Спин-меченые бислои

Температура перехода бислоев часто может быть достаточно четкой. Однако тщательные исследования показали, что, как и в случае кристаллов с примесями, плавление начинается, по. существу, задолго до Ти Так, более высокая растворимость парамагнитного 2,2,6,6-тетра-метилпиперидин-1-оксида в жидких участках бислоя по сравнению с твердыми позволяет изучать процесс пла вления бислоев путем нагревания мембраны непосредственно в ЭПР-апектрометре по изменению растворимости этого спин-меченого соединения (дополнение 5-Б). Для дипальмитоилфосфатидилхолина (лецитина) величина Тг равна 40,5° С, [c.343]

Как показали исследования на липосомах и ориентированных мультислоях с помощью спин-меченых препаратов [142], участок углеводородной цепи лецитина от полярной группы до Gg имеет структуру жесткого стержня , у более дальних участков углеводородной цени повышается вероятность изгибов и соответственно увеличивается подвижность ее концов. Вероятно, такой градиент подвижности цепей имеет место и в черной пленке. Тогда распре-деление плотности молекул растворителя в ней должно быть таким, что они сосредоточатся в основном в центре бислоя. [c.122]

Резкое уширение этих полос при температуре ниже Tt обусловлено потерей подвижности углеводородных цепей (дополнение 5-А). Аналогичные выводы были сделаны при исследовании спин-меченых бислоев, содержащих ковалентно связанные стабильные свободные радикалы, неспаренные электроны которых можно обнаружить методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР, ом. дополнение 5-Б). [c.343]

Гипотеза была проверена на бислоях из лецитина яйца. Для этой цели были синтезированы различные спин-меченные фосфолипиды (рис. 25.27). Различие состояло в том, что спиновая метка была присоединена к разным частям алифатических цепей фосфолипидов. [c.472]

Синтезирован ряд спин-меченных фосфолипидов (4) с нитроксидной группировкой в различных положениях одной из алкильных цепей фосфатидилхолина. Введение таких спин-меченных молекул в бислои позволяет следить за поведением различных областей этих бислоев с помощью ЭПР. Этот метод позволяет различать два других типа движения молекул помимо быстрого вращения вокруг продольной оси [17]. Во-первых, вся молекула липида прецессирует вокруг перпендикуляра к поверхности бислоя как жесткий стержень с точкой заякоривания на этой поверхности. Амплитуда такого движения зависит от того, в каком состояния (гелеобразном или жидкокристаллическом) находится липид, из которого состоит слой, а также от наличия других мембранных компонентов так, например, наличие холестерина снижает амплитуду прецессионного движения [11]. Во-вторых, наблюдается движение сегментов жирнокислотных цепей вокруг углерод-углерод-ных простых связей за счет быстрых переходов между гош- и транс-конформациями такое движение может накапливаться вдоль цепи, т. е. терминальная метильная группа в центре бислоя может быть более подвижна, чем метиленовые группы, примыкающие к [c.116]

Высокая интенсивность поступательного движения молекул, образуюш их слой, вдоль слоя еще ничего не говорит об интенсивности их движения в поперечном направлении, т. е. о тех временах, которые характеризуют переход молекул из одного мономо-лекулярного слоя в другой, близлежащий. Впервые измерение методом спинового зонда скорости переориентации молекул фосфолипида с их одновременным переходом с одного слоя на другой было проведено в работе [129]. Измерение скорости переориентации спин-меченых молекул липида производилось для радикала AXVI на липидных бислоях, образующих липосомы, с помощью восстанавливающего агента — аскорбиновой кислоты, добавляемой периодически с внешней стороны липосом (см. раздел III.5). Наблюдение за уменьшением интенсивности сигнала, происходящим после каждого добавления восстановителя, показало, что диффузия молекул лецитина поперек слоя происходит очень медленно (со временем полуперехода, равным приблизительно 6,5 час для 30° С). Таким образом, интенсивность движения молекул, составляющих бислой в поперечном направлении к бислою, на много порядков ниже, чем интенсивность их движения вдоль слоя, что и отличает, в частности, жидкокристаллические слои от тонких слоев жидкости. [c.176]

Изучение -пбдвижности спин-меченых молекул лецитина в мембранах подтверждает этот вывод. Так, в работе [170], при исследовании обменного уширения спектров ЭПР молекул спин-меченого лецитина III, включенных в липидные области мембран саркоплазматического ретикулума, обнаружено, что коэффициент поступательной диффузии этого зонда, измеренный при 37° С, составляет 6-10" смУсек, что близко к значениям для коэффициентов поступательной диффузии того же зонда вдоль липидного слоя, приведенным в разделе IV.3. К тому же скорость перехода спин-меченых молекул фосфолипида с одной стороны биологической мембраны на другую, как и в жидкокристаллических липидных бислоях, оказалась на много порядков меньше скорости поступательной диффузии молекул фосфолипида на то же рассто-ние [175]. [c.178]

В ТО-е гг. первым исследованием упаковки липидов вблизи мембранного белка в небольпаих временных интервалах (< 10 с) было определение подвижности спин-меченной жирной кислоты в реконструированной системе цитохромоксидаза — эндогенные митохондриальные фосфолипиды методом ЭПР. В дальнейшем подобные эксперименты проводились с использованием цито-хромоксидазы и цитохрома и липидных бислоев, содержаш их грамицидин А, а также мембраны микросом печени крысы, эритроцитов, вирусов Синдбис и везикулярного стоматита. Было показано, что значительная часть липидов в этих мембранах иммобилизована за счет белок-липидных взаимодействий. Количество иммобилизованных липидов при температурах 20—40 °С составляет примерно 0,2 мг на 1 мг белка (47 молекул фосфолипидов на белковый комплекс) цитохромоксидазы, что соответствует приблизительно одному слою липидов вокруг белковой глобулы. Примерно такое же количество (45—90) молекул иммобилизуется за счет взаимодействия с Са -АТФазой саркоплазматического ре-тикулума. Понижение температуры может приводить к возрастанию количества иммобилизованных липидов в 2—3 раза. [c.59]

Существование ассоциатов фосфолипидных молекул с однородно наклоненными цепями, организованными более упорядоченно, чем их окружение (кластеров), было предсказано Б. Мак-Фарлан-дом и Г. Мак-Коннелом. В 1971 г. наличие таких ассоциатов с временем жизни 10 с было показано в экспериментах со спин-мечеными жирными кислотами, включаемыми в лецитиновые бислои. [c.34]

ЭПР-спектроскопия позволяет измерять плотность упаковки бислоя. Спин-меченые жирные кислоты, содержащие нитроксиль-ную группировку на разном расстоянии от полярной СООН-группы, встраиваясь в бислой, ориентируются в поперечном направлении. Вид ЭПР-спектра этих зондов зависит от глубины погруже-. ния внутрь бислоя радикала с неспаренным электроном (рис. 27). Использование набора таких зондов позволяет оценить скорость вращательной подвижности и, соответственно, подвижность жирнокислотных цепей на разной глубине бислоя. [c.70]

Более точную оценку скорости латеральной диффузии можно получить с помощью другого подхода, основанного на применении спин-меченных молекул ФХ, Для этого спин-меченные липидные молекулы вводят в какое-то одно место бислоя (рис. 25.20И ) Эти молекулы, диффундируя в его плоскости, через некоторое время распределяются равномерно по всему бислою (рис. 25.20, , В). Когда меченые молекулы сконцентрированы в одном месте бислоя, между ними возникают сильные обменные спиновые взаимодействия. Они порождают довольно размытый широкий спектр ЭПР. По мере того как молекулы в процессе диффузии расходятся, обменные спиновые взаимодействия уменьшаются и возникает совершенно иной спектр. Наконец, устанавливается равномерное распределение, и мы опять получаем знакомый спектр нитроксидного радикала с тремя максимумами. [c.469]

На рис. 25.21 приведены данные, полученные этим методом. Два набора спектров были сняты через разное время после начала латеральной диффузии спин-меченного ФХ (который первоначально был сконцентрирован в одном месте) в бислоях, состоящих из дигид-ростеркулоилфосфатидилхолина. Спектры, расположенные слева, были получены, когда силовые линии приложенного поля были перпендикулярны (90°) плоскости бислоя спектры, расположенные справа, были получены в случае, когда приложенное поле было параллельно (0°) плоскости бислоя. В каждый данный момент времени спектры для двух направлений поля различаются. Этот результат показывает, что спин-меченные молекулы имеют предпочтительную анизотропную ориентацию. В начале эксперимента (/ = 0) меченые молекулы ФХ сконцентрированы в одном месте, и наблюдается широкий спектр. В ходе диффузии начинают проявляться три линии, и через 40—50 часов становятся четко различимы все особенности спектров невзаимодействующих молекул. [c.469]

Структура бимолекулярного слоя в жидкокристаллическом состоянии сильно зависит от так называемого параметра порядка 5. Спин-меченые эксперименты показали, что параметр порядка 5 непрерывно уменьшается от полярной области к концу цепочки, подтверждая, что структура бислоя организована в области полярных групп и дисорганизована внутри. Параметр порядка S постоянен почти для всей длины углеводородной цепочки, но резко уменьш ен у трех последних углеродных атомов. Такое существование градиента подвижности свидетельствует о том, что углеводородные цепи упакованы наиболее плотно в области, примыкающей к глицериновым остаткам липидных молекул, и менее плотно — в центральной области бислоя. В результате плотность упаковки цепей в районе глицериновых остатков оказывается на 2% больше, чем в районе концевых метильных групп. [c.84]

Радиус этой молекулы 3,08-10 " см и коэффициент диффузии 7,37 10 см /с. Среднее расстояние за 1 мкс составит 1,72-10""см за 1 мс-5,42 10 " см и за 1 с - 1,72-10 см. Первоначальное снижение амплитуды парамагнитного резонансного спектра обусловлено восстановлением спин-меченных фосфатидилхоли-нов в наружном слое бислоя. Аскорбат в условиях опыта не проходит через мембрану и потому не восстанавливает фосфолипиды внутреннего слоя. Медленное затухание остаточного спектра объясняется восстановлением фосфолипидов, поперечно диффундировавщих в наружный слой. [c.228]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология