Липиды латеральная диффузия

Высокая подвижность липидных молекул обусловливает латеральную (боковую) диффузию. Латеральная диффузия - это хаотическое тепловое перемеш ение молекул липидов и белков в плоскости мембраны. При латеральной диффузии рядом расположенные молекулы липидов скачком меняются местами и вследствие таких последовательных перескоков из одного места в другое молекула перемещ ается вдоль поверхности мембраны. Среднее квадратичное перемещ ение молекул при диффузии за время t можно оценить по формуле Эйнштейна [c.21]

В мембране, где представлены разные классы липидов, переход фазы осуществляется в широком интервале температуры, в котором одновременно существуют области, где молекулы находятся в состоянии геля, а другие — в состоянии жидкого кристалла. Этот фазовый раздел обусловлен быстротой латеральной диффузии (в плоскости бимолекулярного слоя) липидов в жидкостно-кристаллическом состоянии. [c.310]

Диффузионное перемещение молекул липидов вдоль слоя, обычно называемое латеральной диффузией, также совершается достаточно быстро. Коэффициент латеральной диффузии П спин-меченых и флуоресцентных фосфолипидных зондов во многих искусственных и биологических мембранах составляет 10 -10 см /с (табл. XV.4). Среднеквадратичное расстояние, которое молекула проходит вдоль [c.23]

Высокая подвижность липидов в мембранах приводит к хаотическому тепловому перемещению молекул липидов и белков в плоскости мембраны, называемому латеральной диффузией. Этот процесс можно представить себе как скачкообразный последовательный обмен местами молекул фосфолипидов в мембране. Между частотой таких перескоков г" (с" ), площадью А, занимаемой молекулой фосфолипида на мембране, и средним расстоянием 7, которое проходит молекула за время t, существуют такие соотношения [c.120]

Текучесть мембраны сильно влияет на ее функционирование. При увеличении текучести мембрана становится более проницаемой для воды и других малых гидрофильных молекул, растет скорость латеральной диффузии интегральных белков. Если активный центр интегрального белка, осуществляющий некую функцию, располагается исключительно в гидрофильной его части, то изменение текучести липидов, вероятно, не скажется слишком сильно на активности белка. Но если белок выполняет транспортную функцию и транспортный компонент пересекает мембрану, то изменения свойств липидной фазы могут привести к значительному изменению скорости транспорта. Превосходным примером является зависимость функционирования инсулинового рецептора от текучести мембран (гл. 51). Когда концентрация ненасыщенных жирных кислот в мембране растет (при культивировании клеток в среде, богатой этими соединениями), увеличивается теку- [c.134]

Липиды, входящие в состав мембранного бислоя, не закреплены жестко, а непрерывно меняются местами. Перемещения липидных молекул бывают двух типов 1) в пределах своего монослоя (латеральная диффузия) и 2) путем перестановки двух липидных молекул, противостоящих друг другу в двух монослоях ( флип-флоп ). При латеральной диффузии молекулы липидов претерпевают миллионы перестановок в секунду, а скорость ее составляет 5—10 мкм/с. Перестановки молекул липидов из одного монослоя в другой происходят значительно реже, но могут ускоряться мембранными белками. [c.14]

Строгая организованность липидного слоя мембраны не лишает его большой динамичности, которая возникает из-за передвижения липидных молекул в пределах мембраны, т.е. за счет интрамолекулярных движений липидов в пределах бислоя. Известно по крайней мере четыре типа интрамолекулярных движений липидов в пределах мембраны латеральная диффузия, вращательная диффузия, вертикальные колебания и упоминавшийся выше так называемый флип-флоп. [c.103]

Легко вычислить, что при D = 6 х 10 см /с молекула липида за 1 с перемещается по мембране на расстояние порядка 5000 нм, т. е. может обежать всю плазматическую мембрану таких клеток, как эритроцит, Е. соИ и др. Скорость латеральной диффузии существенно зависит от липидного состава мембран и температуры. Так, холестерин, добавленный к яичному лецитину в количестве 30-50 моль, снижает скорость латеральной диффузии более чем в два раза. Энергия активации латеральной диффузии в липосомах из яичного лецитина и мембранах саркоплазматического ретикулума при комнатных температурах составляет 29-46 кДж/моль. При температурах ниже точки плавления углеводородных цепей липида константа латеральной диффузии снижается примерно на порядок и более. [c.24]

Динамичность мембран. Липидный бислой представляет собой жидкость, в которой отдельные молекулы липидов способны быстро диффундировать в пределах своего монослоя. Отдельные молекулы мембранных липидов и белков способны свободно перемещаться в мембране, т.е. они сохраняют способность к диффузии. Так, молекулы липидов с высокой скоростью перемещаются в плоскости мембраны латеральная диффузия) на расстояние 2 мкм (длина клетки) за 1 секунду. Они легко меняются местами со своими соседями в пределах одного монослоя примерно 10 раз в секунду. Молекулы белков, так же как и липидов, способны к латеральной диффузии, однако, скорость их диффузии в несколько раз ниже, чем молекул липидов. Перемещение мембранных белков в латеральной плоскости может быть ограничено вследствие притяжения между функционально связанными белками и образования кластеров, что в конечном итоге приводит к их мозаичному распределению в липидном слое. [c.36]

Константы латеральной диффузии липидов в искусственных и природных мембранах [c.23]

Латеральная подвижность белков также существенно ниже, чем липидов. Коэффициенты латеральной диффузии белков в природных мембранах при комнатных температурах обычно находятся в пределах 10 °-10 см /с (табл. XV.5). [c.24]

Аксиальное вращение липидных молекул происходит очень быстро с частотой порядка 10 -10 "S тогда как латеральная диффузия осуществляется гораздо медленнее. Тем не менее при среднем коэф, латеральной диффузии липидов ок. 10 см -с , измеренном для мн. М.б., липидной молекуле потребуется всего 1 с, чтобы промигрировать от одного конца клетки до другого. Очень медленно протекает в липидном бислое флип-флоп. Обычно полупериод флип-флопа составляет величины порядка неск. часов или даже дней. Однако в нек-рых мембранах скорость флип-флопа м. б. значительно выше (полупериод 1-2 мин), что объясняется участием определенных интегральных белков в переносе липидных молекул через мембрану. [c.30]

Рассчитанные по формуле Эйнштейна коэффициенты латеральной диффузии для липидов = 6 10 м / с, для белков = 10 м / с. [c.22]

Для большинства липидов скорость латеральной диффузии [c.103]

Ответьте на вопрос почему поперечная диффузия липидов в мембране — гораздо более медленный процесс, чем латеральная диффузия [c.100]

ЛАТЕРАЛЬНАЯ ДИФФУЗИЯ ЛИПИДОВ И БЕЛКОВ [c.120]

Особенно детально изучены жидкокристаллические свойства, фоторецепторных мембран, содержащих белок родопсин ( 14.7). Одна молекула родопсина в мембране приходится на 60—90 молекул липидов, из которых 807о содержат ненасыщенную жирную кислоту. Методом вспышечной фотометрии установлено, что молекула родопсина быстро вращается вокруг оси, перпендикулярной к плоскости мембраны. Время такой вращательной диффузии 20 мкс при 20 °С. Изучение выцветания родопсина на свету методом микроспектрофотометрии показало, что в мембране происходит трансляционная латеральная диффузия родопсина. Коэффициент диффузии равен (3.5 1,5) 10 см с , что соответствует вязкости от 0,1 до 0,4 П. Близкое значение имеет вязкость мембран клеток млекопитающих, определенная по трансляционной диффузии, и мембран митохондрий и нервных аксонов. ТакиА образом, вязкость мембран на два или три порядка выше вязкости воды и соответствует вязкости растительного масла. Известны и более вязкие мембраны. [c.337]

Наличие холестерина в мембранах уменьшает подвижность цепей жирных кислот, снижает возможность латеральной диффузии липидов и белков и поэтому может влиять на функции мембранных белков. [c.97]

Внутримол. динамика мембранных белков изучена меньше, чем липидов. Известно лишь, что боковые заместители на тех участках полипептидной цепи, к-рые погружены в липидный бислой, в значит, мере иммобилизованы. Мн. мембранные белки способны легко диффундировать вдоль мембраны и обладают довольно высокой вращат. подвижностью. Но даже в случае самых подвижных белков измеряемые коэф. диффузии примерно на порядок ниже, чем для липидных молекул. Времена вращат. релаксации для интегральных белков лежат в диапазоне от 20 до 500 мкс, а коэф. латеральной диффузии (вдоль бислоя) варьирует от 7-10 до 10 см -с . [c.30]

Тот факт, что протеины и липиды асимметрично распределены и ориентированы в биомембранах, оказывает большое влияние на перенос вещества. Как протеины, так и липиды сохраняют свою односторонность, т. е. для них не характерны перестановки флип-флоп в бислое. Однако протеины способны участвовать в латеральном движении в пределах своего монослоя. Такая облегченная латеральная диффузия, вероятно, связана с гидрофобной природой мембранных протеинов (по сравнению с водорастворимыми протеинами), которая, в свою очередь, приводит к относительно слабым взаимодействиям. Латеральная диффузия также обусловлена наличием дефектных структур, которые становятся особенно заметными вблизи температуры фазового перехода. Установлено, что асимметрия протеинов возникает в процессе биосинтеза. Протеины, которые находятся на внешней поверхности клетки (экзопротеины), как правило, содержат углеводы, а протеины, которые находятся на внутренней (цитоплазматической) поверхности клеточных мембран (эндопротеины), их не содержат. Углеводороды, по всей вероятности, стабилизируют или блокируют экзопротеины, и по ним также можно опознавать поверхность клетки. Большая часть протеинов располагается на внутренней, а не на внешней поверхности бислоя. [c.326]

Оказалось, что с уменьшением ж снижались как коэффициент латеральной диффузии белков, так и доля мобильной их фракции это изменение соответствовало предсказаниям теории перколяции — имело порог. Экспериментально определенные критические показатели хорошо совпадали с теоретическими. Рассмотрим это на следующих примерах. Известно, что белки способны к латеральной диффузии лишь в областях мембраны, занятых жидкими (жидкокристаллическими) липидами, следовательно, перколяционный кластер должен представлять собой кластер жидких липидов. Предположим, что в освещаемом участке клетки радиусом со [см. уравнение (XXVI.3.8)] находится перколяцяонный кластер. Восстановление флуоресценции после [c.269]

Существенным для понимания всех аспектов переноса электронов в мембранах, а также сопряженных с ним процессов является вращательная и латеральная диффузия не только подвижных переносчиков, но и отдельных комплексов и их агрегатов. Подвижность комплексов приводит к тому, что теряет смысл понятие единой структурной электронтранспортной цепи, так как стехиометрия взаимодействия комплексов определена лишь в среднем и может меняться при изменении внешних условий. Если регулируемая условиями внешней среды латеральная асимметрия в распределении комплексов переносчиков достаточно хорошо установлена для фотосинтетического аппарата высших растений, то, несомненно, аналогичные процессы регулирования пространственной обособленности отдельных реакций могут происходить и у фотосинтезрфующих бактерий и митохондрий. Динамическая организация электронного транспорта, проявляющаяся в процессах агрегации— дезагрегации как отдельных переносчиков электронов с комплексами, так и самих комплексов, приводит к быстрому и высокоэффективному переносу электронов (внутри комплексов), увеличивает надежность функционирования цепи переноса электронов, обеспечивая возможность замены вышедших из строя элементов, а также их встраивание в процессе б иогенеза и, кроме того, обеспечивает возможность эффективных способов регуляции транспорта электронов за счет изменения степени агрегации комплексов, их пространственной обособленности и взаимного положения в мембране. Асимметричная латеральная и трансмембранная организация комплексов в мембране может направленно регулироваться такими факторами, как липидный состав мембраны, соотношение липид/белок, микровязкость, энзиматическая модификация белков, ионный состав среды и др. [c.286]

Динамическая структура липидного бислоя наиболее полно изучена на примере искусственных бислойных везикул. Эти исследования показали, что молекула фосфолипида как целое может вращаться вокруг своей продольной оси и имеет достаточно высокую подвижность в слое с коэффициентами латеральной диффузии 10 —10 см /с. Полярные головки образуют на поверхности короткоживу-щие (10 —10 с) кластеры из 20—30 молекул, в результате чего могут возникать временные дефекты в структуре бислоя. Диффузия молекул воды через липидный бислой возможна при их попадании в эти свободные объемы между гидрофобными хвостами липидов. Молекулы фосфолипидов, находясь в бислое, могут осуществлять перескок из одного слоя в другой (флип—флоп). Однако в искусственных бислойных мембранах это происходит сравнительно редко из-за энергетической невыгодности переноса полярной головки через гидрофобный слой (Оеепеп, 1981). Только селективное взаимодействие с интефальными белками природных мембран может обеспечить быстрый переход фосфолипида из одного слоя в другой. Например, из печени быка был выделен белок, селективно взаимодействующий с ФХ и транспортирующий его с внешней стороны мембраны на внутреннюю, из искусственных везикул в плазматическую мембрану. После гидролиза этого комплекса был [c.110]

Метод ЯМР основан на резонансном поглощении в сильном внешнем магнитном поле энергии электромагнитного радиочастотного поля системой атомных ядер, обладающих магнитным моментом. Он позволяет получать сведения о подвижности молекул липидов биомембран, об упаковке фосфолипидных молекул в бислое, используется для регистрации изменений значения pH в частицах малого размера (искусственные мембраны, митохондрии), изучать процессы латеральной диффузии липидов и трансбислойного движения ( флип-флоп -переходы) молекул. [c.205]

При переходе в жидко-кристаллическое состояние имеет место несколько одновременных событий возрастает подвижность полярных фупп липидов, увеличивается вращательная подвижность жирнокислотных радикалов относительно С—С-связей, увеличивается скорость латеральной диффузии. Это приводит к изменению геомефических размеров бислоя из-за латерального расширения площади, занимаемой каждой молекулой липида. Например, площадь, занимаемая 2С]5-фосфати-дилхолином, меняется от 0,49 до 0,58 нм , среднее расстояние между цепями увеличивается от 0,49 до 0,52 нм, а толщина углеводородного скелета уменьшается почти на 0,5 нм, т.е. латеральное расширение компенсируется утончением слоя. Гидрофобный объем мембраны увеличивается примерно на 1,5%. [c.106]

Одна из функций липидов в мембране — придание белкам через межмолекулярные взаимодействия оптимальной конформации для функциональной активности (каталитической, транспортной, иммунологической). Липиды могут непосредственно участвовать в катализе. Липидный бислой определяет размещение белков, создает условия для их латерального перемещения и через фазовые переходы выполняет регуляторные функции. Жидкостность липидов влияет как на вращательную, так и диффузную свободу интегральных белков и их способность подвергаться конформационным изменениям. Вращательная и латеральная диффузия белков является отчасти следствием латерального движения мембранных липидов. Широкий спектр липидных молекул делает возможным широкое разнообразие специфических взаимодействий с мембранными белками. [c.108]

Другой пул липидов, удаленных от белков и подвергающихся быстрой латеральной диффузии, характерной для билипидного слоя, не пронизанного белком, составляет около 80%. Действие этих липидов на мембранные белки аналогично растворяющему эффекту воды на свойства растворимого белка. [c.109]

Среди различных фракций воды основную роль играет мембраносвязанная и, очевидно, межбислойная фракции, которые контролируют латеральную диффузию гидратированных полярных групп липидов и белков, ионную проницаемость и работу мембраносвязанных ферментов. Тот факт, что в сравнительно узком интервале температур (0-=--35°С) происходит [c.22]

В последнее время значительное внимание привлекают исследования передвижения липидных молекул в пределах мембраны. Имеется, по крайней мере, четыре интрамолекулярных движения липидов в бислое латеральная диффузия — движение в плоскости бислоя, вращательная диффузия вокруг продольной оси молекул, ртцкальные колебания липидных молекул, переход липидных молекул из одного монослоя в другой (флип-флоп). Эти движения делают бимолекулярный слой липидов необычайно динамичным. Методами ЭПР и ЯМР показано, что переход фосфолипидных молекул из одного монослоя в другой протекает очень медленно. На все типы молекулярных движений липидных молекул сильное влияние оказывает состоя+1ие, в котором в данный момент находятся липиды бислоя, т. е. фазовые переходы липидов, переход их из гелеобразного в жидкокристаллическое состояние. [c.82]

Для нормальной активности белков требуется жидкообраз-ное состоянЦе мембранных тиавдов. Жидкий липидный матрикс служит растворителем для интегральных мембранных белков. Жидкостность липидов определяет как вращательную, так и диффузионную свободу этих белков и их способность подвергаться конформационным функциональным изменениям. Вращательная и латеральная диффузии белков являются простым следствием латерального движения мембранных липидов. [c.87]

Другой пул липидов, удаленных от белков и подвергающихся быстрой латеральной диффузии, характерной для липидного бислоя непронизанного белком, составляет 80%. Эффект этих липидов, оказываемый на белки, аналогичен растворяющему эффекту воды на свойства растворимого белка. Поэтому изменения в липидной среде должны изменять свойства липид-раст-воримого белка таким же образом, как изменения в ионной силе и других свойствах водного раствора меняют активность водно-растйоримого белка. [c.87]

Молекулы липидов очень легко обмениваются местами и соседними молекулами в одном монослое, но очень редко мигрируют из одного монослоя в другой. Латеральная диффузия в плоскости одного монослоя происходит очень быстро каждая молекула обменивается местом с соседней со скоростью 10 раз в секунду, тогда как обмен молекул между монослоями двойного слоя по флип-флоп механизму происходит менее чем раз в две недели. При появлении лизофосфатов, диольных фосфолипидов и окисленных липидов скорость флип-флопового обмена значительно повышается. [c.39]

Важной характеристикой природных мембран является степень подвижности их липидных компонентов. Липосо-мальные мембраны также представляют собой динамические образования, т. е. молекулы липидов способны к латеральной диффузии (перемещению в пределах монослоя) и к изменению ориентации их относительно друг друга. Таким образом, на липосомах можно изучать, каким образом определенные компоненты природных мембран располагаются и ориентируются относительно друг друга. [c.286]

Молекулы липидов в мембране способны к латеральной диффузии (жидкостность мембран). Скорость латеральной диффузии зависит от микровязкости мембран, которая в свою очередь зависит от относительного содержания насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Плотность упаковки, а следовательно, и микровязкость меньше при преобла- [c.97]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология