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膜融合 编辑

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膜融合中的双层间力

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膜融合是一个关键的生物物理过程,对生命本身的功能至关重要。它被定义为两个脂质双层相互接近然后合并形成单个连续结构的事件。在生物中,细胞是由脂质双层组成的外层组成的。然后在受精、胚胎发生甚至各种细菌和病毒感染等事件中发生融合。因此,这是一项非常重要的学习活动。从进化的角度来看,聚变是一种极其可控的现象。随机融合会对人体的正常功能造成严重问题。生物膜的融合是由蛋白质介导的。不管系统的复杂程度如何,融合本质上是由于各种界面力的相互作用而发生的,

双层间力量

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脂质双层是由疏水尾部和亲水头部基团组成的脂质分子结构。因此,这些结构经历了该政权所涉及的所有特征双层间力。

水化排斥

两个水合双层在靠近时会产生强烈的排斥力。这些力已使用表面力仪(SFA)测量,该仪器用于测量表面之间的力。这种排斥首先由朗缪尔提出,并被认为是由于水分子水合双层而产生的。因此,水合排斥可以定义为去除双层系统中亲水分子(如脂质头基)周围的水分子所需的功。由于水分子对亲水性头基具有亲和力,它们试图将自己排列在脂质分子的头基周围,因此很难分离这种有利的组合。其中CR(>0)是给定系统的亲水分子的水合相互作用能的量度,λR是水合排斥的特征长度尺度,z是分离距离。换句话说,正是在达到这个长度的距离上,分子/表面才会完全经历这种排斥。

疏水吸引

疏水力是水性介质中任何两个疏水基团之间的吸引力熵力,例如水溶液中两个长烃链之间的力。这些力的大小取决于相互作用基团的疏水性以及它们之间的距离(发现它们随着距离的增加大致呈指数下降)。这些力的物理起源是一个有争议的问题,但已发现它们是远程的,并且是在生物表面和分子之间运行的所有物理相互作用力中xxx的。由于它们的长程特性,它们负责疏水性颗粒在水中的快速凝结,并在各种生物现象中发挥重要作用,包括蛋白质等大分子的折叠和稳定以及细胞膜的融合。其中CA(<0)是给定系统的疏水相互作用能的量度,λA是疏水吸引力的特征长度尺度,z是分离距离。

双层中的范德华力

这些力是由于双层分子之间的偶极-偶极相互作用(诱导/xxx)而产生的。随着分子靠近,这种吸引力是由于这些偶极子的排序而产生的。就像磁铁在接近时相互对齐和吸引一样。这也意味着任何表面都会经历范德华引力。其中H是Hamaker常数,D和z分别是双层厚度和分离距离。

膜融合的背景

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为了发生融合,它必须克服由于亲水性脂质头基之间强烈的水合排斥力而产生的巨大排斥力。然而,很难准确地确定粘附、融合和双层间力之间的联系。促进细胞粘附的力与促进膜融合的力不同。研究表明,通过对相互作用的双层施加压力,可以在不破坏双层间相互作用的情况下实现融合。也有人提出膜融合是通过一系列结构重排发生的,这些结构重排有助于克服阻止融合的屏障。因此,双层间融合发生通过

  • 膜的局部方法
  • 结构重排导致水合排斥力被克服
  • 完全合并形成一个单一的实体

膜融合过程中的双层间相互作用

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当两个脂质双层相互接近时,它们会经历较弱的范德华吸引力和由于水合排斥而产生的更强的排斥力。这些力通常优于膜之间的疏水吸引力。使用表面力装置(SFA)对膜双层进行的研究表明,当两个双层彼此之间仍处于有限距离时,膜融合可以瞬间发生,而无需克服短程排斥力屏障。这归因于发生的分子重排导致膜绕过这些力。在融合过程中,细胞膜上一小块脂质的疏水尾部暴露在它们周围的水相中。这导致暴露基团之间非常强的疏水吸引力(其主导排斥力)导致膜融合。有吸引力的范德华力在膜融合中的作用可以忽略不计。因此,融合是暴露于通常无法进入的水环境中的内部烃链基团之间的疏水吸引力的结果。观察到融合开始于膜应力最弱或xxx的膜上的点。

膜融合

膜融合的应用

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双层间力在介导膜融合中起关键作用,具有极其重要的生物医学应用。

  • 膜融合最重要的应用是产生杂交瘤,杂交瘤是由抗体分泌和永生化B细胞融合产生的细胞。杂交瘤在工业中用于生产单克隆抗体。
  • 膜融合在癌症免疫治疗中也有重要作用。目前,癌症免疫治疗中的一种方法涉及对在其膜上表达特定肿瘤抗原的树突细胞进行疫苗接种。相反,可以使用从树突细胞与肿瘤细胞融合获得的杂交细胞。这些杂交体将有助于在其膜上表达一系列肿瘤相关抗原。
  • 更好地了解膜融合也可以改善基因治疗。

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词条目录
  1. 膜融合中的双层间力
  2. 双层间力量
  3. 水化排斥
  4. 疏水吸引
  5. 双层中的范德华力
  6. 膜融合的背景
  7. 膜融合过程中的双层间相互作用
  8. 膜融合的应用

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