بررسی ساختار و خواص گرمایی لیپیدهای غشاءهای زیستی و شبیه سازی لیپیدهای دولایه

چکیده غشاء های زیستی از ترکیبات پیچیده ای از صدها لیپید و پروتئین بوجود آمده اند . ترکیبات لیپید در غشاءها برای انواع سلولهای مختلف و حتی برای ارگانهای مختلف درون یک سلول معین ، خاص خود آن سلول است . این موضوع هم برای ترکیبات سرگروه آب دوست لیپید و هم دنباله آب گریز صدق میکند . سرگروههای لیپیدهای دولایه در 3 چیز با هم تفاوت دارند : بار خالص ، سایز و پلاریته شان . بعلاوه دنباله های لیپیدی در دو عامل طول و درجه اشباع یعنی تعداد پیوندهای دوگانه شان با هم تفاوت دارند. این دنباله ها غیر قطبی اند. همچنین مشاهده کرده ایم که ساختار شیمیایی لیپید بصورت تابعی از شرایط محیط تغییر میکند ، یعنی با تغییر دمای محیط ، فشار ، و قطبیت محیط آبی ساختار لیپید عوض میشود . علاوه بر این متغیرهای ترمودینامیکی از قبیل پتانسیل الکتروستاتیک و پتانسیل شیمیایی همه اجزاء سیستم بیولوژیک بر ساختار لیپیدها موثرند . لیپیدهای غشاء حداقل دو فاز مختلف دارند: 1- فاز جامد منظم. 2- فاز مایع نامنظم که اغلب به نام فاز سیال شناخته می شود . در دماهای پایین لیپیدها آرایشهای فضایی کاملا منظم دارند در حالیکه در دماهای بالا دنباله لیپیدها نسبتاً آرایشهای فضایی زیادی را بطور تصادفی نشان می دهند. همچنین می توان نتیجه گیری کرد که گذار جامد- مایع متعلق به چیده شدن سر گروهها و گذار منظم – نامنظم که مربوط به دنباله هاست ، لزوماً در یک دما صورت نمی گیرد و حالتهایی همچون فازهای جامد – نامنظم و یا مایع- منظم امکان پذیرند . برای لیپیدهای غشاء گذار فاز ذوب وجود دارد . این گذار فاز به طول و درجه اشباع دنباله و تعداد پیوندهای دوگانه ، بستگی دارد . هر چه طول دنباله بیشتر باشد نقطه ذوبش بالاتر است ، درحالیکه وجود پیوندهای دوگانه در دنباله شدیدا باعث پایین آمدن نقطه ذوب می شود. ذوب لیپیدها به 4 عامل بستگی دارد : طول دنباله ، سر گروه ، باردار بودن لیپید و فشار . برای غشاء های زیستی گذار فاز عموماً در محدوده دمای oc 25-10 اتفاق می افتد. اکثر لیپیدهای موجود در این غشاءها در محدوده دمایی بین oc 20- و oc 60+ ذوب می شوند. این چنین گذارهای ذوب از طریق روشهای بسیاری اندازه گیری می شوند ، از جمله کالریمتری . مزیت کالریمتری این است که مستقیماً اطلاعات ترمودینامیکی مهم را بدست می آورد . کار شبیه سازی لیپید دولایه در این پایان نامه از طریق نرم افزار لمپس صورت گرفته است . مدل استفاده شده عبارت است از مدل مرجع لیپید که در آن لیپید تشکیل شده از دانه های صلبی که یکی از آنها سرگروه و شش تای بقیه دنباله لیپید هستند . بین دانه های نزدیک به هم پتانسیل لنارد جونز و بین دانه های دنباله که پیوند دارند پتانسیل fene وجود دارد . محلول نیز به صورت دانه های مجازی در نظر گرفته می شود که نه با خودشان و نه با لیپیدها برهم کنش ندارند. کلمات کلیدی : غشاء – لیپید دو لایه – آب گریز - فازهای لیپید – گذار فاز ذوب- کالریمتری – نرم افزار لمپس – مدل مرجع لیپید - پتانسیل fene