雙分子脂膜

雙分子脂膜

正文

一般認為細胞膜和其他一些生物膜都是由吸附（或混入）了蛋白質的類脂物質的雙分子層構成的，故研究水溶液中形成的簡單雙分子脂膜具有重要的理論與實踐意義。實際上，有長久歷史的肥皂膜（肥皂泡）也是一種雙分子脂膜，即在氣相介質中的雙分子脂膜。在肥皂膜這種雙分子脂膜中,表面活性物質(肥皂)分子的碳-氫鏈採取指向氣相的定向排列；極性基團指向膜內。類脂質類表面活性物質在水溶液中形成的雙分子層結構，則其碳-氫鏈指向膜內而極性基團指向水溶液（圖1）。

雙分子脂膜

此種雙分子脂膜的厚度約為50～100埃左右,小於可見光的波長，接近於沒有反射，故表現為“黑膜”。因此，雙分子脂膜又稱“黑脂膜”，一般是指類脂在水溶液中的雙分子膜。通過比較簡單的實驗方法即可形成黑脂膜，在體系中同時生成了兩個界面，或稱“雙面”。在氣相介質中，黑脂膜的“雙面”是普通液體薄膜的兩邊表面，如肥皂泡的膜；在水(溶液)介質中的“雙面”則為油膜（類脂）兩邊與水溶液接觸的兩個界面。表面活性劑水溶液在支持框架（如玻璃絲或金屬絲做成的方框，或在薄片上鑽成的小孔）上較易形成面積較大的黑脂膜；而類脂或表面活性劑的非水溶液在水溶液中形成的黑脂膜則面積較小，不易得到面積大的膜。
圖2中,在支持薄片的小孔上塗以類脂或表面活性劑溶液（在水溶液中塗以油溶液，在空氣中則塗水溶液）。由於液膜（平面的）與普拉托邊緣之間存在壓差，液膜會自動變薄，直至雙分子脂膜形成。

雙分子脂膜

雙分子脂膜

黑脂膜的一個重要物理參數是其膜張力σf。黑脂膜的液膜與本體溶液平衡時，膜的雙面與溶液表面之間有一角度θ（圖3），此實驗事實表明膜張力並不等於溶液表（界）面張力的兩倍。自圖3可以得出膜張力與溶液表（界）面張力γ的關係：

σf＝2γcosθ

對於在液體（溶液）中的黑脂膜，由於膜兩邊的溶液可以不同，故 θ和界面張力可以有差異，於是有下列關係：

σf＝γ1cosθ1+γ2cosθ2

膜張力可以通過最大氣泡壓力法直接測定，也可以通過上述關係自θ和γ的測量值計算出來。一般σf值很小，θ值也很小，故σf的直接測定或間接計算都是不容易的。
雙分子膜的厚度可以用電子顯微鏡法、電容法等測量，然而最常用又較精確方便的方法還是光反射方法。薄膜對光的反射係數R（R＝I/I0,I0和I分別為入射光和反射光強度）與膜厚有一定關係，故自光反射的測量可求得薄膜的厚度。對於在水溶液中的類脂雙分子膜，膜的導電性是另一個重要物理性質，一般的黑脂膜導電性較差。
黑脂膜的一些物理特性，如電容、膜電勢、膜破裂電壓、水和溶質的透過性以及膜的光電效應等，在近年來得到廣泛的研究。表中列出黑脂膜的一些物理化學性質，並與天然膜相比較。可以看出，二者的性質在相當大程度上非常接近。此外，對於這兩種膜，都觀察到有離子選擇性和光激動性等特性。這些事實說明了黑脂膜體系確為生物膜的極好近似。

雙分子脂膜

參考書目
　J. H. Fendler, Membrane mimetic Chemistry,John Wiley & Sons,New York,1982.

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