Electrical Double Layers in Biology

تعدادی از پدیده‌های ظاهراً نامرتبط در سیستم‌های بیولوژیکی (مانند تجمع بیوپلیمری، برهم‌کنش‌های سلول-سلول، انتقال یون در غشاها) از خواص ویژه سطوح باردار ناشی می‌شوند. سمپوزیومی با عنوان "لایه های دوگانه الکتریکی در زیست شناسی" که در نشست تورنتو انجمن الکتروشیمیایی، 12 تا 17 مه 1985 برگزار شد، بر ویژگی های مشترک این پدیده ها متمرکز بود. مقالات ارائه شده در آن سمپوزیوم در اینجا جمع آوری شده است و راه هایی را نشان می دهد که درک درستی از لایه های دوگانه الکتریکی می تواند یک مشکل در زیست شناسی را روشن کند. نمونه‌ای از این رویکرد را می‌توان از مقاله‌ای که من در مورد انتقال و تحریک یون ارائه کردم، مشاهده کرد، جایی که جریان یون "غیر معمول" در حین تحریک عصب در واقع انتظار می‌رود اگر اثرات لایه‌های الکتریکی دوتایی در سطوح غشایی را شامل شود. علاوه بر این، گزینش پذیری کانال های یونی در این غشاها را می توان بر این اساس بهتر درک کرد. سایر ارائه‌ها مشاهداتی مانند تغییر در فاصله بین پروتئین‌های ماهیچه‌ای در طول انقباض، فعل و انفعالات گلبول‌های قرمز برای تشکیل رولئو، خواص الکتریکی غشای سلولی جلبکی، پتانسیل‌های الکتروکینتیکی در طول جریان خون در شریان‌ها و غیره را شامل می‌شوند. نشان دهنده ارزش الکتروشیمی در مطالعه سیستم‌های بیولوژیکی است، حوزه‌ای از تحقیقات که معمولاً بیوالکتروشیمی نامیده می‌شود و زیست‌شناسان را تشویق می‌کند تا از این ایده‌ها هنگام نزدیک شدن به مسائل مرتبط استفاده کنند.

A number of apparently unrelated phenomena in biological systems (e.g., biopolymer aggregation, cell-cell interactions, ion transport across membranes) arise from the special properties of charged surfaces. A sym­ posium entitled "Electrical Double Layers in Biology", which took place at the Toronto meeting of the Electrochemical Society, 12-17 May 1985, focused on the common features of these phenomena. The papers presented at that symposium are collected here and they illustrate ways in which an under­ standing of electrical double layers can elucidate a problem in Biology. An example of this approach can be seen from the paper I presented on ion transport and excitation, where the "unusual" ion flows during nerve excitation are actually expected if one includes the effects of electrical double layers at membrane surfaces. Furthermore, the selectivity of the ion channels in these membranes can be better understood on this basis. Other presentations account for such observations as the changes in spacing between muscle proteins during contraction, the interactions of red cells to form rouleaux, the electrical properties of algal cell membranes, electrokinetic potentials during blood flow in arteries, etc. I trust that these papers will indicate the value of electrochemistry in the study of biological systems, an area of research usually called Bioelectrochemistry, and will encourage biologists to use these ideas when approaching related problems.