【生活ấ卡西米爾力】

明道

【生活ấ卡西米爾力】

 

這些細菌依靠膜卡西米爾力嗎？

作為量子現象，其中真空波動可能會引起兩個平行的反射鏡之間的吸引力，也許是最知名的Casimir效應。

但也有相當於一個熱力學，接近其臨界點，在組合物中的流體波動引起的。

物理學家在美國的一項新的研究表明，這些“關鍵卡西米爾”作用於細胞膜內的蛋白質，使蛋白質彼此溝通和刺激過敏原，如花粉，細胞的反應。

所有的細胞所包圍的膜，控制流入和流出的有機體的物質的流動。

的膜由分子內的蛋白質被嵌入的脂質。

他們一度被認為是基本上是一致的，但一些在20世紀70年代和20世紀80年代開始的實驗表明，事實上集群中的脂質，形成不同的結構，幾十或幾百倍大於脂質分子本身。科學家們不明白，但是，維持這樣的結構所需要的能量來自何處。

生物物理學家薩拉·威奇在康奈爾大學在紐約州北部和他的同事在2008年發現了一個解決方案。

據了解，25°C以上的膜分離的從現場哺乳動物細胞中存在一個單一的液相，而低於這個溫度，他們分離出來，分為兩個不同的階段，由不同種類的脂肪和蛋白質 - 有點像油和水拒絕混合匯聚。

威奇的組發現的是，因為它們降低了相位分離出來，被稱為臨界點附近的膜的溫度，小的波動的第二階段的補丁開始出現。

這種波動 - 幾微米的測量，並在光學顯微鏡下可見 - 並不需要大量的能量來形成。

關鍵看臨界

威奇自從搬到密歇根大學，但目前的研究合作與兩位物理學家在康奈爾，Benjamin Machta的詹姆斯·塞特納，了解這個關鍵性的目的。

研究人員認為，某些種類的蛋白質被吸引到其中一相，而其他種被吸引到第二階段，使畫樣蛋白一起，並分離出與蛋白質不同的傾向。

威奇解釋，這些相互作用的蛋白質將形成“信號通路”來傳輸信息，就從在膜的內部的細胞的受體蛋白質在細胞的周邊化合物的身份。

例如，這些資料可以使用，來決定它是否是一個很好的時間來劃分，或對食物是否安全抓取。

我們認為細胞膜包含關鍵波動的原因之一是，協助這些信號通路的一些早期步驟，她說。

要計算的蛋白質之間的卡西米爾力的強度和形式，Machta用弦理論數學獨自開發。

他發現，正如所料，勢力樣蛋白的吸引力和排斥力的不像的，而且他們產生勢能幾次，蛋白質的熱能，在幾十納米的距離。

更強大的靜電作用是有限的，他解釋說，納米左右的範圍內，在細胞內的離子由篩分效果。

我們已經發現，通過調整接近臨界，細胞已經安排了一個長程力作用的蛋白質之間的，”他說。

塞特納增加了一個更廣闊的視野。

令人吃驚的是許多細胞反應如何都涉及到同樣大小的熱波動的能量，他說。

我們認為這是社會的細胞，是經濟 - 為什麼付出更多？

打噴嚏的東西

研究人員懷疑，這些關鍵的卡西米爾力的存在解釋了為什麼低膽固醇的細胞不正常，因為他們應該 - 膽固醇去除，他們估計，遠離臨界點膜。

他們還推測，在打噴嚏過程中所涉及的力。

塞特納解釋說，當免疫細胞的受體蛋白檢測過敏原，如花粉，他們聚集在一起，這個聚類在某種程度上觸發組胺引起打噴嚏。

他說，也許是一個過敏原只是改變一兩個液相膜受體蛋白的偏好，從而使他們走到一起。

該團隊希望其工作可能會導致醫療應用。

威奇解釋，脂質中的缺陷被認為有助於大量的疾病，包括癌症，自身免疫疾病和炎症。

這項工作可能會揭示如何血脂這些疾病可能會影響某些方面的，她說。

在未來，我可以想像，專門針對血脂，調節蛋白質之間的相互作用，以治療人類疾病的藥物。

塞特納補充說，不過，這種應用程序的時間尺度可能是長期的。

我們的工作更像是搞清楚如何做出更好的混凝土建造的摩天大樓的地下二層，最終將容納複式健康應用，他說。

理論解釋行為

但除了任何未來的應用，塞特納認為，細胞內的臨界的存在減少了純粹的進化機制的依賴時，試圖了解細胞如何運作。

有很多事情細胞生物學家假設發生，因為'進化之如此'，他說。

在這裡，我想，進化使細胞找到這個關鍵點。

但是，一旦細胞是在臨界點，我們可以使用系統，涼爽的理論解釋很多的行為，不反复佔使用進化的一切。

然而，一些獨立專家認為，威奇的實驗結果必須謹慎對待，因為他們沒有使用完整的細胞獲得。

其中，要求保持匿名，認為，從細胞的其餘部分分離的膜有可能從膜中除去目標相關的組件和體細胞本身可能以某種方式影響的臨界波動。

我還沒有相信提出的理論是適用於生物體內膜，他說。

因此，我認為，更試點工作調查這一現象，有許多工作要做。

這項研究是描述在“物理評論快報”。

作者簡介

埃德溫Cartlidge是一個總部設在羅馬的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/10/a-casimir-force-for-life