Липидные везикулы

Рис. 3.12. Воссоздание везикулярных липид-белковых систем. Кружочки — молекулы белка, воротца — молекулы липида, а — путем обработки ультразвуком водной суспензии мембранного белка и липида образуются липидные везикулы, содержащие в бислое белок б — воссоздание липид-белковых везикул в водном растворе липида и белка, стабилизированном детергентом (черные кружочки с хвостиком — молекулы детергента) детергент удаляют диализом в — тот же процесс, но удаление детергента осуществляют гель-хроматографией.

Оказалось, что главной трудностью при разработке молекулярных каталитических систем для осуществления реакции (1) является необходимость подавления обратной реакции рекомбинации D++A- D + A, которая, будучи простым и сильно экзотермическим процессом, обычно протекает намного быстрее, чем сложные каталитические реакции (2) и (3). Рекомбинацию эту удается подавить, осуществляя реакцию (1) в молекулярных структурно организованных системах типа липидных везикул, в которых частицы D и А [а значит, и образующиеся в ходе реакции (1) частицы D+ и А ] пространственно разобщены. Интересно, что именно таким способом достигается высокая эффективность разделения зарядов и в природном фотосинтезе. [c.262]

Искусственные липидные системы делятся на везикулярные и планарные (рис. 3.3). Методы исследований, основанные на использовании искусственных липидных везикул, экспериментально проще и требуют менее дорогой аппаратуры, но обычно они дают меньше информации, чем планарные системы. Во многих случаях они используются как компромисс или как предварительный этап на пути воссоздания планарной мембранной системы, а данные, полученные с их помощью, носят скорее [c.84]

Как мы уже говорили, ферменты, ответственные за синтез фосфолипидов, располагаются на цитоплазматической стороне везикул эндоплазматического ретикулума. По мере синтеза фосфолипидов происходит их самосборка с образованием термодинамически стабильных бимолекулярных слоев, которые включаются в мембрану везикул. Липидные везикулы, происходящие от эндоплазматического ретикулума, по-видимому, перемещаются к аппарату Гольджи, фрагменты которого в свою очередь сливаются с плазматической мембраной. Мембраны аппарата Г ольджи и везикул эндоплазматического ретикулума асимметричны в поперечном направлении как по фосфолипидам, так и по белкам, и эта асимметрия сохраняется до слияния с плазматической мембраной. Внутренняя поверхность везикулярных мембран оказывается с наружной стороны плазматической мембраны, а цитоплазматическая остается на ее цитоплазматической стороне (рис. 42.10). Поскольку поперечная асимметрия в мембранах везикул, происходящих из эндоплазматического ретикулума, существует еще до слияния с плазматической мембраной, основной проблемой сборки мембран становится вопрос о том, каким образом интегральные белки асимметрично включаются в липидный бислой эндоплазматического ретикулума. [c.135]

Липосомы — это замкнутые би- или многослойные липидные везикулы (размером от 25-40 до 100 нм и более), близкие по некоторым характеристикам к природным биологическим мембранам. Они не токсичны и не дают побочных реакций. Для образования липосом обычно используют лецитин (фосфатидилхолин) и холестерин в соотношении 1 1. Липосомы могут формироваться и из других липидных и дополнительных компонентов. [c.466]

Различие заключается лишь в том, что мыльная пленка образуется на границе раздела с воздухом, а липидный бислой - в воде. Не удивительно поэтому, что часто липидные везикулы -липосомы - широко используются с целью моделирования мембранных свойств живой клетки. В настоящее время выяснено, что механическая прочность живой клетки наряду с липидным бислоем обеспечивается системой белковых микротрубочек и сетью мембранных белков. Однако это не умаляет роли самих липидных пор и связанного с ними механизма дестабилизации мембран, особенно в тех случаях, когда система микротрубочек отсутствует или не развита. [c.49]

Как известно из теории упругости, энергия изгиба мала по-сравнению с энергией растяжения тонкой оболочки (клеточной мембраны). Поэтому, если данная оболочка допускает деформации без растяжения или сжатия нейтральной поверхности, именно деформации изгиба и будут реально осуществляться при воздействии на нее произвольных внешних сил. Например, в процессе обезвоживания первоначально сферической клетки форма-ее мембраны не будет оставаться сферической, поскольку тогда мембрана в целом должна была бы сильно сжаться. Ей энергетически выгоднее принимать такие формы, при которых знак средней кривизны в разных частях мембраны становится разным, а площадь нейтральной поверхности мембранного бислоя остается такой же, как в исходном, недеформированном состоянии. Изгиб мембраны при осмотическом обезвоживании липидной везикулы или клетки является физической причиной сепарации мембранных компонентов. Так, в тех точках мембраны, где по абсолютной величине кривизна мембраны больше, преимущественно скапливаются компоненты с меньшим модулем растяжения — сжатия (в предположении, что недеформированному состоянию соответствует плоский бислой), ибо это, очевидно,, приводит к уменьшению свободной энергии изгиба мембраны. [c.41]

Согласно современным данным осмотический механизм образования трансмембранных дефектов в липидных везикулах связан с неустойчивостью липидного бислоя, возникающей при из- [c.45]

Изучение липидных везикул. Было показано, что время полуобмена липидов между наружным и внутренним слоями очень велико и не может иметь физиологического значения. [c.173]

В. Р. Бишоп и Р. М. Бели в 1984 г. нашли в микросомных мембранах печени крыс переносчик для водорастворимых короткоцепочечных фосфолипидов. Транспорт этих липидов не регистрировался в клетках крови и липидных везикулах, а в микросомах был-весьма чувствителен к действию протеолитических ферментов и. [c.173]

Стопка Гольджи ориентирована в клетке строго определенным образом и имеет две функционально различные поверхности. На одном конце стопки цистерны специализированы для приема везикул, содержащих вновь синтезированные гликопротеины. Это так называемая цыс-поверхность стопки. В ходе синтеза на внешней поверхности эндоплазматического ретикулума белок либо проникает внутрь просвета сети ретикулума, либо встраивается в его мембрану. Этот процесс зависит от типа белка. После того, как сборка белка закончена, часть мембраны эндоплазматического ретикулума с вновь синтезированными белками выпячивается, образует везикулу, которая транспортируется к цыс-поверхности аппарата Гольджи и сливается с ней (см. рис. 63). Это первый этап транспорта белка через систему аппарата Гольджи. Белок, претерпевая ряд превращений, начинает движение к транс-по-верхности аппарата Гольджи и затем покидает его в составе липидной везикулы. [c.178]

Для отделения иммобилизованного фермента от свободного липидные везикулы пропускали через колонку с сефарозой 4В-С1, уравновешенной трис-буфером. Фракции, содержащие липосомы, идентифицировали по поглощению (или мутности) при 280 нм, а для обнаружения фракций, содержащих свободную щелочную фосфатазу, измеряли ферментативную активность по расщеплению п-нитрофенилфосфата, регистрируя поглощение при 410 нм. Активность фермента, заключенного в липосомы, не проявлялась, пока везикулы не разрушали добавлением детергента, например бриджа-58 (1 мл/л). [c.124]

Несмотря на значительный прогресс фундаментальной и прикладной науки в создании новых лекарственных препаратов и технологий их производства, в медицине остаются актуальные и нерешенные проблемы направленной доставки лекарства непосредственно в патологический очаг организма больного токсичности и побочного действия, продолжительности действия и устойчивости препарата в физиологических условиях. Установлено, что лекарственные препараты, применяемые в обычных формах, ограниченно и медленно преодолевают барьер клеточных биологических мембран многие препараты, после введения, довольно быстро подвергаются деструкции под воздействием различных защитных систем организма, что сводит к минимуму необходимый терапевтический эффект. Эти факторы нередко затрудняют или делают невозможным медицинское применение ряда высокоактивных соединений и препаратов на их основе. В настоящее время при поиске природных и синтетических органических веществ со специфической биологической активностью, необходимой для конструирования новых лекарственных средств, все большое внимание исследователей привлекают подходы, основанные на придании препаратам способности к биоспецифическому направленному транспорту через клеточные мембраны и концентрированию в клетках-мишенях. Один из таких подходов основан на использовании липидных везикул нанодиапазона, получивших название липосомы, в качестве средства для направленной внутриклеточной транспортировки лекарственных субстанций при этом существенно понижается токсичность препарата (в сравнении со степенью токсичности препарата в обычной форме). [c.10]

Липосомы — капельки жидкости, окруженные искусственной мембраной искусственные липидные везикулы (см. везикулы). [c.497]

За поведением липидов в двух монослоях мембраны можно проследить, введя в отдельные молекулы в качестве метки нитро-ксильную группу, являющуюся стабильным органическим свободным радикалом (рис. 6-2). Такие спин-меченые липиды можно изучать методом электронного парамагнитного спинового резонанса (ЭПР) непосредственно в живых клетках. Перед тем как ввести спин-меченые липиды в мембраны клеток, смесь меченых и немеченых фосфолипидов обрабатывают ультразвуком с целью получения маленьких липидных везикул. При добавлении последних к суспензии целых клеток в определенных условиях везикулы сливаются с клетками, перенося меченые лиганды в их плазматическую мембрану. [c.49]

Б. Если в состав липидных везикул ввести АТР-синтетазу и бактерио [c.78]

Глицин внутри липидных везикул [c.207]

Липосомы—искусственно создаваемые липидные везикулы (пузырьки), состоящие из одного или нескольких фосфолипидных бислоев, разделенных водной фазой. Диаметр липосом может калебаться от 25 до 10000 нм. [c.406]

Лри этом предполагается, что липидная везикула (липосо-ма) в водном растворе термодинамически более стабильна, чем единичная липидная молекула или плоская пленка таких молекул. При ультразвуковой обработке или при удалении детергента возникающая везикула захватывает молекулы белка, если они гидрофобны и поэтому находятся в термодинамически невыгодном окружении. У гидрофобных белков имеются две возможности стабилизации либо посредством агрегации друг с другом, либо путем включения в липидную фазу. Если экспериментатору повезет, то происходит последнее. В самое последнее время удалось приготовить большие (- 50 мкм в диаметре) везикулы, которые можно изучать электрофизиологическими методами с помощью введения в них микроэлектродов или даже методом подключения клемм [31]. [c.86]

Более полная информация о механизме транспорта Са + получена в ходе экспериментов по реконструкции высокоочищен-ная АТРаза успешно встроена в искусственные липидные везикулы, которые затем активно захватывают ионы кальция. В данном случае здесь, как и во всех экспериментах по реконструкции, главная цель состоит в воспроизведении биологических условий путем использования биохимически охарактеризованных компонентов и, следовательно, постепенного воссоздания молекулярного процесса. Исключая и добавляя отдельные части биологической системы, стало возможным идентифицировать компоненты биологической мембраны, обусловливающие данную функцию. Ракер и др. [10] показали, что протеолипид, ассоциированный с белковой молекулой 100 ООО), является необходимым участником ионного транспорта, но не гидролиза АТР,, [c.179]

Во многих случаях вместо плоских БЛМ применяются сферические образования, называемые липосо-мами или липидными везикулами (рис. 93). Эти крошечные шарики диаметром в несколько десятков нанометров заполнены водным раствором и окружены бислойной пленкой. Обычно липосомы получают при озвучивании (обработке ультразвуком) водной суспензии липидов. На таких маленьких частицах невозможно прямое электрохимическое измерение. Мембранный потенциал измеряется лишь косвенно с помощью растворимых в мембране ионов (например, путем введения катиона тетрафенилфосфония). В состоянии равновесия распределение этого иона между внутренним объемом липосом и окружающим раствором соответствует потенциалу Нернста. Поскольку общую концентрацию такого зондирующего иона и его концентрацию во внешнем растворе легко измерить, уравнение (3.1) позволяет определить мембранный потенциал. В плоской БЛМ содержится слишком мало вещества, поэтому ее невозможно исследовать методами молекулярной спектроскопии. Однако эти методы вполне применимы к достаточно кон-центрированным суспензиям липосом. Так, для применения ЭПР (тест на присутствие вещества с неспаренным электроном) спинмеченое вещество вводится в состав [c.219]

Изучение критического состояния липидного бислоя раскрывает биологический смысл этого явления. Считается, что на начальных этапах эволюции клеточных структур формировались липидные везикулы, мембраны которых, как это следует из рассмотренного выше, способны были обеспечивать такие важные функции клетки, как проницаемость и генерацию мембранных потенциалов ионной природы. Однако чистые липидные пленки хрупки, и их стабильность в сильной степени зависит от внешних условий. Для предотвращения разрушения липидного бислоя в состоянии стресса в клетке и выработалась система стабилизации. Во-первых, жирнокислотные радикалы, входящие в соотав молекулы природного фосфолипида, как правило, различаются по насыщенности один радикал представлен насыщенной жирной кислотой, второй — ненасыщенной. Это обеспечивает жидкостное состояние липидного бислоя во всем диапазоне физиологических температур, поскольку область фазового перехода таких липидов находится ниже О °С. Во-вторых, в большинстве мембран содержится холестерин, который, как известно, резко расширяет температурный диапазон фазового перехода, а при его эквимолярном содержании в количестве по отношению к фосфолипидам — даже исключает такой переход. В-третьих, образованию насыщенных продуктов в результате перекисного окисления препятствует набор мембранных антиоксидантов. И, наконец, специальные ферменты — фосфолипазы — способны полностью изменить фосфолипидный портрет мембраны, модифицируя как жирнокиолотные радикалы (фосфолипаза А), так и полярные головки (фосфолипаза Д). Совершенно очевидно, что нарушение какого-либо из указанных элементов этой системы стабилизации может разрушить биологическую мембрану, что может привести клетку в состояние патологии. [c.36]

Г) Переключения С1-канала между тремя состояниями с проводимостями О, 14 и 28 пСм. Канал, выделенный из электрического органа угря Torpedo, был реконструирован в липидную везикулу. Полагают, что этот канал содержит две параллельные поры. [c.148]

Известно, что химический потенциал слабо зависит от давления. Поэтому для слабых растворов при изотермических условиях равенство химических потенциалов соответствует равенству концентраций растворенных вне и внутри клетки веществ, проникающих через клеточную мембрану. Выравнивание концентраций какого-либо из растворенных веществ вне и внутри клетки, отражающее стремление системы возвратиться к состоянию термодинамического равновесия, может происходить различными путями. Если суммарное содержание растворенных внутри клетки веществ ниже, чем снаружи, то концентращ111 могут стать равными либо за счет осмотического удаления ч-асти воды из клеток, либо за счет проникновения определенного количества растворенных веществ снаружи внутрь клеток. Обычна растворитель (вода) проникает через мембраны клеток или липидных везикул значительно быстрее, чем молекулы других веществ. Поэтому при переносе клетки (везикулы) из изотонического в гипертонический раствор объем клетки в начале экспозиции уменьшается до значения - оЛл/ло (где Л л — разность осмотического давления между внутри- и внеклеточным растворами, яо — осмотическое давление криоконсерванта), так что [c.35]

Каковы существующие представления о механизме гемолиза эритроцитов или лизиса липидных везикул в процессе растяжения их мембран (например, при оводнении клеток на стадии ЕР) В гипотонических средах или в результате постгипертонического гемолиза, как правило, не происходит разрыва мембран эритроцитов. При определенной степени набухания в их мембранах образуются мелкие поры, через которые гемоглобин может диффундировать из клеток наружу без разрыва клеточной мембраны (В. С. Маркин, 1985). В результате этого явления образуются тени эритроцитов — сферические мембраны, заполненные таким же раствором, как и внеклеточная среда. [c.39]

Важное значение для криоустойчивости липидных везикул и клеток может иметь и явление латерального перераспределения мембранных компонентов под влиянием деформации мембран. Хотя любое отклонение состава мембраны от однородного, очевидно, приводит к возрастанию ее энтропии, оно может оказаться энергетически выгодным, если влечет за собой уменьшение свободной энергии деформации мембраны. Так, площадь липидных монослоев может увеличиться за счет сепарации мембран- [c.40]

Некоторые криобиологи (Дж. Моррис, Дж. МакГраф, 1984) считают, что в процессе сильного обезвоживания клеток или ли-посом от мембран могут отшнуровываться небольшие липидные везикулы, и, таким образом, свободная энергия деформации мембраны понижается. При этом площадь мембран также уменьшается. При экспонировании первоначально обезвоженных клеток в изотонической среде нарушается барьерно-транспортная функция клеточных мембран, так как восстановление объема в этом случае приводит к значительному растяжению потерявшей часть материала мембраны. [c.41]

Каждая цистерна имеет свой биохимический состав, определенный набор ферментов, поэтому трудно представить механизм, изменяющий этот состав цистерн в ходе их перемещения. Альтернативная гипотеза предполагает, что цистерны не передвигаются, а транспортируемые белки переносятся из цистерны в цистерну с помощью липидных везикул, отпочковывающихся от цистерн с ii - TopoHbi и сливающихся с последующими цистернами, постепенно перемещаясь к транс-стороне аппарата Гольджи, то есть вагоны-цистерны остаются неподвижны, а белки-пассажиры перепрыгивают из вагона в вагон, причем в каждом вагоне их переодевают в новые одежды, встречают по одежде и направляют в то место, где их ждут . [c.183]

Фосфолипидные везикулы, обладая поверхностной активностью, способны концентрироваться на поверхности воды, при этом разрушается их везикулярная структура и процесс в конце концов завершается образованием монослоя, пригодного для получения из него плоских липидных мембран по методу М. Монтала (см. 2.4). Липидные везикулы как модель биологических мембран в структурном отношении наиболее близки к естественным мембранам. При выделении из тканевых гомогенатов последние тоже приобретают замкнутую форму, но по многим другим показателям липосомы лишь упрощенно отражают процессы, происходящие в нативных мембранах. Однако поверхностно-активные свойства обоих типов мембранных структур не должны отличаться чрезмерно. [c.278]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология