電解質(zhì)溶液中帶電磷脂的多層管狀囊泡的形成及動(dòng)力學(xué).pdf

1、帶電磷脂是生物細(xì)胞膜的重要組成成份。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及許多重要的生物功能,都與膜中帶電磷脂的種類(lèi)、含量直接相關(guān)。由于細(xì)胞膜所處的環(huán)境是電解質(zhì)溶液,所以普遍存在的膜與膜之間或膜與各種分子之間的靜電相互作用對(duì)生物膜的結(jié)構(gòu)和性能起了關(guān)鍵作用。因此在電解質(zhì)溶液中研究帶電磷脂膜的形態(tài)和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)有助于深入理解這類(lèi)相互作用。關(guān)于帶電雙分子層膜的靜電性質(zhì)以及電解質(zhì)對(duì)其影響,理論學(xué)家們已建上了各種理論模型,實(shí)驗(yàn)上較多關(guān)注的是電解質(zhì)對(duì)含帶電磷脂多組分膜的

2、分相、形變的影響,以及帶電磷脂膜與某些生物大分子的作用。而對(duì)電解質(zhì)溶液中帶電磷脂的多層管狀囊泡的形成及動(dòng)力學(xué)的研究卻非常少。囚此,我們主要圍繞著這個(gè)問(wèn)題展開(kāi)研究,主要內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1)研究了電解質(zhì)種類(lèi)、價(jià)態(tài)、濃度對(duì)帶電磷脂聚集形態(tài)的影響。結(jié)果表明,陽(yáng)離子的價(jià)態(tài)、濃度對(duì)心磷脂的聚集形態(tài)有很大影響,而離子半徑和同一價(jià)態(tài)下不同離子種類(lèi)的影響較小;陰離子種類(lèi)、價(jià)態(tài)對(duì)帶電磷脂聚集形態(tài)的影響很小。在一定的一價(jià)陽(yáng)離子電解質(zhì)溶液中,心磷脂

3、的主要組裝形態(tài)是同中心多層管狀囊泡(myelin結(jié)構(gòu))。系統(tǒng)考察了其它實(shí)驗(yàn)條件對(duì)myelin形成及結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,在固定電解質(zhì)濃度下,中性pH值較酸性的容易形成myelin。Myelin的最小直徑基本不受干膜的厚度和電解質(zhì)濃度的影響,而最大直徑隨干膜厚度的增加而增大,隨電解質(zhì)濃度的減小而減小。
　　2)為了解釋為什么帶電磷脂在電解質(zhì)溶液中能形成myelin結(jié)構(gòu),我們將Winen關(guān)于非帶電膜myelin的形成理論推廣到帶電膜體

4、系,即膜間相互作用除了范德瓦爾斯力、疏水排斥力外,還增加了靜電排斥力。計(jì)算了與實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的各個(gè)參數(shù)對(duì)myelin形成的影響,結(jié)果表明,當(dāng)多層膜間的壓力超過(guò)臨界值(或膜間距小于臨界值時(shí)),myelin結(jié)構(gòu)的能量低,體系主要以myelin形式存存。增加膜澡排斥力或減小膜間吸引力,如減小范德瓦爾斯力,增加疏水排斥力、靜電排斥力等均有助于myelin的形成,反之,不利于myelin的形成;增加myelin的曲率能不利于myelin的形成。隨著電

5、解質(zhì)濃度的減小,膜與膜之間的排斥力越來(lái)越大,越有利于myelin的形成。當(dāng)myelin的中心水腔(Ri)很小時(shí),層數(shù)N對(duì)myelin的形成有很大的影響,層數(shù)越多越有利于myelin的形成;而當(dāng)中心水腔(Ri)比較大時(shí),N對(duì)myelin形成的影響很小。這些計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象基本桕符。
　　3)研究了電解質(zhì)溶液中帶電磷脂的myelin的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué),以及電解質(zhì)種類(lèi)、濃度對(duì)其影響。結(jié)果表明,對(duì)于大多數(shù)myelin,其生長(zhǎng)初期基本符合L∝t

6、,但持續(xù)時(shí)間較短(一般為2～8秒),而生長(zhǎng)后期符合L∝t1/2(持續(xù)十幾至幾十秒);部分myelin除了以上這兩個(gè)階段外,還有第三階段,在第三階段中,L∝tp且p＜1/2:極少數(shù)myelin在生長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程符合一個(gè)標(biāo)度關(guān)系,即L∝tp(p≈1)。這種標(biāo)度關(guān)系基本上不受電解質(zhì)的種類(lèi)和濃度影響,但隨著電解質(zhì)濃度的增加,myelin的生長(zhǎng)速率常數(shù)增大。
　　4)考察電解質(zhì)種類(lèi)、濃度對(duì)螺旋結(jié)構(gòu)myelin形成的影響。結(jié)果表明,螺旋結(jié)構(gòu)的形

7、成基本不受電解質(zhì)種類(lèi)的影響,但受電解質(zhì)的濃度影響比較大,只有在一定的電解質(zhì)濃度范圍內(nèi),才能形成螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)有規(guī)則的和不規(guī)則的,包括單螺旋、雙螺旋和超螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)的形成主要有兩種方式,其一是伴隨著myelin的生長(zhǎng),即一邊生長(zhǎng),一邊盤(pán)繞,對(duì)于從一開(kāi)始就以麻花狀結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的雙螺旋,其長(zhǎng)度與時(shí)間的標(biāo)度關(guān)系與非螺旋結(jié)構(gòu)的myelin的相似;其二是先形成myelin后再盤(pán)繞,這種方式形成螺旋結(jié)構(gòu)的速率很快,一般在幾秒甚至更短時(shí)間內(nèi)完成。