纤维负载膜的机械模型
摘要：纤维负载膜的一种整体力学模型被提出，并且呈现与植物细胞壁中纤维有序性和定向相关的代表性预测。该模型描述了刚性纤维在任意曲面流体膜上的向列液晶自组装。流体膜的力学性质由Helfrich弯曲-扭转模型描述，纤维的自组装由二维Landau-de Gennes四极Q张量序参量模型描述，纤维-膜相互作用（受到2D Maier-Saupe模型对曲面的推广启发）包括竞争的曲面亲合（寻求曲率）和曲面疏水（避免曲率）效应。自由能分析揭示了三个纤维定向区域：（a）沿主曲率方向，（b）沿副曲率方向，（c）远离主曲率方向，根据竞争的曲面亲合和曲面疏水作用。导出的形状方程（法向应力平衡）现在包括曲率-向列序参量贡献，具有弯曲和扭转修正。形状和向列序方程的整合提供了一个完整的模型，其解描述了耦合的膜形状/纤维定向状态。应用于植物细胞壁相关的圆柱膜表明，生长会降低纤维序参量并将纤维的方向从轴向移向方位角方向，最终导致纯膜所预测的应力状态。当曲面疏水和曲面亲合相互作用的比例在圆柱体半径范围内时，预设模型预测了圆柱形植物细胞壁中普遍存在的54.7°纤维纤维定向。
作者：Y.K.Murugesan, A.D.Rey
论文ID：0906.4266
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2009-06-24