生物病毒形成原理二：吸附—電中和作用

討論生物病毒的形成，除了DLVO理論還需要另一個作用原理，這個作用原理就是吸附—電中和作用。什麼是吸附—電中和作用？它在病毒的形成過程中會起到什麼樣的作用？

1.吸附—電中和作用

若正、負電荷數量相同時，它們對外的作用完全抵消，這就是電中和現象。膠體粒子，如蛋白質分子，其表面會解離，表面會帶有某種電荷，會在表面形成ξ電位，然後會從溶液中吸引反號離子，以達到電荷中和。由於溶液中的反號離子具有熱運動，反號離子不會整齊地排列在蛋白質分子表面（吸附層），而是以擴散的狀態圍繞在蛋白質分子周圍，因此蛋白質分子的表面就會形成一個擴散雙電層的結構。擴散雙電層的出現就是電中和作用的結果。

但是，膠體粒子通過電中和作用吸引的粒子並不僅僅只有反號離子，它還能吸附帶異號電荷的膠體粒子。在膠體溶液中常常會出現這樣的現象，往膠體溶液中加入少量解離帶異號電荷的膠體粒子，會導致原溶液中的膠體粒子快速聚沉。其作用原理是帶異號電荷的膠體粒子與原溶液中的膠體粒子異電相吸，中和了原膠體粒子表面的部分電荷，使原膠體粒子從溶液吸引的反離子數量減少。吸引的反離子數量減少了，擴散雙電層的厚度就會變薄，原膠體粒子間的靜電斥力就會減小，原膠體粒子就會因引力作用而快速聚沉。

膠體粒子對帶異號電荷的膠體粒子有很強的吸附作用，這種通過異電吸引，互相結合，中和自身所帶電荷的現象稱為吸附—電中和作用。這種作用會導致膠體粒子表面解離減弱，從溶液中吸引的反離子數量減少，使膠體粒子表面擴散雙電層變薄，使膠體粒子間的靜電斥力減小，導致膠體粒子間更容易結合聚集。

2.吸附—架橋機理

在膠體溶液中加入鏈狀高分子物質，鏈狀高分子與溶液中的膠體粒子吸附結合，並將膠體粒子串連在一起的現象稱為吸附—架橋機理。

如果加入溶液中的鏈狀高分子解離所帶電荷與膠體粒子所帶電荷相反，鏈狀高分子就會通過異電相吸作用與膠體粒子互相結合，會電中和膠體粒子表面所帶電荷，使膠體粒子更容易互相結合產生聚沉。

3.生物學中的吸附—電中和現象與吸附—架橋現象

生物大分子中，蛋白質分子基本上是以顆粒狀存在，而核酸分子與多糖分子大多是以鏈狀存在。那麼，它們之間會不會出現吸附—電中和現象與吸附—架橋現象？

上圖

1是鏈狀DNA纏繞在組蛋白八聚體上形成的核小體結構

2是鏈狀DNA將核小體串連在一起形成念珠狀的染色質結構

DNA鏈在細胞中強烈解離而帶負電荷，而組蛋白八聚體表面解離帶正電荷。DNA鏈通過異電相吸而纏繞在組蛋白八聚體上形成核小體結構。組蛋白八聚體所帶正電荷與DNA鏈所帶負電荷會互相中和，所以最終導致核小體表面所帶電荷大大地減少。核小體的形成就是一種吸附—電中和現象。

鏈狀DNA分子將核小體互相串連在一起而形成了染色質，這就是一種吸附—架橋現象。

簡單的生物病毒由一個長鏈核酸分子和蛋白質外殼構成。複雜的生物病毒還會含有糖類與脂類。生物病毒在宿主細胞會有一個重新裝配的過程，而這個裝配過程最開始是核酸分子與部分外殼蛋白質分子結合。核酸分子，無論是DNA分子還是RNA分子，它們在細胞中都會解離帶負電荷，而病毒外殼蛋白一般解離帶正電荷，所以最初病毒核酸分子與外殼蛋白質分子的結合也是一種吸附—電中和作用。

參考文獻《乳狀液科學與技術基礎》、《細胞生物學》、《礦井水微絮體形成的分形特徵及其在過濾中的應用研究》