Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из фазового поведения )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Поперечный разрез структур, которые могут быть образованы фосфолипидами в водных растворах.

Полиморфизм в биофизике - это способность липидов объединяться различными способами, давая начало структурам разной формы, известным как «фазы». Это может быть сфера из липидных молекул ( мицелл ), пары слоев, которые обращены друг к другу (ламеллярная фаза, наблюдаемая в биологических системах как липидный бислой ), трубчатое расположение ( гексагональное ) или различные кубические фазы (Fd 3 m, Im 3 m, Ia 3 m, Pn 3 m и Pm 3 m являются открытыми на данный момент). Также наблюдались более сложные агрегаты, такие как ромбоэдрические ,тетрагональная и ромбическая фазы.

Он составляет важную часть текущих академических исследований в области биофизики мембран (полиморфизм), биохимии (биологическое воздействие) и органической химии (синтез).

Определение топологии липидной системы возможно с помощью ряда методов, наиболее надежным из которых является дифракция рентгеновских лучей . При этом используется пучок рентгеновских лучей, которые рассеиваются образцом, образуя дифракционную картину в виде набора колец. Отношение расстояний этих колец от центральной точки указывает, какая фаза (фазы) присутствует.

На структурную фазу агрегации влияет соотношение присутствующих липидов, температура, гидратация, давление и ионная сила (и тип).

Гексагональные фазы [ править ]

Основная статья: Гексагональная фаза

При липидном полиморфизме, если коэффициент упаковки [ требуется уточнение ] липидов больше или меньше единицы, липидные мембраны могут образовывать две отдельные гексагональные фазы или неламеллярные фазы, в которых формируются длинные трубчатые агрегаты в зависимости от среды, в которой находится липид. введен.

Гексагональная фаза I (H I ) [ править ]

Эта фаза предпочтительна в растворах моющего средства в воде и имеет коэффициент заполнения менее единицы. Популяция мицелл в смеси моющее средство / вода не может неограниченно увеличиваться при увеличении отношения детергента к воде. В присутствии небольшого количества воды липиды, которые обычно образуют мицеллы, будут образовывать более крупные агрегаты в форме мицеллярных канальцев, чтобы удовлетворить требованиям гидрофобного эффекта. Эти агрегаты можно рассматривать как слитые вместе мицеллы. Эти трубки имеют группы полярных головок, обращенные наружу, и гидрофобные углеводородные цепи, обращенные внутрь. Эта фаза наблюдается только в уникальных специализированных условиях и, скорее всего, не имеет отношения к биологическим мембранам.

Гексагональная II фаза (H II ) [ править ]

Молекулы липидов в пакете фазы HII обратно пропорциональны упаковке, наблюдаемой в гексагональной фазе I, описанной выше. Эта фаза имеет полярные головные группы внутри и гидрофобные углеводородные хвосты снаружи в растворе. Коэффициент упаковки для этой фазы больше единицы [1], что является синонимом упаковки обратного конуса.

Формируются расширенные массивы длинных трубок (как в гексагональной фазе I), но из-за способа упаковки полярных головных групп трубки принимают форму водных каналов. Эти массивы могут складываться вместе, как трубы. Такой способ упаковки может оставить конечную гидрофобную поверхность, контактирующую с водой на внешней стороне массива. Однако энергетически выгодная упаковка, по-видимому, стабилизирует эту фазу в целом. Также возможно, что внешний монослой липидов покрывает поверхность набора пробирок для защиты гидрофобной поверхности от взаимодействия с водной фазой.

Предполагается, что эта фаза образована липидами в растворе, чтобы компенсировать гидрофобный эффект. Плотная упаковка головных липидных групп снижает их контакт с водной фазой. Это, в свою очередь, уменьшает количество упорядоченных, но несвязанных молекул воды. Наиболее распространенные липиды, образующие эту фазу, включают фосфатидилэтаноламин (ПЭ), когда он имеет ненасыщенные углеводородные цепи. Дифосфатидилглицерин (DPG, иначе известный как кардиолипин) в присутствии кальция также способен образовывать эту фазу.

Методы обнаружения [ править ]

Есть несколько методов, используемых для определения того, какая фаза присутствует при нарушениях липидов. Эти возмущения включают изменения pH, изменения температуры, изменения давления, изменения объема и т. Д.

Наиболее распространенным методом, используемым для изучения присутствия фосфолипидной фазы, является ядерный магнитный резонанс фосфора (31P ЯМР). В этом методе наблюдаются разные и уникальные картины дифракции порошка для ламеллярной, гексагональной и изотропной фаз. Другие методы, которые используются и предлагают окончательные доказательства существования ламеллярных и гексагональных фаз, включают электронную микроскопию замерзания-разрушения, дифракцию рентгеновских лучей , дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК) и ядерный магнитный резонанс дейтерия (2H ЯМР).

Инвертированная гексагональная фаза H-II (H), инвертированная сферическая мицеллярная фаза (M), ламеллярная липосомная фаза (le) структуры в выдержанных на холодах водных дисперсиях общего липидного экстракта тилакоидных мембран шпината, исследованные путем отрицательного окрашивания (2% фосфорновольфрамовая кислота) просвечивающая электронная микроскопия.

Кроме того, просвечивающая электронная микроскопия с отрицательным окрашиванием была показана как полезный инструмент для изучения фазового поведения липидного бислоя и полиморфизма в ламеллярную фазу , мицеллярную, однослойную липосомы и гексагональные водно-липидные структуры в водных дисперсиях мембранных липидов . [2] Поскольку водорастворимые негативные пятна исключены из гидрофобной части (жирные ацильные цепи) липидных агрегатов, гидрофильные головные части липидных агрегатов окрашиваются в темный цвет и четко обозначают контуры липидных агрегатов (см. Рисунок).

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Стюарт, Марк & Boekema, Эгберт. (2007). Два различных механизма перехода от везикулы к мицеллам и от мицелл к везикулам опосредуются параметром упаковки фосфолипид-детергентных систем, https://www.researchgate.net/publication/6124701_Two_distinct_mechanisms_of_vesicle-to-micelle_and_micelle-trans_package Моющие_системы # pf9
  2. ^ YashRoy RC (1994) Дестабилизация ламеллярной дисперсии липидов тилакоидной мембраны сахарозой. Biochimica et Biophysica Acta vol. 1212 (1), стр. 129-133. https://www.researchgate.net/publication/15042978_Destabilisation_of_lamellar_dispersion_of_thylakoid_membrane_lipids_by_sucrose?ev=prf_pub
  • Дж. М. Седдон, Р. Х. Темплер. Полиморфизм систем липид-вода , из Справочника по биологической физике, Vol. 1, изд. Р. Липовски и Э. Сакманн. (c) 1995, ISBN  Elsevier Science BV 0-444-81975-4
  • Йигл, П. (2005). Строение биологических мембран (2-е изд.). США: CRC Press.
  • Йигл, П. (1993). Мембраны клеток (2-е изд.). Мичиган: Academic Press.
  • Геннис, РБ (1989). Биомембраны: молекулярная структура и функции. Мичиган: Спрингер-Верлаг.