Biophysical Approaches

مدت کوتاهی از انتشار جلد 1 روش‌ها در زیست‌شناسی غشایی، زمان پیشرفت چشمگیری بوده است. کالری سنجی، اسپین الکترون و رزونانس مغناطیسی هسته ای، پراش اشعه ایکس، و میکروسکوپ الکترونی برش انجماد، تقویت شده توسط تجزیه و تحلیل های بیوشیمیایی و مطالعات آنزیمی، منجر به پذیرش جهانی یک مدل غشایی تعمیم یافته شده است. همه زیست شناسان غشایی موافقند که عنصر اصلی همه غشاهای بیولوژیکی یک لایه دولایه از فسفولیپیدها است که در برخی موارد حاوی چربی های دیگر، به ویژه استرول ها و گلیکولیپیدها است. موقعیت ترکیب اسیدهای چرب لیپیدهای اکثر غشاها به گونه ای است که لیپیدها در محیط طبیعی خود بالاتر از دمای انتقال خود هستند به طوری که لایه دوتایی سیال است. ریز ویسکوزیته گروه‌های آسیل چرب به تدریج در زنجیره کاهش می‌یابد به طوری که در قسمت داخلی هیدروکربنی لایه دولایه، ویسکوزیته فاز لیپیدی تقریباً به روغن زیتون در دمای اتاق است. در نتیجه این سیالیت غشاء، یک مولکول فسفولیپید در صفحه غشاء بسیار متحرک است (با فاصله حدود 1-2 fLm در 1 ثانیه حرکت می کند) اما حرکت یک مولکول فسفولیپید از یک طرف لایه دوتایی غشاء به سمت غشا حرکت می کند. دیگر (فلیپ فلاپ) بسیار کند است. همانطور که توسط بسیاری از مطالعات با سیستم های مدل نشان داده شده است، دو لایه لیپیدی اساساً ساختاری بی اثر و نسبتاً غیرقابل نفوذ است. البته پروتئین ها اجزای کاتالیزوری غشاها را تامین می کنند. و همچنین نقش ساختاری مهمی را ایفا می کند.

The short period since the publication of Volume 1 of Methods in Membrane Biology has been a time of momentous progress. Calorimetry, electron spin and nuclear magnetic resonance, X-ray diffraction, and freeze-cleavage electron microscopy, reinforced by biochemical analyses and enzymatic studies, have led to universal acceptance of a generalized membrane model. All membrane biologists would agree that a major element of all biological membranes is a bilayer of phospholipids which, in some instances, also contains other lipids, notably sterols and glycolipids. The fatty acid com­ position of the lipids of most membranes is such that the lipids are above their transition temperatures in their normal environment so that the bilayer is fluid. The microviscosity of the fatty acyl groups decreases pro­ gressively down the chain so that, at the hydrocarbon interior of the bilayer, the lipid phase has a viscosity approximating that of olive oil at room temperature. As a consequence of this membrane fluidity, a phospholipid molecule is very mobile within the plane of the membrane (moving a distance of about 1-2 fLm in 1 s) but the movement of a phospholipid molecule from one side of the membrane bilayer to the other (flip-flop) is very slow. The lipid bilayer is an essentially inert and rather impermeable struc­ ture, as shown by many studies with model systems. Proteins, of course, provide the catalytic components of the membranes. as well as playing a significant structural role.