Взаимодействие полиэлектролитов с биологическими и модельными мембранными структурами

• Автор: Дементьев, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 03.00.02, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

1.1. Биологические мембраны

1.1.1. Состав мембран.

1.1.2. Структура мембран.

1.1.3. Трансмембранная и латеральная гетерогенность мембран

1.2. Липосомы как модельные мембранные структуры

1.3. Биологические мембраны. Хлоропласты и тилакоиды структура, основные свойства

1.3.1. Морфология и структура хлоропласта. Тилакоидные граны.

1.3.2. Белковолипидный состав мембраны тилакоида

1.3.3. Роль катионов в структурной организации хлоропластов

1.3.4. Подвижность и упорядоченность молекул в липидной фазе тилакоидной мембраны под действием двухвалентных катионов

1.3.5. Ионная регуляция электронного транспорта в хлоропластах.

1.4. Полиэлектролитные пленки.
1.4.1. Планарные полиэлетролитные пленки на твердотельных подложках.
1.4.2. Полиэлектролитные мультислойные структуры на поверхностях коллоидов
1.5. Методы иммобилизации клеток и других биологических объектов
1.5.1. Включение клеток в гель.
1.5.2. Адсорбция клеток на поверхностях твердых носителей
1.5.3. Иммобилизация микрокапсулированием
1.5.3.1. Методы мнкрокапсулирования
1.5.3.2. Микрокапсулирование ферментов и клеток
1.6. Взаимодействие поликатионов с мембранами отрицательно заряженных липосом.
1.7. Компоненты фотосинтетнческого аппарата растений в составе полиэлектролитиых пленок и системы экологического мониторинга.
Глава 2. Материалы и методы.
2.1. Материалы и реагенты
2.2. Приготовление спинмсчсных образцов.
2.3. Регистрация спектров ЭПР спиновых зондов
2.4. Обработка спектров ЭПР липидорастворимых спиновых зондов пЗАБЬ.
2.5. Исследование электростатических характеристик тнлакоидных мембран в составе комплексов тнлакондполикатнон методом спиновых зондов.
2.6. Исследование светоиндуцированного электронного транспорта в хлоропластах в составе комплексов тилакоидполикатион.
2.7. Получение комплексов тилакоидполиэлектролит
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Исследование взаимодействия отрицательно заряженных липосом с поликатионами методом спиновых зондов
3.1.1. Выбор условий приготовления образцов, содержащих спинмеченые
липосомы и поликатионы
3.1.1.1. Спектры ЭПР спиновых зондов на основе стеариновой кислоты в мембранах липосом.
3.1.1.2. Влияние концентрации спинового зонда в суспензии липосом на форму линии сигнала ЭПР спиновых зондов.
3.1.1.3. Локализация липидорастворимых спиновых зондов в водной суспензии, содержащей липосомы и полиэлектролит.
3.1.2. Влияние поликатионов на параметры движения спиновых зондов в ф мембранах липосом, содержащих стеариновую кислоту
3.1.2.1. Спектры ЭПР спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих стеариновую кислоту, в присутствии поликатионов.
3.1.2.2. Температурные зависимости параметров движения спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих стеариновую кислоту, в
присутствии поликатионов
3.1.3. Влияние поликатионов на параметры движения спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих кардиолипин.
3.1.3.1. Влияние концентрации иоликатионов на параметры движения спинового зонда бБАЗЬ в мембранах липосом, содержащих
кардиолипин
. 3.1.3.2. Влияние поликатиона на спектры ЭПР спиновых зондов в
мембранах липосом различных размеров, содержащих кардиолипин
3.1.3.3. Температурные зависимости параметров движения спиновых зондов в мембранах липосом, содержащих кардиолипин, в присутствии
поликатиоиов.
3.2. Гибридные системы на основе полимерных материалов, включающие биологические компоненты структура и свойства комплексов тилакоидов и полиэлектролитов
3.2.1. Электронномикроскопическое исследование комплексов тилакоидов и полиэлектролитов
3.2.1.1. Планарные комплексы тилакоидполиэлсктролит иммобилизованные
на поверхности твердотельной подложки.
3.2.1.2. Комплексы тилакоидполиэлектролит в водной фазе
3.2.2. Кинетика светоиндуцнрованных превращений Р0 в комплексах тилакоидполиэлсктролит.
3.2.3. Исследование структурных характеристик тилакондных мембран в составе комплексов тилакоидполиэлектролит методом спиновых зондов
3.2.4. Исследование электростатических характеристик тилакоидных мембран в составе комплексов тилакоидполиэлектролит методом спиновых зондов
Заключение.
Выводы.
Список литературы


Послойная адсорбция противоположно заряженных компонентов из раствора, предложенная Илером Пег, , получила широкое распространение для модификации свойств поверхностей и создания новых неорганических, органических, гибридных органиконеорганических, биоорганических и полимерных многослойных пленок, микрокапсул и других систем, с контролируемыми на наноуровне структурой и свойствами. Для создания такого рода пленок могут использоваться различные органические и неорганические соединения. Этот подход применялся для получения структур, включающих синтетические полиэлскгролиты и биологические компоненты, такие как молекулы ДНК, белки и целые клетки. Поверхности клеточных мембран обычно имеют суммарный отрицательный электростатический поверхностный заряд при физиологических значениях , а многие сложные биологические соединения, такие как полипептиды, нуклеиновые кислоты, являются полиэлектролитами. Поэтому системы, включающие липосомы и молекулы поликатионов, являются удобными и эффективными моделями для изучения механизмов взаимодействия биологических соединений с поверхностями мембран клеток и клеточных органел. Одной из важнейших задач современной экологии остается эффективный мониторинг загрязнения окружающей среды. К такого рода биосенсорам относятся, например, системы иммунохимического анализа, основанные на высокой специфичности иммуноглобулинов антител к конкретным антигенам. Сенсоры на основе антител характеризуются высокой эффективностью и чувствительностью детектирования отдельных соединений, однако, их применение для широкого анализа образцов на наличие различных, неизвестных заранее загрязнений, затруднено. Для решения такого рода задач альтернативой иммунохимическим биосенсорам могут являться биосенсоры на основе биологических систем, обладающих чувствительностью к широкому классу соединений. Различные загрязнения окружающей среды влияют на протекание процессов фотосинтеза в растениях. Первичные процессы фотосинтеза протекают в тилакоидиых мембранах хлоропластов растений. Тилакоиды, иммобилизованные в полимерном геле, использовались в качестве чувствительных элементов сенсоров на гербициды РПБкауа е а1. Актуальной представляется разработка новых сенсорных систем для экологического мониторинга, включающих иммобилизованные тилакоиды, обеспечивающих иммобилизацию тилакоидов и сохранение их функциональной активности. Цслыо диссертационной работы является получение и исследование структуры и физикохимических свойств комплексов полиэлектролитов, включающих биологические и модельные мембранные везикулы. Выполнение работы было сопряжено с решением следующих основных задач. Провести методом спиновых зондов исследование взаимодействия отрицательно заряженных липосом с поликатионами, различающимися линейной плотностью заряда молекулы. Получить комплексы тилакоидполиэлектолит в водной фазе и исследовать структурные и электростатические характеристики тилакоидиых мембран, а также кинетику светоиндуцированных превращений Р0 в комплексах тилакоидполиэлектролит. Научная новизна диссертационной работы. Методом спиновых зондов на основе стеариновой кислоты впервые исследовано взаимодействие отрицательно заряженных липосом с поликатионами, различающимися линейной плотностью заряженных групп в молекуле. Было показано, что взаимодействие поликатионов и анионных липосом приводит к изменениям структурных характеристик мембран липосом. При этом поликатион с большей линейной плотностью заряда молекулы в меньшей степени влияет на структурное состояние липидов вблизи поверхности бислоя, чем поликатион с меньшей линейной плотностью заряда молекулы. В водной фазе были впервые получены и исследованы новые системы, включающие хлоропласты высших растений и синтетический полимер комплексы тилакоидов и полиэлектолита. Установлено, что связывание поликатиона с мембранами тилакоидов не оказывает существенного влияния на их функциональные характеристики. Представленные в работе результаты и методы получения новых гибридных полимернобиологических структур, могут быть использованы для разработки функциональных компонентов сенсоров для систем экологического мониторинга нового поколения.