ما هو الليبيد ثنائي الطبقة؟
1433049#3
يمكن أن يتكون الليبيد ثنائي الطبقة من مختلف أطوار المادة تختلف فيما بينها من وجهة حركة الليبيدات (الجزيئات الدهنية) في مستوي الطبقة . منها طور هلامي أو "سائل مبلور" حيث تكون أذيال الجزيئات الدهنية منتظمة وقريبة من بعضها البعض ، ومنها طور "شبه سائل" تكون فيه جزيئات الدهن غير منتظمة ولها شيء من الحركة . وفي هذا الطور يوصف الدهن ثنائي الطبقة أيضا بأنه " سائل ثنائي الأبعاد" 
أول من اكتشف الدهن ثنائي الطبقة كان العالمان "جورتير" و "جريندل" في عام 1925 ، حيث اكتشفاه كالمادة الأساسية للغشاء الحيوي ، مثلما في أغشية الخلايا .
ليبيد ثنائي الطبقة
4142405#20
يمكن أن يتكون الليبيد ثنائي الطبقة من مختلف أطوار المادة تختلف فيما بينها من وجهة حركة الليبيدات (الجزيئات الدهنية) في مستوي الطبقة . منها طور هلامي أو "سائل مبلور" حيث تكون أذيال الجزيئات الدهنية منتظمة وقريبة من بعضها البعض ، ومنها طور "شبه سائل" تكون فيه جزيئات الدهن غير منتظمة ولها شيء من الحركة . وفي هذا الطور يوصف الدهن ثنائي الطبقة أيضا بأنه " سائل ثنائي الأبعاد"
جلسيروفوسفوليبيد
1433049#0
ليبيد ثنائي الطبقة (بالإنجليزية: Lipid bilayer) هو غشاء مستقطب رقيق يتكون من طبقتين من الدهون. و هو المكون الأساسي لأغشية الخلايا في الكائنات الحية.
ليبيد ثنائي الطبقة
4234602#3
يَتَكون الليبيد ثُنائيّ الطَّبقة مِن طَبقتين-وُرَيقة خارجيّة ووُرَيقة داخلية.
يَتم تَوزيع مُكونات الطبقات الثُّنائيّة بِطريقة غَير مُتساوية بَين السَّطحين لِينتُج عَدم تماثل بَين السُّطوح الخارِجيّة والدّاخليّة. هذه المَنظومة غَيرُ المُتماثلة مُهمة لِوظائِف الخَلية مِثل إشارات الخلية. عَدم تماثل الغشاء البُيولوجيّ يَعكِس وَظائف مُختلفة لوريقتين مِن وُريقات الغشاء. وكما أظهرَ نموذج غشاء السائل ذو الشحميات الفسفورية، الوريقة الخارجية والداخلية من الغشاء غير مُتماثِلة في تَكوينَها، حيثُ أن بَعض البروتينات والدهون تَبقى عَلى سَطحٍ واحدٍ مِنَ الغِشاء فقط.
غشاء حيوي
1018236#0
تمثل ميكانيكا الدهن ثنائي الطبقة علم دراسة خصائص المادة الفيزيائية لطبقات الليبيد الثنائية ، المتمثل في تصنيف سلوك الطبقة الثنائية مع كلٍ من الضغط و الإجهاد بدلاً من التفاعلات الكيميائية الحيوية. وغالباً ما تتميز تلك الخصائص في حدود ثلاثة معالمٍ ميكانيكيةٍ: معامل منطقة الضغط K، معامل الدمج K، وطاقة الحافة formula_1. وبالنسبة لطبقات الموائع الثنائية ، يكون معامل القص بالتحديد صفر، حيث أن إعادة الترتيب الحر للجزيئات ضمن الخطة يعني أن الهيكل لن يدعم إجهادات القص. تؤثر تلك الخصائص الميكانيكية على العديد من العمليات الحيوية التي تتوسط الغشاء الحيوي. وعلى الأخص، تؤثر قيم K و K على قدرة البروتينات والجزيئات الصغيرة على الاندماج داخل الطقبة الثنائية . هذا وقد تم توضيح كذلك أن الخصائص الميكانيكية للطبقة الثنائية تغير وظيفة القنوات الشاردية المنشطة ميكانيكياً .
ميكانيكا الليبيد ثنائي الطبقة
1433049#2
هذا الدهن الثنائي الطبقة الذي يكوّن غشاء الخلية يعتبر مغلقا تماما ، لا يسمح تقريبا بنفاذ جزيئات قطبية أو جزيئات كبيرة، وفي نفس الوقت فطبقتيه مرنتين ومن الصعب تفكيكهما . لذلك فإن شك غشاء الخلية بإبرة لا يخلف فجوة فيه. ويمكن للماء و الجزيئات الصغيرة المتعادلة كهربيا النفاذ خلال الغشاء من دون أن تتسبب في خلل فيه. ولكن يمكن بواسطة مذيبات الدهون وما يسمى "ليباز " إذابة غشاء الخلية.
هذه الأغشية تحيط بمكونات الخلايا وتحفظها . وهي تكوّن أغشية خلايا جميع الكائنات الحية والفيروسات ، كل تلك الخلايا تحيطها غشاء ليبيد ثنائي الطبقة ، كما يحيط غشاء منها بنواة الخلية وكذلك أغشية العضيات في الخلية. إن غشاء الليبيد ثنائي الطبقة يعمل عل بقاء الأيونات والبروتينات في أماكنها الازمة وتمنع انتشارها إلى أماكن لا يجب أن تكون فيها. وتقوم تلك الأغشية بدورها هذا على الرغم من كونها لا تتعدى سُمك عدة نانومترات , وهي غير نفاذة لمعظم الجزيئات المحبة للماء hydrophilic molecules، مما يسمح للخلايا لتنظيم تركيزات الأملاح وكذلك تنظيم الأس الهيدروجيني pH بواسطة أيونات ناقلة عبر أغشيتها باستخدام بروتينات تسمى طلمبات أيونات . مثال على طلمبة أيونات نجده في إيه تي بي-سينثاز.
ليبيد ثنائي الطبقة
1018236#8
مع ملاحظة أن أكثر عاملٍ أساسيٍ يتحكم في منح الهيكل أشكال الدهن يتمثل في الشكل (للتوضيح؛ الانحناء الداخلي) . ويُعَّرف الانحناء الداخلي بواسطة نسبة قطر رأس المجموعة لذلك القطر الخاص بذيل المجموعة. حيث أنه في حالة دهون فوسفاتيد الكولين ثنائي الذيل ، فإن هذه النسبة تكون تقريباً واحدة، ومن ثم يكون قيمة الانحناء الداخلي صفر. في حين تكون المجموعات الرئيسية الأخرى ومنها فوسفاتيديل سيرين وفوسفاتيديل إيثانولامين أصغر حجماً، ومن ثم فلدهون الدياسل الثنائية انحناء داخلي سلبي. كما تميل الليسوليبدات إلى أن يكون لها انحناءٌ تلقائيٌ إيجابيٌ بسبب أن لها سلسلة ألكيل بدلاً من سلسلتين في منطقة الذيل. فلو كان لليبيدٍ معينٍ انحرافٌ أضخم كثيراً من انحناءٍ داخليٍ بقيمة الصفر، فلن تتشكل الطبقة الثنائية.
ميكانيكا الليبيد ثنائي الطبقة
1018236#3
نتيجة أن طبقات الدهن الثنائية تتسم بأنها أساساً هياكلٌ ثنائية الأبعاد، فإن K غالباً ما يتم تحديده داخل الخطة فقط. وحدسياً، قد يتوقع المرء أن هذا المعامل سيتغير خطياً مع سماكة الطبقة الثنائية كما سيكون عليه الحال بالنسبة لصفيحة المادة المتماثلة الرقيقة. إلا أنه في الواقع ليس هذا بالوضع وأن K يكون معتمداً بصورةٍ أضعف على سماكة الطبقة الثنائية. ويرجع السبب وراء هذا إلى أن الدهن في طبقة المائع الثنائية يُعاد ترتيبها بسهولة ولذلك، وعلى عكس المادة الصلبة حيث تأتي المقاومة للتمدد من الروابط البينجزيئية، فمقاومة التمدد في الطبقة الثنائية هي نتيجة منطقة إضافية كاره للماء معرضةً للماء بصرف النظر عن سحب الدهون . وبناءً على هذا التفهم، فالتقريب الجيد الأوليّ للـ K للطبقة الأحادية هو 2γ، في حين تمثل جاما التوتر السطحي لواجهة تفاعل الماء- الليبيد (الدهن). كما أن جاما غالباً ما تتراوح بين 20- 50 mJ/m. هذا ومن الضروري ضرب قيمة الطبقة الأحادية في إثنين لحساب K للطبقة الثنائية، وذلك نتيجة أن الطبقة الثنائية تتكون من وريقتين أحاديتي الطبقة. وبناءً على هذا الحساب، فيجب أن يترواح تقدير K لطبقة الليبيد الثنائية من 80- إلى 200  mN/m (ملحوظة: N/m معادل لـ mJ/m). كما أنه ليس من المدهش أن يتم إضافة إلى هذا التفهم للقوى المدرجة أن الدراسات قد أظهرت أن K تتنوع بقوة مع شروط أو ظروف المحلول ولكن بصورةٍ ضعيفةٍ مع طول الذيل وعدم التشبع .
ميكانيكا الليبيد ثنائي الطبقة
1018236#7
يُعَّرف معامل الربط على أنه الطاقة المطلوبة لتشويه غشاءٍ من انحنائه الجوهري الداخلي إلى بعض صور الانحناءات الأخرى. وبالنسبة للطبقة الثنائية المثالية، فإن الانحناء الجوهري الداخلي لها هو صفر، ومن ثم فهذا التعبير يتم تبسيطه. كما يرتبط معامل الربط، معامل الضغط وسماكة الطبقة الثنائية بواسطة formula_2 ومثل هذا في حالة إذا كان إثنين من هذه العوامل معلوم، فيمكن حينئذٍ حساب الآخر. حيث تُشتق تلك العلاقة من واقع أنه لربط الوجه الداخلي يجب أن يتم ضغطه، وأن الوجه الخارجي يجب أن يتم امتداده . فكلما زادت سماكة الغشاء، كلما زادت درجة تشوه كل وجه لاستيعاب انحناءٍ متوفرٍ (انظر: لحظة الربط ). وقد تم حساب العديد من قيم K في الأدبيات من قيم K وt التي تم قياسها تجريبياً. ونلاحظ أن مثل تلك العلاقة لا تحمل سوى بعض التشوهات الصغيرة فقط، إلا أن هذا يُعَدُ بصورةٍ عامةٍ تقريباً جيداً حيث أن أغلبية طبقات الدهن (ليبيد) الثنائية لها القدرة على دعم نسبة إجهادٍ قليلةٍ قبيل تمزيقها .
يُعَّرف مصطلح "ليبيد" أو الدهون بصورةٍ واسعةٍ على أنه جزيئ عضوي ويكون أكثر قابليةٍ للزوبان في الزيوت عن المياه، إلا أن فئاتٍ معينةٍ من الدهون (الليبيدات) هي من تشكل الطبقات الثنائية. هذا ويحكم عاملين إثنين بصورةٍ أساسيةٍ ما إذا كان الليبيد سيشكل طبقةً ثنائيةً أم لا: وهما يتمثلان في القابلية للانحلال والشكل. حيث يجب في حالة الهياكل ذاتية التجمع مثل الطبقة الثنائية لتتشكل، أن تكون للدهن (الليبيد) قابلية منخفضة للزوبان في المياه، والتي يمكن وصفها كذلك على أنها تركيز المذيل الحرج . [5] وستتجمع الجزيئات فوق تركيزات المذيل الحرجة (CMC) مشكلةً هياكلٍ أضخم منها الطبقات الثنائية، المذيلات أو المذيلات المقلوبة .
ميكانيكا الليبيد ثنائي الطبقة
1018236#9
تمثل طاقة الحافي الطاقة الموجودة في كل طول وحدة لحافةٍ حرةٍ مصتلةٍ بالماء. ويمكن اعتبار هذا العمل المطلوب لإنتاج ثقب في الطبقة الثنائية لطول الوحدة L. ويتمثل مصدر تلك الطاقي في الحقيقة الكامنة أن إنتاج مثل ذلك التفاعل تكشف بعضاً من ذيول الدهون للماء، وهذا يعتبر بالأمر غير المرغوب. هذا وتعابر formula_1 عاملاً آخراً في الظاهرة الحيوية حيث أنها تنظم الخصائص ذاتية التداوي والشفاء للطبقة الثنائية إثر تعرض غشاء الخلية لانثقابٍ ميكانيكي أو تثقيبٍ كهربائيٍ . إلا أن تلك الصفة تتسم لسوء الحظ بأنه يصعب قياسها تجريبياً وكذلك حسابها. حيث أن من الصعاب الرئيسية التي تواجه عملية الحساب تتمثل في أن الخصائص التركيبية لهذه الحافة غير معلومة. مما يجعل النموذج الأمثل هو ألا تكون هناك شحنة في إتجاه الطبقة الثنائية، ومثال ذلك يعني أنه يتم الكشف عن الطول الكامل للذيل. ويُعَدُ هذا بالتعديل العالي للطاقة، ولاستقرار تلك الحافة، فمن الشائع أن يتم إعادة ترتيب بعض الدهون لمجموعاتها الرئيسية لتبرز في حدود مقوسة. مع ملاحظة أن الحد الذي يصل إليه هذا الأمر غير معلومٍ حتى وقتنا هذا، مع وجود بعض الأدلة أن كلاً من الثقوب أو المسام الكارهة للمياه (أذيلٍ مستقيمةٍ) والجاذبة للمياه (رؤوسٍ مقوسةٍ دائرياً) قد تتواجدان معاً .
ميكانيكا الليبيد ثنائي الطبقة