Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

елем размещают перед ячейкой таким образом, чтобы свет от осветителя под некоторым углом отражался от мембраны и попадал в объектив микроскопа.

Раствор фосфолипнда наносят на отверстие в тефло-новом стаканчике при помощи стеклянной пипетки с отоРис. 108. Типичная циклическая вольт-ампериая кривая БЛМ (а) и эквивалентная электрическая схема бислоя (б):

/ — ток; V — напряжение; Д„ — сопротивление; С„ — емкость

J IJk. и

а

гнутым носиком. На кончике пипетки, погруженном в раствор электролита, выдувают пузырек, который подводят к отверстию. Оно затягивается толстой липидной мембраной, которая через 2—3 с после нанесения дает интерференционную картину. После полного почернения мембраны измеряют ее сопротивление и емкость.

Для. одновременного измерения сопротивления и емкости бислоя используется метод циклических вольт-амперных кривых. Развертку напряжения подают в виде пилообразного сигнала с блока развертки генератора, а циклические вольт-амперные кривые, получаемые в диапазоне поляризации от —50 мВ до +50 мВ, фиксируют на двух-коордииатном самописце. Типичная вольт-амперная кривая приведена на рис. 108. Для ее анализа бислойную мембрану представляют в виде параллельно соединенных емкости и сопротивления (рис. 108, б). В любой момент при изменении напряжения ток, протекающий через мембрану (/), описывается уравнением

dU U

7 = См^г+^Г> <68>

где См, Rft — емкость и сопротивление мембраны; U — задаваемое на мембране напряжение.

Емкость мембраны определяется по разности прямого

(/) и обратного (/) токов:

(69)

а сопротивление мембраны — по наклону прямолинейных участков вольт-амперной кривой:

dU

Ru = (70)

После снятия вольт-амперной кривой БЛМ в наружный компартмент ячейки вводят раствор поверхностно-активного вещества, например додецилсульфата натрия, чтобы его концентрация в электролите не превышала 10-5 М. Затем снимают вольт-амперную кривую мембраны, модифицированной детергентом, и рассчитывают ее проводимость и емкость. Исследуется влияние концентрации додецилсульфата натрия на электрические параметры БЛМ. Результаты представляют в виде графиков: сопротивление мембраны — концентрация додецилсульфата натрия и емкость мембраны — концентрация додецилсульфата натрия.

Контрольные вопросы

1. Какие механизмы лежат в основе образования плоской бимолекулярной липидной мембраны? 2. Какую информацию несет вольт-амперная характеристика БЛМ? 3. Чем объясняются изменения сопротивления и емкости БЛМ под влиянием додецилсульфата натрия?

3.20. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИПОСОМ

Как было указано в 3.19, плоские бимолекулярные мембраны чаще всего получают из липидов, находящихся в органическом растворителе. Некоторая часть растворителя включается в бислойную мембрану, которая из-за этого отличается по своим свойствам от бимолекулярного слоя биологических мембран. Этот недостаток исключается приготовлением плоских БЛМ без использования растворителя (см. 2.4) или использованием липосом.

Липосомы — весьма распространенная модель биологических мембран. Они известны уже около 20 лет — с тех пор как впервые было обнаружено, что при механическом воздействии на водные дисперсии фосфолипидов образуются сферические пузырьки. Это образования, представляющие собой двойные мембраны, в которых молекулы фосфолипнда обращены полярными частями в водный раствор.

Обычно размер липосом колеблется от нескольких десятков нанометров для маленьких липосом до нескольких сотен нанометров или даже до микрометра для крупных мультиламеллярных липосом. Липосомы являются прекрасными экспериментальными моделями природных биологических мембран. Они позволяют изучать многие свойства природных мембран, которые в первую очередь связаны с состоянием и составом фосфолипидной фазы.

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. Еще одно важное свойство мембран, которое прекрасно моделируют липосомы,— проницаемость для различных соединений. Если в природных мембранах проницаемость может регулироваться присутствием большого числа встроенных в мембрану белковых молекул, то на липосомальной мембране можно изучать проницаемость самого липидного бислоя для различных соединений и при различных условиях.

Проницаемость липосомальной мембраны зависит от ее фазового состояния и особенно велика вблизи температуры фазового перехода липосом, когда молекулы в мембране обладают максимальной неупорядоченностью.

К настоящему времени разработано несколько способов получения липосом, каждый из которых позволяет получить не только липосомы самых разных размеров и с различным количеством концентрических бислоев, но и включать в них самые разнообразные химические соединения и даже биологические макромолекулы.

Липосомы получают как из природных, так и из синтетических фосфолипидов. Как правило, в исходную смесь вводят дополнительно некоторое количество холестерина (иногда до 40%), который придает мембранам дополнительную прочность.

Один из самых первых методов получения липосом — воздействие ультразвука на систему фосфолипид — водная среда. Органический раствор фосфолипидов выпаривают до получения тонкой липидной пленки, которую затем заливают водным буферным раствором или раствором, содержащим соединение, которое предполагают включить в липосомы. После обработки ультразвуком образуется почти прозрачная, слегка опалесцирующая суспензия липосом.

Разработаны и другие способы получения липосом: метод с использованием детергентов, удаление которых производится либо при помощи диализа, либо при помощи гель-фильтрации на се

страница 99
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(19.10.2019)