В биологических системах двойной слой — это поверхность, на которой контактируют две разные фазы вещества. Биологические двойные слои очень похожи на свои межфазные аналоги, но имеют несколько заметных отличий.
Поверхность биологических клеток несет множество различных типов химических групп , каждая из которых имеет различную константу диссоциации , что приводит к тому, что они имеют различные электрические заряды при физиологическом pH . Это указывает на то, что биоповерхности химически неоднородны . Эта биоспецифическая особенность характерна для всех биоповерхностей, включая белки , макромолекулы и биологические клетки .
У некоторых организмов клетки покрыты слоем гликокаликса , который можно смоделировать как слой полиэлектролита с распределенным по объему электрическим зарядом. [ необходимо разъяснение ] Это означает, что понятие поверхностного заряда относится к определенным плоским поверхностям. Это не относится; вместо этого поверхность ячейки представляет собой слой полиэлектролита конечной толщины с объемным зарядом. В состоянии равновесия взаимосвязь между этими слоями полиэлектролита и объемом жидкости называется равновесием Доннана . Объемный заряд полиэлектролита создает уравновешенный электрический потенциал, известный как потенциал Доннана . [1] Часть потенциала Доннана расположена внутри слоя полиэлектролита, а другая часть связана с внешним двойным слоем, расположенным в дисперсионной среде .
Другая особенность заключается в том, что клетки не находятся в равновесии с объемом жидкости. Между живыми клетками и жидкостью происходит постоянный ионный обмен . Следовательно, существует разница в электрических потенциалах между внутренней частью клетки и объемом жидкости, известная как трансмембранный потенциал . [2] Этот неравновесный потенциал влияет на структуру двойного слоя. [3] [4] [5] [6]