脂分子的帶電性及不飽和度對(duì)細(xì)胞膜的微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、細(xì)胞膜是細(xì)胞表面主要由膜脂和膜蛋白組成的雙分子層。細(xì)胞膜使細(xì)胞內(nèi)部組織與外界環(huán)境分隔開，同時(shí)也在細(xì)胞內(nèi)外能量和物質(zhì)交換過程中扮演著重要的角色。細(xì)胞膜的側(cè)向組織（lateral organization）和膜內(nèi)分子的動(dòng)力學(xué)行為在很多細(xì)胞的生命活動(dòng)過程中起著非常重要的作用，因此弄清楚細(xì)胞膜的微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)對(duì)于理解細(xì)胞膜的生物功能以及相關(guān)的生物過程或疾病的微觀機(jī)制具有非常重要的意義。已有研究表明，脂分子在細(xì)胞膜中的側(cè)向分布是不均勻的，在

2、一定條件下會(huì)發(fā)生相分離形成微觀疇結(jié)構(gòu)(domain)。然而，由于細(xì)胞膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性，無(wú)法從實(shí)驗(yàn)上直接觀察和研究真實(shí)細(xì)胞膜中納米尺寸的微觀疇結(jié)構(gòu)，人們對(duì)于細(xì)胞膜內(nèi)脂分子（尤其是帶電脂分子）側(cè)向相分離和側(cè)向動(dòng)力學(xué)行為的微觀機(jī)制知之甚少。
　　本文主要采用基于粗?；疢ARTINI力場(chǎng)的分子動(dòng)力學(xué)方法，詳細(xì)研究了脂分子的帶電性質(zhì)以及不飽和度對(duì)細(xì)胞膜微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響。我們主要模擬了由帶電或不帶電的飽和脂分子、不飽和

3、脂分子和膽固醇組成的三組分細(xì)胞膜模型脂質(zhì)雙分子層。通過改變脂分子的帶電性質(zhì)和不飽和度，分析脂分子的面積、擴(kuò)散系數(shù)和有序度等，從分子層次上系統(tǒng)地揭示了脂分子的帶電性與不飽和度是如何共同影響細(xì)胞膜的微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的。我們的研究結(jié)果主要包括以下幾部分:
　　(1)當(dāng)不飽和脂分子的不飽和度較低時(shí)，系統(tǒng)中帶電脂分子之間的靜電相互作用會(huì)抑制脂雙層發(fā)生相分離行為，特別是當(dāng)脂雙層中的飽和脂分子帶電，不飽和脂分子不帶電時(shí)，脂分子在脂雙層中的分

4、布近似均勻。這種情況下，脂質(zhì)雙層膜的微觀結(jié)構(gòu)受到帶電脂分子之間的靜電相互作用的影響很大。
　　(2)當(dāng)不飽和脂分子的不飽和度較高時(shí)，不管是電中性的膜還是帶電的膜，都發(fā)生強(qiáng)相分離，分成流體有序疇和流體無(wú)序疇。顯然，在這種情況下，脂雙層膜的微觀結(jié)構(gòu)主要由脂分子的不飽和度控制，脂分子的帶電性對(duì)脂雙層的相分離行為幾乎沒有影響。
　　(3)通過比較各個(gè)脂雙層膜內(nèi)脂分子的側(cè)向擴(kuò)散系數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)，帶電脂分子之間的靜電排斥相互作用能夠增加脂