Membrane Hydration: The Role of Water in the Structure and Function of Biological Membranes

این کتاب در مورد اهمیت آب در تعیین ساختار، پایداری و رفتار پاسخگوی غشاهای بیولوژیکی است. آب از نظر خواص سطحی و مکانیکی ویژگی های منحصر به فردی به غشاهای لیپیدی می دهد. تجزیه و تحلیل نیروهای هیدراتاسیون، اثرات نرم کننده، هیدراتاسیون کنترل شده، تشکیل ریز دامنه های آب محدود نشان می دهد که آب یک جزء فعال در یک سیستم آب-لیپیدی است.

فصل ها سازماندهی آب را در غشای لیپیدی توصیف می کنند. فاز میانی آب، نفوذ آب، ساختار دوربرد آب در حضور غشای لیپیدی با استفاده از پراکندگی اشعه ایکس و نوترون، پلاریزاسیون عمومی، کاوشگرهای فلورسنت، طیف‌سنجی‌های ATR-FTIR و مادون قرمز نزدیک، روش‌های پیزوالکتریک، شبیه‌سازی کامپیوتری و سطح ترمودینامیک.

نفوذ، نفوذ، تنش اسمزی، پلاریزاسیون، برآمدگی، جذب، آبگریزی، نوسانات چگالی به تفصیل در لایه‌های دولایه خودآرایی بررسی می‌شوند. مطالعات روی تک لایه های لیپیدی نشان دهنده ارتباط فشار سطحی با فعالیت آب و نقش آن در برهمکنش های پپتیدی و آنزیمی است. این کتاب با بحث در مورد آنهیدروبیوز و تأثیر جایگزینی آب در میکرو دامنه ها و پیامدهای آن برای عملکرد سلول به پایان می رسد.

تعاریف جدید بین فازهای لیپیدی/آب، آب را نه تنها به عنوان یک حلال ساختاری، بلکه به عنوان واسطه ای در سیگنال دهی فعالیت متابولیک، تعدیل درج پروتئین و فعالیت آنزیمی، تحریک واکنش های نوسانی و عملکرد گیرنده های متصل به غشاء در نظر می گیرد. از آنجایی که این اثرات در سطح مولکولی رخ می‌دهند، هیدراتاسیون غشاء برای درک رفتار سیستم‌های نانو و محیط‌های محدود که شبیه سیستم‌های بیولوژیکی هستند، اساسی به نظر می‌رسد.

این بینش‌ها در مورد خواص ساختاری، ترمودینامیکی و مکانیکی آب، پایه‌ای برای پارادایم‌های جدید می‌دهد. در ساختار و عملکرد غشا برای کسانی که علاقه مند به بیوفیزیک، شیمی فیزیک، زیست شناسی، پزشکی زیستی و نانو، بیوشیمی، بیوتکنولوژی

This book is about the importance of water in determining the structure, stability and responsive behavior of biological membranes. Water confers to lipid membranes unique features in terms of surface and mechanical properties. The analysis of the hydration forces, plasticiser effects, controlled hydration, formation of microdomains of confined water suggests that water is an active constituent in a water-lipid system.

The chapters describe water organization at the lipid membrane–water interphase, the water penetration, the long range water structure in the presence of lipid membranes by means of X-ray and neutron scattering, general polarization, fluorescent probes, ATR-FTIR and near infrared spectroscopies, piezo electric methods, computer simulation and surface thermodynamics.

Permeation, percolation, osmotic stress, polarization, protrusion, sorption, hydrophobicity, density fluctuations are treated in detail in self-assembled bilayers. Studies in lipid monolayers show the correlation of surface pressure with water activity and its role in peptide and enzyme interactions. The book concludes with a discussion on anhydrobiosis and the effect of water replacement in microdomains and its consequence for cell function.

New definitions of lipid/water interphases consider water not only as a structural-making solvent but as a mediator in signalling metabolic activity, modulating protein insertion and enzymatic activity, triggering oscillatory reactions and functioning of membrane bound receptors. Since these effects occur at the molecular level, membrane hydration appears fundamental to understand the behavior of nano systems and confined environments mimicking biological systems.

These insights in structural, thermodynamical and mechanical water properties give a base for new paradigms in membrane structure and function for those interested in biophysics, physical chemistry, biology, bio and nano medicine, biochemistry,