Фазовое разделение в бислоях

Фазовые переходы мембранных липидов могут быть вызваны изменением температуры среды. Значение температуры, при котором наблюдается фазовый переход, называется критической температурой фазового перехода, или разделения фаз, если различные участки мембраны вследствие гетерогенности липидного состава по-разному отвечают на изменения температуры. Ионы Са , изменение числа ненасыщенных жирнокислотных цепей мембранных фосфолипидов и некоторые другие факторы также могут индуцировать фазовые переходы в бислое. Обычно критическая температура фазовых переходов приближена к температуре тела гомойотермных животных (или к температуре среды обитания пойкилотермных животных). Таким образом, достаточно незначительного изменения условий, чтобы изменить упаковку мембраны. [c.302]

Это — неизвестный ранее механизм усиления, не похожий на те механизмы, в основе которых лежат ферментные каскады (например, аденилатциклазная система). Этот механизм также требует внешней энергии — от нее зависит длительность возбужденного состояния мембранного рецептора. По мнению Л. Д. Бергельсона, таким источником энергии в данном случае является фазовое разделение липидов в мембранном бислое. С помощью флуоресцентных аналогов глико- и фосфолипидов показано, что бислой способен воспринимать и сохранять в памяти информацию об изменении состояния мембранных белков. Этим можно объяснить сверхвысокую чувствительность биологических структур к простагландинам и другим биологически активным соединениям, при которой одна молекула лиганда при взаимодействии с мембранным рецептором может полностью перестроить характер клеточного метаболизма. [c.52]

РИС. 4.13. Схематическое изображение возможных сферических бислоев, состоящих из липидов двух разных типов. А. Однородный бислой. Б. Неравномерное распределение липидов между слоями. В. Латеральное фазовое разделение на обеих поверхностях. Г. Латеральное фазовое разделение только на внутренней поверхности. [c.220]

Биохимические исследования показали, что пограничный липидный слой регулирует также активность кальцийза-Бисимой АТР-азы из саркоплазматиче-ского ретикулума для демонстрации того, что пограничный слой иммобилизован [35], были применены спиновые метки. На основании этих исследований был сделан вывод, что пограничный слой снижает степень нарушения бислоя за счет включения белка и что пограничный слой действует как медиатор, с помощью которого фазовые переходы и фазовые разделения в липидном бислое влияют на функционирование белка. [c.125]

Благодаря неодновременности проявления этих свойств в ходе фазовых перестроек бислоя более упорядоченные области мембраны сосуществуют с уже расплавленными — наблюдается фазовое разделение (рис. 14). В этих условиях для мембраны характерно существование разного рода дефектов , индуцирующих взаимодействие белковых молекул друг с другом, встраивание в бислой соединений, повышение проницаемости для ионов и т. д. [c.35]

В двухкомпонентных смесях фосфолипидов с сильно различающимися температурами фазовых превращений переходы наблюдаются независимо, а в диапазоне температур между переходами жидкокристаллическая фаза и фаза твердого геля сосуществуют. В разделении фаз на этапе фазового перехода важная роль отводится латеральной диффузии. В более сложных смесях кооперативность перехода становится менее выраженной, и он протекает в достаточно широкой температурной зоне, поскольку холестерин, повышающий плотность упаковки молекул фосфолипидов в жидкокристаллическом бислое, сильно модифицирует мембрану температурные границы фазового перехода фосфолипида в присутствии холестерина размываются (рис. 12). [c.20]

Рис. 14. Разделение фаз в гетерогенном бислое (Л) с одновременным фазовым переходом части бислоя (5) под влиянием температуры

Следует еще раз подчеркнуть, что Са-индуцируемое фазовое разделение фосфолипидов при слиянии происходит либо в бислое, либо только в наружном монослое мембранных везикул. Это может привести к образованию дефектов структуры бислоев и к прямому контакту гидрофобных хвостов фосфолипидов с водной фазой. Нестабильность таких участков способствует слиянию везикул на этих участках. Центры нестабильности локализуются на границах твердых доменов (мицелл) в жидком бислое. Слияние индуцируется либо за счет взаимодействия липидных мицелл, либо за счет локальных изгибов бислоев, либо за счет электрического пробоя бислоев. [c.89]

Добавление ионов Са в малой концентрации в суспензию мембранных везикул вызывает агрегацию, но не слияние последних. При достижении пороговой концентрации Са + происходит изотермический фазовый переход фосфолипидов из жидкого состояния в кристаллическое и индуцируется слияние. В везикулах из смеси различных фосфолипидов надпороговые концентрации Са2+ вызывают латеральное разделение липидов,, при этом кластеры, содержащие кислые липиды, переходят в кристаллическое состояние. Ионы М повышают температуру фазового перехода фосфолипидов в меньшей степени, чем Са +. Отсюда следует, что когда Са + вызывает слияние везикул, фосфолипиды в присутствии Mg2+ остаются в жидком состоянии, и наблюдается агрегация везикул. Эти опыты указывают на то, что дестабилизация бислоев при слиянии обусловлена образованием кластеров твердых липидов в жидком бислое. [c.88]

Переход в фазу геля липидов, иммобилизованных белками, приводит к снижению активности ферментов, что выявляется на графиках Аррениуса в виде изломов кривых. Эти фазовые превращения могут привести к различным последствиям нарушить активный и пассивный транспорт метаболитов и ионов, синтез веществ, производство энергии в клетке. В некоторых типах мембран (например, Е. oli) кроме фазово-структурных переходов анулярных липидов может происходить латеральное разделение липидов в бислое, что способствует формированию трансмембранных дефектов, через которые содержимое клетки может покидать цитоплазму. В развитии дефектов в мембране важную роль играют холестерин и Са +. Холестерин следует рассматривать как термальный буфер его содержимое в мембране непосредственно определяет ширину температурного интервала фазовых переходов в липидном матриксе. [c.42]

В синтетическом бислое, содержащем смесь фосфолипидов с различной степенью насыщенности (и, следовательно, с различными температурами фазового перехода), может происходить разделение фаз при снижении температуры до точек замерзания фосфолипидные молекулы определенного типа спонтанно агрегируют внутри бислоя, образуя [c.353]

Свойства липидных молекул в бислоях сильно зависят от температуры. При достаточно низких температурах липидный слой подобен твердому телу. Липидные молекулы почти не перемещаются в плоскости мембраны, и их свойства во многих отношениях напоминают свойства углеводородных кристаллов. По мере повышения температуры часто наблюдается резкое изменение свойств бислоев, причем это может происходить при одной или нескольких температурах. Эти изменения происходят в таком узком температурном интервале, что напоминают фазовые переходы, которые наблюдаются при плавлении твердого тела. Выше температуры перехода бислой по своему поведению больше похож на жидкость. Липидные молекулы в этом случае способны быстро перемещаться в плоскости мембраны (латеральная диффузия). Температуры, при которых происходят переходы, и число этих переходов зависят от липидного состава. При высокой концентра-Щ1И ненасыщенных жирных кислот образуются более жидкие бислои, обладающие более низкими температурами переходов. Иногда Фазовые переходы сопровождаются латеральным фазовым разделением, описанным выше. Известны случаи, когда ониЪриводят к затвердеванию всей мембраны. [c.221]