的尾部由长碳链构成，碳原子组成的结构是疏水的（不溶于水），由于不带电，它们就像油一般无法与水混合，尽可能地远离水。
与尾部相连的是化学性质截然不同的头部，头部由带电的分子基团构成，在构成细胞膜的分子中这个部分就是带负电的磷酸（磷酸可以理解为磷原子和氧原子的一种组合），是一种亲水的化学结构，可溶于水。
所以现在我们知道了构成细胞膜的是一种两性物质，一端疏水，另一端亲水，那么这种性质特殊的分子能够发挥怎样的作用呢？
如果把磷脂分子加入水中，我们能够看到一种神奇的现象：这些分子的尾部面对面排列，头部则扎入水中。水中的磷脂分子将会自发形成一种双分子层结构，两排磷脂分子相对排列，这样磷脂分子的疏水尾部就全部面向中间，避免与水接触，而头部则处于水中，符合其亲水的特性。
不过双分子层并不是水中磷脂分子的最终形态，磷脂分子并不会形成一个无边无际的双分子层薄片，漫无目的地在水面上延伸。为了使自身的表面张力最小化，脂分子层会自发地弯曲起来，形成一个圆球，这个原理与雨滴会形成球体以让自身的能量达到最低的原理是一样的。在没有任何引导的情况下，脂双分子层最后会自发地形成一个球形包裹，内部充满液体。细胞的分隔就这么形成了。
分子间的离子相互作用和分子倾向于使自己能量最小的驱动力，造就了脂质分子的排列和它们形成球形的趋势，而这又不可避免地导致了细胞膜的形成。
——《生命的实验室》第5章