細(xì)胞內(nèi)相分離誘導(dǎo)膜形態(tài)轉(zhuǎn)變的機(jī)理研究.pdf

1、軟物質(zhì)與人們的生活息息相關(guān)，在自然界、日常生活和生產(chǎn)中廣泛存在。本論文主要圍繞聚合物和生物膜復(fù)合體系開展一些理論工作。
　　 在囊泡膜內(nèi)封裝有聚合物的復(fù)合體系具有豐富的相結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)報道，生物物理學(xué)家分別用不同的方法對該體系開展了相關(guān)的仿生實驗。然而到目前為止，理論上研究這一復(fù)合體系的報道還很少。本文將高分子體系的自治場理論和生物膜體系的Helfrich曲面彈性理論拓展至聚合物和囊泡的復(fù)合體系。我們引入聚合物鏈不能穿透囊泡膜的限制

2、條件，同時考慮了聚合物鏈與聚合物鏈、聚合物鏈與囊泡膜、聚合物鏈與溶劑之間的相互作用，重新推導(dǎo)出囊泡膜平衡的形狀方程。通過對自洽場和Helfrich曲面彈性理論復(fù)合模型的數(shù)值實現(xiàn)，得到了封裝在囊泡內(nèi)的聚合物的濃度分布以及囊泡的形狀。
　　 在本文第三章中，我們主要考察了聚合物的穿透性、組成和吸附強(qiáng)度對聚合物和囊泡復(fù)合體系相形態(tài)的影響。通過聚合物和囊泡復(fù)合體系與單純囊泡體系的相圖比較，可以看出前者存在扁圓形囊泡的區(qū)間范圍明顯增大。而

3、這兩個體系的主要差別是:在復(fù)合體系中，聚合物鏈?zhǔn)芟抻谀遗菽?nèi)，導(dǎo)致其對囊泡內(nèi)表面施加了不均勻的熵致壓力，從而誘發(fā)囊泡發(fā)生形變。當(dāng)聚合物鏈段和囊泡內(nèi)表面相互作用時，聚合物鏈段不僅對囊泡內(nèi)表面施加熵致壓力，還改變了囊泡的表面張力。而熵壓和表面張力改變量的大小與相互吸附作用參數(shù)、囊泡內(nèi)壁周圍的聚合物濃度息息相關(guān)。
　　 通過形狀方程我們還可以看出聚合物和囊泡復(fù)合體系的相形態(tài)受到復(fù)合體系中眾多參數(shù)的影響，比如囊泡膜本身的彎曲剛性、表面張

4、力等。這是均聚物α、均聚物β、囊泡膜三者相互作用的復(fù)雜過程。此外，我們的理論還可以拓展到多組分復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的均聚物或共聚物鏈被封裝在囊泡膜內(nèi)的復(fù)合體系。這一研究將為人們實驗研究聚合物和囊泡復(fù)合體系的相形態(tài)提供一些理論指導(dǎo)。
　　 此外，我們還針對近年來興起的生物物理學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，即肌動蛋白單體聚合成肌動蛋白微絲以及從微絲上解聚的動力學(xué)過程進(jìn)行了理論研究。我們用主方程的方法理論研究了耦合ATP水解的肌動蛋白微絲自組裝動力學(xué)過程