根据细胞的生理生化特征,曾先后推测质膜是一种脂肪栅、脂类双分子层和由蛋白质-磷脂-蛋白质构成的三夹板结构。同时电镜观察也证实质膜确实呈暗-明-暗三层结构。随后冷冻蚀刻技术显示双层膜中存在蛋白质颗粒;免疫荧光技术证明质膜中蛋白质是流动的。据此S.J.Singer等人在1972年提出生物膜的流动镶嵌模型,结构特征是:生物膜的骨架是磷脂类双分子层,蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中,细胞膜的表面还有糖类分子,形成糖脂、糖蛋白;生物膜的内外表面上,脂类和蛋白质的分布不平衡,反映了膜两侧的功能不同;脂双层具有流动性,其脂类分子可以自由移动,蛋白质分子也可以在脂双层中横向移动。尽管还没有一种能够直接观察膜的分子结构的较为方便的技术和方法,但从研究中30年代以来提出了各种假说有数十种,其中得到较多实验事实支持因而被大多数人所接受的是美国的S.J.Singer和G.L.Nicholsom于1972年提出的流体镶嵌模型(fluid mosaic model)。这一假想模型的基本内容是:膜的共同结构特点是以液态脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同分子结构、因而也具有不同生理功能的蛋白质,后者主要以α-螺旋或球型蛋白质的形式存在。其局限性在于未表达出流动性不均一,Jain与White提出了“板块与镶嵌模型”。三明治模型和单位膜模型J. Danielli & H. Davson1925 发现质膜的表面张力比油-水界面的张力低得多,推测膜中含有蛋白质,从而提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。1959年在上述基础上提出了修正模型,认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道,供亲水物质通过。J. D. Robertson1959用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片,显示暗-明-暗三层结构,厚约7.5nm。这就是所谓的“单位膜”模型。它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。不足之处:1)把膜结构描写成静止不变的;2)无法解释膜的功能活动;3)各种膜有各自的特定厚度,并不都是7.5nm;4)蛋白质提取的难易程度不同;5)各种膜的蛋白质和脂类的比率不同。 [4] 流动镶嵌模型流动镶嵌模型突出了膜的流动性和不对称性,认为细胞膜由流动的脂双层和蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对,极性头部朝向水相组成生物膜骨架,蛋白质或嵌在脂