Фосфолипиды подвижность в бислое

В последнее время в биофизических исследованиях широко используются спинмеченные жирные кислоты и синтезированные на их основе фосфолипиды (например,. зонд в на рис. 46). Молекулы этих соединений встраиваются в липидный бислой наравне с молекулами составляющих его фосфолипидов подвижность метки характеризует поэтому подвижность соответствующего участка средней фосфолипидной молекулы в данном бислое. Можно синтезировать метки, прикрепленные к разным участкам углеводородной цепи или к полярной головке фосфолипида, и тогда по форме сигнала ЭПР оценивать подвижность соответствующих частей фосфолипидной молекулы. Одной из количественных характеристик подвижности при этом может служить так называемый параметр упорядоченности (5), который показывает, во сколько раз вращение молекулы вокруг ее продольной оси (которая приблизительно перпендикулярна плоскости мембраны) быстрее вращения спинмеченного участка молекулы вокруг оси, лежащей в плоскости мембраны. Для плотно упакованных бислоев 5 велико, а при снижении вязкости мембран 5 уменьшается, поскольку углеводородные цепи получают возможность не только вращаться вместе со всей молекулой вокруг ее длинной оси, но и скручиваться. Использование зондов с различным положением спиновой метки позволило показать, что подвижность жирнокислотных цепей- возрастает ближе к концу цепи, т. е. к центру липидного бислоя. [c.118]

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]

Участки цепей мембранных белков, проходящие сквозь фосфолипидный бислой, имеют структуру а-спирали с диаметром 4.6 А. Шаг спирали составляет 5.4 А, так что для преодоления толщины фосфолипидного бислоя в 65—70 А требуется 13—14 витков. Однако это очень приблизительная оценка, так как бислой — динамичная структура. Подвижные фосфолипиды активно подстраиваются к а-спиралям, оптимизируя гидрофобные взаимодействия своих ацильных Фупп с гидрофобными группами пептидных цепей (Dumas et al,, 1999), Длина углеводородной цепи (для разных жирных кислот количество атомов углерода в ней варьирует от 12 до 20) должна соответствовать длине гидрофобного участка [c.118]

К группе естественных модификаторов, изменяющих липидный состав мембран в нативной клетке, относятся липид переносящие белки, ферменты обмена фосфолипидов — фосфолипазы, диметилазы и др., а также системы обмена холестерина. Вследствие их деятельности осуществляются выраженное изменение содержания лизоформ отдельных липидов, накопление в бислое жирных кислот, обладающих детергентным действием, изменение соотношения фосфатидилхолин/фосфатидилэтаноламин и фосфолипиды/холестерин. Все эти факторы управляют микро-вязкостью мембраны и оказывают влияние на подвижность ее компонентов, [c.157]

Необходимо отметить, что кроме сегрегирующего холестерин проявляет и другое важное влияние на структуру и физические свойства липидного бислоя. Встраивание холестерина в фосфолипидный бислой вызывает как нарушение квазикристал-лической упаковки цепей, так и уменьшение подвижности цепей. Эти эффекты холестерина называют, соответственно, разжижающим и конденсирующим . При температуре, превышающей точку фазового перехода фосфолипида, холестерин уменьшает подвижность углеводородных цепей. При добавлении холестерина площадь молекулы лецитина уменьшается с 0,96 до 0,56 нм . Вот почему высокое содержание холестерина характерно для миелина и плазматических мембран, тогда как внутриклеточные мембраны содержат его в небольших количествах. В плотных миелиновых мембранах фосфолипиды и холестерин содержатся в отношении 1 1, а в менее плотных митохондриальных мембранах это отношение равно 3 1 или 8 1. Этот уплотняющий эффект холестерина максимален в районе цен-фального участка жирнокислотных радикалов и ослабевает в направлении концевых метильных фупп. При температуре ниже точки фазового перехода фосфолипидов холестерин разжижает углеводородную область бислоя. [c.107]

Следовательно, динамическое состояние бислоя с высокой подвижностью его компонентов определяется одновременно несколькими факторами. С одной стороны, это вращательная подвижность отдельных молекул фосфолипидов. Затем, это транс-гош-ротаые-ризация углеводородных цепей. Вблизи метильного конца она осуществляется для каждой молекулы независимо, но с приближением к полярной голове и возрастанием плотности упаковки (особенно начиная с 9-го углеродного атома, ближе которого к поверхности бислоя почти не встречается цыс-двойных связей) транс-гош-ротамеризация может осуществляться только для нескольких цепей одновременно. При этом упаковка бислоя нарушается много меньше, если в каждой цепи происходят одновременно два гош-поворота и образуется кинк. Синхронные транс-гош-превращения могут быть представлены как движение кинков вдоль цепи. Вместе с этим движением через бислой возможно проникновение молекул гидрофильных веществ. [c.33]

К группе модификаторов, изменяющих липидный состав мембран, относятся липидпереносящие белки, ферменты обмена фосфолипидов — фосфолипазы, метилазы и пр., а также системы обмена холестерина. Вследствие их деятельности осуществляется выраженное изменение содержания лизоформ отдельных липидов, накопление в бислое жирных кислот, обладающих детергентным действием, изменение отношения фосфатидилхолин фосфатидилэтаноламии или фосфолипидов к холестерину. Все эти факторы, как отмечалось ранее, управляют микровязкостью мембраны и подвижностью ее компонентов. Изменение микровязкости оказывается существенным не только для состояния внутримембранных структур, но и для взаимодействия мембран друг с другом. Так, агрегации тромбоцитов среди прочих факторов предшествуют активация фосфолипазы и накопление лизофосфолипидов, облегчающее межмембранные контакты. [c.86]

Эти три первичных модифицирующих эффекта активных форм кислорода и липидных радикалов обусловливают многообразные проявления перекисного окисления как на уровне молекулярной и ультраструктурной организации биомембран, так и в отношении их функциональных характеристик. Наиболее типичными из них являются ограничение молекулярной подвижности фосфолипидов и появление перекисных кластеров в липидном бислое, уменьшение количества жидких липидов в микроокружении мембранных белков и нарушение липид-белковых взаимодействий, устранение характерной для нативных мембран трансбислойной асимметрии липидов, уменьшение толщины гидрофобной зоны мембран и усиление трансмембранной миграции интегральных белков, появление каналов проницаемости для ионов, снижение каталитической активности и термостабильности мембранных белков, снижение электрической прочности мембран (уменьшение потенциала пробоя), их дезинтеграция и фрагментация. Эти проявления патологии мембран, вызываемые липопереокислением, разберем подробнее на примере саркоплазматического ретикулума миоцитов. [c.193]

В процессе везикуляризации большую роль играет слияние контактирующих гомологичных мембран. Предполагают, что на этой стадии активируется Са-зависимая фосфолипаза Аг плазмалеммы. Лпзоформы фосфолипидов, возникшие при активации фермента, образуют мелкие сферические мицеллы, дестабилизирующие липидный бислой. В этих участках мембрана становится более подвижной и лабильной, доступной для слияния (см. гл. 4). Для образования замкнутой эндосомы вновь необходима стабильность бислоя и активация ацилтрансфераз фосфолипидов. [c.25]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология