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hu_hui木虫 (小有名气)
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hu_hui
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下面我再讲一点膜的问题，因为膜是细胞的基本构件。一个典型的动物细胞的结构，表面上看其非常复杂，而且很拥挤，有细胞核，内质网，高尔基体，线粒体等等。至于膜，则其主要成分是磷脂和胆固醇，膜上还嵌了一些多糖和膜蛋白。为了了解生物膜的结构，我们先来看一个肥皂泡。肥皂泡由两亲性分子（磷脂分子也是一种两亲性分子）构成。两亲性分子有一个很大的特点：分子的一头喜欢和水在一起，一头喜欢和油在一起。 洗衣粉也是两亲性分子，所以洗衣服的时候它能衣服上的油污带到水里，把衣服洗干净。正因为两亲性分子一头亲水而另一头亲油，它在水里可以形成囊泡。囊泡的结构是：由两亲性分子亲油端－亲油端待在一起的双层分子构成闭合膜。它的里面是水，它和膜内层的亲水端有很好的相容性；而囊泡的外面也是水，它和外层膜的亲水端有很好的相容性。实际的生物膜与肥皂泡非常相象。 生物膜有一个非常重要的特点是，如果把分子标记一下，就会发现约一半的磷脂分子在膜上可以自由扩散，但内层磷脂分子与外层的磷脂分子发生位置的交换却非常困难，可以忽略。它还有一个特点，就是大的极性分子无法穿透膜进行扩散。在生物体内，一些分子要穿越细胞膜的话，就必须有通道，通道就是蛋白质折叠成筒状物，特定的分子可以从中就进出。如果没有离子通道蛋白的话，离子就不能跨越生物膜。这就是细胞膜的一些基本的性质。细胞膜是一个简单的东西，但是要预言细胞膜，或者囊泡，或者“肥皂泡”在特定条件下的形状却相当困难。如果在显微镜下看它，就会发现真是丰富多彩，形状各异，其复杂性是显而易见的。一直到了八十年代，德国科学家 Helfrich 和中国科学家欧阳钟灿在原来的囊泡形状方程中引入了膜的自发曲率， C o ，也就是膜在没有承受任何外加力量的时候的曲率。那么，自发曲率又是怎样生成的呢？这在生命体里很简单。因为生命体里有外面的膜被蛋白，或者里面的膜被蛋白。如果是外层膜上的膜被蛋白受外面的化学环境影响而被溶涨，这个膜就会自动地往里弯，就得到了这样一个正的自发曲率。反之，若里面的膜被蛋白被溶涨，膜就向外弯，就得到了一个负的自发曲率。这种情况在实际生活中也会遇到。比如，我常坐飞机，在飞机上习惯拿一本书来看，但是因为高空中非常干燥，页面上的水分会很快蒸发，而页的反面则尚未直接暴露在干燥的空气中，因此就导致了一面潮湿，而反面干燥。潮湿的一面会发生膨胀，干燥的一面就会收缩，因此书页就会翘起来。自发曲率就是这个原理。当然，导致非零的自发曲率的原因还很多。比如，膜上面嵌的蛋白的几何形状的不对称也可导致类似的结果。此时，蛋白就像是个瓶塞子，一头大，一头小。这样的蛋白嵌入到膜上以后，膜就会弯向小的那一头。在引入了自发曲率后， Helfrich 和欧阳导出了较为普遍的囊泡形状方程。这样一来，囊泡形状的诸多问题都迎刃而解了。 |
12楼2010-10-07 18:41:12
zlin
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2楼2010-09-30 20:50:18
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4楼2010-10-05 13:47:48
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