Бимолекулярный липидный слой

Метод моделирования и получения искусственных мембран основан на получении и исследовании моно- и бимолекулярных липидных слоев, везикул, липосом и протеолипосом. Сущ ествует два основных типа искусственных мембран классические плоские и сферические мембраны различного размера. Для получения искусственных мембран используют различные фосфатиды, нейтральные глицериды, смеси липидов биологического происхождения, добавляя к ним холестерин, а-токоферол и другие минорные добавки. Потенциальная ценность искусственных мембран для исследований зависит от возможности включения в них природных белков, в особенности тех, которые обладают транспортными свойствами. Липосомы, со-стоящ ие из белков и липидов, стали получать в 60-е гг. термин протеолипосомы был введен В. П. Скулачевым. В настоящее время разработан целый ряд методов приготовления различных типов липосом и протеолипосом, а также их стандартизации по размерам, структуре, гомогенности, стабильности и другим характеристикам. Липосомы используют для доставки в клетку лекарственных и химических соединений, стабилизации ферментов в инженерной энзимологии, введения в клеточные мембраны молекул зондов, модифицирующих и моделирующих их поверхность. Большой интерес для генной инженерии и медицины представляют работы по введению в клетки при помощи липосом нуклеиновых кислот и вирусов. В липосомы включают митохондриальные компоненты и изучают на таких модельных системах процессы генерации энергии в клетках. Ультра-тонкие искусственные мембранные структуры — полислои Лен-гмюра—Бложе (ПЛБ) — применяют для получения био- и иммуносенсоров. Создаются ПЛБ с иммобилизованными ферментами и компонентами иммунологических систем. При использовании смешанных липид-белковых пленок ПЛБ получают информацию о функционировании белков и о липид-белковых взаимодействиях в мембране. Результаты изучения физических характеристик, проводимости, проницаемости и других свойств искусственных липидных мембран имеют большое зна- [c.216]

ЛИПИДНЫЙ БИСЛОЙ (бимолекулярный липидный слой), термодинамически выгодная форма ассоциации мн полярных липидов в водной среде, при к-рой молекулы липидов ориентированы таким образом, что их полярные головки обращены в сторону водной фазы и формируют две гидрофильные пов-сти, а углеводородные цепи расположены приблизительно под прямым углом к этим пов-стям и образуют между ними гидрофобную область (см рис) [c.597]

РИС 5 1. А. Бимолекулярные липидные слои и мембраны [c.339]

Подобные амфифильные молекулы в водной среде стремятся к агрегации таким образом, что липофильные участки молекул (хвосты), стремясь попасть в гидрофобную фазу, образуют сплошные неполярные области, а полярные формируют границу между гидрофобной фазой и водой. Этот процесс происходит самопроизвольно, и среди ассоциатов наиболее известны мономолеку-лярные пленки (монослои), мицеллы и бимолекулярные липидные слои. Формирование ассоциата того или иного типа определяется прежде всего соотношением размеров полярной и неполярной частей молекулы. Для фосфо- и гликолипидов, являющихся основными компонентами биомембран, термодинамически наиболее выгодно формирование бислоя или бимолекулярного липидного слоя. В бислое агрегированные молекулы липидов уложены в виде параллельных монослоев, обращенных друг к другу своими гидрофобными ра- [c.304]

Все рассмотренные методы позволяют получать черные пленки, представляющие собой липидный бислой с непременным содержанием углеводорода. Бимолекулярный липидный слой в клеточной мембране не содержит подобных растворителей. Поэтому рядом автором были предприняты попытки получения черных пленок, состоящих только из липидов В связи с этим следует отметить оригинальный метод, предложенный японскими исследователями [ 64] и получивший дальнейшее развитие в работах [ 65, 661. На поверхности воды в лэнгмюровской ванне формируют монослой ли- [c.70]

В последние годы весьма перспективной считается жидкостно-мозаичная модель структуры биологических мембран, предложенная в 1966 г. Д. Ленардом и С. Сингером, первоначальный вид которой представлен на рис. 1. Основу мембраны, согласно жидкостно-мозаичной модели, составляет двойной липидный слой. Большая часть мембранных белков имеет амфипатическую природу и образует глобулы, в которые могут включаться олигосахариды или специфические липиды с образованием гликопротеидов. Глобулы погружены в бимолекулярный липидный слой, причем некоторые из белков (интегральные) пронизывают пространство мембраны насквозь. Если представить, что мы смотрим на поверхность такой мембраны, то чередующиеся участки белков и липидов как бы создают мозаичную картину. Большая часть фосфолипидов представляет собой прерывистый двойной слой, полярные группы которого находятся в контакте с водой небольшая же их часть может жестко связываться с интегральными белками. Впо- лне возможно, что изменение фазового состояния липидного бислоя может вследствие, например, температурного фактора передаваться на интегральные белки и изменять их форму. [c.37]

Белки могут также вызывать изменения липидной фазы в бимолекулярном слое. Так, в присутствии цитохрома с выявлено [17] формирование инверсных мицеллярных структур в бимолекулярных липидных слоях, состоящих из фосфолипидов ФХ и КЛ. Этот белок ведет себя по отношению к КЛ так же, как двухвалентные катионы (см, 6.1.1). По данным этих авторов [17], цитохром с находится в инкапсулированном виде в мембране, внутри мицеллярной структуры (рис. 7,22), [c.312]

Бислой, или бимолекулярный липидный слой, представляет собой термодинамически наиболее выгодную форму ассоциации тех липидов, молекулы которых не способны образовывать в воде небольшие агрегаты мицеллярного типа. Возможность упаковки молекул в бислой, как и в случае мицелл, определяется прежде всего соотношением размеров полярной и неполярной частей молекулы (рис. 292). [c.562]

Подобные амфифильные молекулы в водной среде стремятся к агрегации таким образом, что липофильные участки молекул (хвосты), стремясь попасть в гидрофобную фазу, образуют сплошные неполярные области, а полярные формируют границу между гидрофобной фазой и водой. Этот процесс происходит самопроизвольно и среди ассоциатов наиболее известны мономолекулярные пленки (монослои), мицеллы и бимолекулярные липидные слои. Формирование ассоциата того или иного типа определяется прежде всего соотношением размеров полярной и неполярной частей молекулы. [c.30]

Для фосфо- и гликолипидов, являющихся основными компонентами биомембран, термодинамически наиболее выгодно формирование бислоя, или бимолекулярного липидного слоя. В бислое агрегированные молекулы липидов уложены в виде параллельных монослоев, обращенных друг к другу своими гидрофобными радикалами. Полярные группы липидных молекул образуют две гидрофильные поверхности, отделяющие внутреннюю углеводородную [c.30]

Сама фотосинтетическая мембрана, из которой образованы тилакоиды, состоит из бимолекулярного липидного слоя, частично или полностью пронизывающего белковые макромолекулы. Липиды находятся Б аморфном, а не в кристаллическом состоянии, как считалось ранее. [c.14]

Сторонники слоистого строения мембраны допускают ряд модификаций элементарной мембраны, в частности возможность гидрофобного взаимодействия между белками и липидами, а также возможность проникновения белка в бимолекулярный липидный слой и т. д. [c.379]

В бимолекулярном липидном слое гидрофобные цепочки молекул липидов направлены друг к другу и внутренность бислоя совершенно гидрофобна, а гидрофильные части образуют поверхности внутреннего и внешнего монослоев, открытые для разнообразного рода взаимодействий. [c.102]

В мембранах молекулы холестерина находятся практически целиком в гидрофобной части бимолекулярного липидного слоя. При этом гидроксильная группа примыкает к гидрофильным головкам фосфолипидных молекул, а молекула холестерина в целом ориентирована параллельно гидрофобным цепям фосфолипидов (см. рис. 7.8). Холестерин в значительных количествах содержится в плазматических мембранах (в некоторых клетках до 50 % от всех липидов) во внутриклеточных мембранах его гораздо меньше (см. табл. 7.1). [c.203]

Исследователи — физико-химики используют черные углеводородные пленки для изучения устойчивости и других свойств эмульсий, так как модельные пленки отражают практически все свойства жидких слоев, разделяюш их капельки воды в устойчивых обратных эмульсиях, широко распространенных в химической технологии. С позиций молекулярной физики черные углеводородные пленки представляют самостоятельный интерес как удобный инструмент для экспериментальной проверки и дальнейшего развития теорий дальнодействующего молекулярного взаимодействия в тонких слоях жидкостей и как модель жидкокристаллического состояния вещества (смектической фазы). Как модель основного структурного элемента клеточных мембран (бимолекулярного липидного слоя) черные углеводородные пленки приобрели огромную популярность при исследовании разнообразных биофизических и биохимических процесов, протекающих в биологических мембранах и в особенности при изучении индуцированного ионного транспорта. В качестве самостоятельной перспективной области исследования черных углеводородных пленок намечается направление, связанное с возможностью использования пленок и толстых слоев жидкостей, содержащих мембраноактивные ком-плексоны, для создания особого класса ионоселективных электродов. [c.3]

Первые исследования свойств устойчивых черных липидных пленок в водной среде явились хорошим экспериментальным подтверждением гипотезы Даниэлли и Дэвсона согласно которой бимолекулярный липидный слой служит основным структурным элементом биологических мембран. Уже первое сравнение свойств черных пленок и биологических мембран показало их большое сходство. Так, черные углеводородные нленки и биологические мембраны дают подобные электронно-микроскопические фотографии при наблюдении их поперечных срезов (трехслойная структура), имеют близкие значения толш ин, удельной электрической емкости, водной проницаемости и т. д. [c.167]

Сочетание в молекуле липида полярного и неполярного компонентов, т. е. дифильность, обусловливает ее амфицатические свойства и, следовательно, способность к образованию мембран. Наиболее энергетически выгодным положением для молекул липидов является формирование мономолекулярного слоя на поверхности раздела масло — вода или вода — воздух (рис. 3). При достижении определенной концентрации липида — критической концентрации мицеллобразования (ККМ) его молекулы объединяются в замкнутые агрегаты — мицеллы, в которых полярные головки обращены к воде, а гидрофобные хвосты направлены внутрь. Для большинства липидов ККМ составляет менее 1 %. При более высокой концентрации формируется бимолекулярный липидный слой (ламеллярная структура). Для ламеллярной жидкокристаллической фазы (Ь ) характерно упорядоченное расположение слоистых структур при значительной неупорядоченности ацильных цепей. Считают, что именно в этой фазе находится основная масса липидов биомембран. Ламеллярная гелевая фаза (Ър) образуется при низкой температуре теми липидами, которые формируют слоистые структуры. В этой фазе молекулы упакованы более плотно (на молекулу приходится меньшая площадь поверхности), а углеводородные цепи более упорядочены и находятся преимущественно в транс-конфигурации. Так как цепи максимально вытянуты, толщина бислоя в фазе геля выше, чем в жидкокристаллической фазе. В случае образования г)ексагональ- [c.19]

Предложено несколько гипотез структуры клейковины. По одной из них [87] гидратированная клейковина имеет структуру листа липопротеидного типа, организованную вокруг бимолекулярного слоя из фосфолипидов. Боковые неполярные цепи полипептидов составляют гидрофобные ядра. Полярные группы, ориентированные наружу, образуют с фосфолипидами солевые связи между основными группами белков и кислыми группами липидов. Ориентированный бимолекулярный липидный слой создает плоскость скольжения между двумя слоями листка, обеспечивая тем самым вязкую текучесть. [c.219]

Как видно из рис. 11.7, суммарный продольный ток через сечение аксона и окружающую среду равен нулю — в любом месте внутренние токи равны по силе и противоположны по направлению наружным. Но плотность продольного тока и продольная разность потенциалов между двумя точками внутри аксона отличны от таковых снаружи. Мембрана аксона имеет сопротивление 1000 Ом см , емкость 1 мкФ/см что соответствует бимолекулярному липидному слою толщиной в 5 нм с диэлектрической проницаемостью е = 5 и удельныл сопротивлением 2 10 Ом см. Во время генерации импульса проводимость мембраны увеличивается примерно в 10 раз. Можно моделировать электрические свойства мембраны эквивалентной схемой, показанной на рис. 11.9. Рисунок изображает лишь один элемент мембраны, и следует представить себе длинную линейную последовательность таких элементов, образующих непрерывный кабель. Сопротивление Я характеризует аксоплазму, наружный раствор имеется в большом избытке и изображается проводником без сопротивления. Натриевая и калиевая батареи и Гк определяют генерацию импульса, добавочная батарея г изображает движение других ионов, не изменяющееся при возбуждении. [c.366]

Более 50 лет назад (в 1925 г.) Гортер и Грендель экстрагировали липиды из мембран эритроцитов и приготовили из них мономолекулярную пленку на поверхности воды. Они показали, что площадь поверхности такой пленки в два раза больше площади поверхности интактных эритроцитов, и сделали вывод, что эритроциты окружены не мономолекулярным, а бимолекулярным липидным слоем (рис. 3.1, а). По значимости эту концеп- [c.66]

Элементарная мембрана построена по типу сэндвича (белок —липид— белок). Сердцевину мембраны составляет бимолекулярный липидный слой, в котором молекулы липидов ориентированы перпендикулярно поверхности мембраны. Полярные головки липидных молекул направлены наружу, в сторону водной фазы, а гидрофобные остатки жирных кислот, спиртов, альдегидов обращены внутрь бимолекулярного слоя. Липидный слой с обеих сторон прикрыт непрерывными мономоле-кулярньши слоями белков (в меньшей степени, полисахаридов). Белки, входящие в состав мембраны, находятся в растянутой по поверхности липида форме и имеют р-конформацию. Белок по обеим сторонам мембраны может быть не одинаков, что определяет ее асимметричность. Мембрана стабилизирована за счет взаимодействия ионных групп липидов и белка. [c.375]

Примерно через 20 лет Э. Гортер и Ф. Грендель попытались экстрагировать мембранные липиды. Это им удалось сделать в 1925 г. Сравнив площадь монослоя экстрагированных из эритроцитов липидов с площадью поверхности клеток, они установили, что Овертон был прав — мембрана действительно состоит из липидов, а мембрана эритроцита представляет собой бимолекулярный липидный непрерывный слой. Эти же авторы предположили, что бимолекулярный липидный слой достигает толщины 3— [c.5]

Использование различных методических подходов показывает, что одни из главных компонентов эритроцитов — гликопротеид и компонент А — имеют трансмембранное расположение. Действительно, белок чувствителен к про-назе в интактных эритроцитах. В результате гидролиза появляется новый компонент с молекулярной массой 70000Д, который является частью компонента А и обладает устойчивостью к дальнейшему действию фермента. Однако компонент А дает больше продуктов гидролиза и больше связывается с меткой в опытах с тенями эритроцитов. Все это приводит к выводу, что данный белок пронизывает мембрану в виде вилки или что молекула белка имеет вид глобулы, часть которой выше, а часть — ниже бимолекулярного липидного слоя. Аналогично была доказана и локализация в мембране главного гликопротеида с молекулярной массой ЗООООД, состоящего из 87 остатков аминокислот и 100 остатков сахара. Этот гликопротеид рассматривается как полипептид с углеводной головкой на ЫНг-конце, присоединенной к внешней поверхности мембраны. Центральная часть (а-спираль) гликопротеида проходит через мембрану и заканчивается на внутренней поверхности СООН-терминальной группой. [c.30]

В настоящее время нельзя дать полную строгую схему локализации и организации белковых компонентов в мембране. Более того, в различных мембранных структурах отдельные белки могут локализовываться по-разному. Однако выяснено, что белковые компоненты в мембранах находятся не в виде отграниченных от липидов монослоев, а более нли менее погружены в липидный матрикс. Основная масса мембранных белков локализована в межфазных областях непрерывного бимолекулярного липидного слоя. Образующиеся белок-липидные комплексы являются основой структуры и функциональной организации биологических мембран. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология