ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конформационные свойства мембран из "Биофизика" Рассмотрим динамические свойства мембран. Ряд фактов-свидетельствует о высокой подвижности билипидного слоя. Липиды в мембране ведут себя подобно жидким кристаллам. Именно в жидком кристалле реализуется сочетание высокой упорядоченности с текучестью и лабильностью. [c.337] Это сочетание обеспечивает выполнение мембран 1ми их важных функций. [c.337] Жидко кристаллйческие (жидкостные) свойства мембран определяются тем, что липиды в них находятся при физиологической температуре в расплавленном состоянии. Температура плавления углеводорода тем ниже, чем больше двойных связей он содержит (этим определяется различие между животными и растительными маслами). Липиды, содержащие в углеводородных цепях двойные связи, плавятся при температурах ниже физиологических. [c.337] В плазматических мембранах млекопитающих доля таких липидов велика. [c.337] Жидкостные свойства мембран доказываются многими фактами. Подвижность мембранной структуры обнаруживается помощью парамагнитных и флуоресцентных меток, а также методом ЯМР. На рис. 10.3 показан спектр ЭПР мембраны, меченной нитроксильными метками, присоединенными к липидным хвостам . При низкой температуре липид заморожен, при высокой спектр обостряется и становится богаче, так как липид расплавлен и нитроксил приобретает быстрое анизотропное движение. [c.337] Устройство мембраны, показанное на рис. 10.2, таково, что белки как бы плавают в липидном море . Их молекулы погружены с двух сторон мембраны на разную глубину в двойной слой подвижных углеводородных хвостов липидов. Имеются белки, проходящие через всю мембрану. Значительная часть поверхности мембраны свободна от белков так, белки занимают 70 7о поверхности мембраны эритроцита и 80 7о поверхности мембраны мпкросомы. Транспорт малых ионов и молекул происходит по каналам в мембранах. В устройстве и функционировании каналов особенно существенна роль белков. Природа каналов— важная проблема физики мембран (см. 11.4). [c.338] Ряд фактов свидетельствует о конформационных переходах в лиембранах. Структурные изменения обнаруживаются при помощи флуоресцентных и парамагнитных меток, при измерении. двойного лучепреломления и рассеяния света, методом кругового дихроизма. В мембранах наблюдаются фазовые переходы — плавление липидов. Такой переход происходит вблизи О°С при нагревании мембран митохондрий и микросом от —40 °С. С помощью спин-меток в суспензии плазматических мембран, выделенных из фибробластов мыши, найдены температуры латерального разделения фаз в липидах. Для внешнего монослоя липидов такие переходы наблюдаются при 15 и 31 °С, для внутреннего — при 21 и 37 °С. [c.338] Подвижность мембранных липидов и фазовые переходы в них определяются их конформационными свойствами. Плавление липидов происходит путем поворотной изомеризации углеводородных цепей—это конформационное плавление. Насыщенные углеводороды, парафины, кристаллизуются в форме сплошных транс-ротамеров (ср. с. 65). При плавлении наряду с транс- появляются свернутые, или гош-, ротамеры. В жидких парафинах их. доля составляет около 10 /о- Это относится и к углеводородным хвостам в липидах. [c.338] На рис. 10.4 показаны изменения с температурой теплоемкости и энтальпии раствора липида — дипальмитоил-а-лецитина. Наблюдаются два фазовых перехода — при 34 °С и особенно резкий при 41 °С. Рентгенограмма при температуре ниже перехода содержит резкие дифракционные кольца, отвечающие расстоянию между цепями 0,48 нм. При температуре выше температуры перехода наблюдается диффузное кольцо, отвечающее межцеи-иому расстоянию 0,53 нм. [c.338] Конформационные изменения играют важную роль во взаимодействиях мембран с различными лигандами, что существенно для физиологии и фармакологии. [c.339] Во многих случаях реакции клеточных мембран на присоединение специфических лигандов имеют кооперативный характер Кривые ответов мембраны и клетки на возрастающую концентрацию лиганда зачастую имеют перегибы (ср. с. 199). [c.339] Так называемые колициногенные штаммы бактерий Es heri - hia oli продуцируют макромолекулярные антибиотики — коли-цины, способные убивать бактерии других, чувствительных штаммов Е. oli. При этом число молекул колицинов, нужное для убийства одной бактерии, может быть очень малым, оно может даже равняться единице. По-видимому, мембрана чувствительной клетки обладает усилительными свойствами — рецепцияс одной молекулы служит триггером, вызывая макроскопические-события в масштабе клетки. [c.339] Главная трудность при построении молекулярной теории мембранного транспорта и рецепции состоит в анализе динамического взаимодействия белков и липидов. Мембранные рецепторы— по-видимому, белки (родопсин в фоторецепторах),— связавшись с лигандом, меняют свою конформацию, что приводит к изменению глубины погружения и подвижности белков в липидном море . Причина кооперативности может лежать во взаимодействии плавающих белков при их столкновениях. Динамическая мозаичная модель может послужить основой молекулярной физики мембран. [c.340] Вернуться к основной статье