你在这里
评论
亲爱的Yashashree,
作为对膜的统计力学
亲爱的Yashashree,
感谢你对这次讨论感兴趣，并提出了非常重要的问题……
生物物理学和细胞力学文献通过三个完全不同的概念介绍了生物膜的表面张力:1)拉格朗日乘子，以确保变形下的面积是固定的;2)仅仅是产生平面内拉伸的机械刚度(在这种情况下，面积不一定是固定的);3)熵张力，即总自由能(与基态弹性能相反)相对于面积的导数。这些类型的表面张力的技术描述也不同，但是，是的，它们都导致热波动的减少。在纯脂质膜中，低张力膜的熵特性预计比张力膜的熵特性更强。然而，由于各种蛋白质和结构域的存在，真正的细胞膜是异质结构，这些成分之间的相互作用是由膜表面张力调节的。其中一个例子就是熵的机械敏感离子通道门控的表面张力[R1]。简而言之，尽管表面张力的存在减少了膜的波动，但在真实的生物情况下，由此产生的熵效应并不总是微不足道的，需要广泛的连续统和统计力学研究。
关于考虑非平衡熵效应的必要性，尤其是在细胞力学研究中，我完全同意你的看法。目前，大多数细胞力学的研究都集中在利用连续介质力学建模来理解这些活动力在生物现象中的作用。另一方面，熵效应的研究仅限于没有主动力的平衡情况。事实上，这两个方面应该在一个统一的连续体和非平衡统计力学框架内进行研究，以便为我们提供生物系统的力学和物理学的全面知识。
R1:林丹，马丁，皮埃尔·森斯和罗布·菲利普斯。“拥挤膜的熵张力。”公共科学图书馆计算生物学8.3 (2012): e1002431。
膜的统计力学
亲爱的今天,
谢谢你关于膜的统计力学这一主题的文章，这篇文章既刺激又及时。事实上，将平衡统计力学的工具与连续介质力学模型相结合，可以为生物学和材料科学中的许多有趣问题提供有价值的见解。你们提供了很好的例子，说明了已知热波动起着至关重要作用的生物现象和过程。关于生物膜，我有两个问题。
1.众所周知，表面张力可以显著影响膜的热波动。也就是说，无张力膜比有张力膜表现出更大的波动。然而，在许多基于生物膜统计力学的研究中，表面张力往往被忽略。我很好奇，您或其他研究人员是否研究过在一些热波动很重要的现象中，如熵驱动的不稳定性或囊泡大小分布中，表面张力的贡献。
2.大多数关于生物膜的研究都集中在对其平衡热波动的建模上。然而，在许多现象中，如孔隙形成或膜融合，膜可能会被非热或“主动”力从平衡状态中驱动，这需要我们超越平衡统计力学。使用非平衡统计力学的工具来理解你提到的一些生物物理问题将是一个丰富的研究领域。我想知道你是否能分享一下你对这个问题的看法。
你好,
作为对亲爱的今天,
你好,
感谢你对这篇文章的兴趣。是的，事实上，你2014年关于石墨烯热力学的论文[10]是我们开发一个统计力学模型的动力，该模型包括晶体膜的非线性弹性[9]。
关于非线性统计力学模型在生物膜中的应用，有几种情况下，线性化的helrich能不能给我们一个可靠的生物膜力学模型。这里我只举两个例子:
1)生物囊泡是曲面，膜的变形与膜上预先存在的曲率场耦合。因此，变形表面的平均曲率在面外位移场方面将是高度非线性的。除了几何非线性外，膜的弹性也可能是本构非线性。在经典的连续介质力学模型中，本构非线性通常很小且被忽略，但会导致显著的熵效应。一个例子是我们在[27]中研究的囊泡的大小分布。
2)红细胞膜的弹性通常使用耦合固-液(聚合)膜系统进行研究，其中磷脂膜与底层骨架的相互作用导致剪切阻力[R1]。在这种情况下，变形的运动学最好用非线性冯-卡门板块理论来描述。很像石墨烯和其他晶体膜。这种非线性被认为可以用来描述病毒衣壳[R2]和肌动蛋白支持的生物壳的机制[58]。
[1] Discher, d.e.， Boal, D.H.和Boey, s.k.， 1998。大变形时红细胞骨架的模拟。2微量吸液管抱负。生物物理期刊，75(3), pp.1584 - 1597。
[2]刘志强，刘志强，2011。由平衡热波动测定病毒衣壳弹性性质。物理评论信，106(18), p.188101。
最近的评论