Измерение геометрических параметров липидной фазы мембран и липопротеидов флуоресцентными зондами

• Автор: Лапшин, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 c. : ил

Оглавление Стр.

Введение

Основные обозначения и сокращения

Глава I. Современные представления о структурной организации биологических мембран и липопротеидов. Исследование их пространственной организации с помощью флуоресцентных зондов обзор литературы

1.1. Методы исследования структуры мембран и липопротеидов

1.2. Липидная фаза мембран

1.2.1. Модельные липидные мембраны

1.2.2. Биологические мембраны

1.3. Упаковка липидов в липопротеидах плазмы крови

1.4. Использование синглетсинглетного переноса энергии между флуоресцентными зондами для изучения конструкции белоклипадных ансамблей

1.4.1. Теория переноса энергии ФрстераГаланина

1.4.2. Применение переноса энергии в изучении мембран и липопротеидов
1.4.3. Геометрические параметры белоклипидных ансамблей определение с помощью безызлучательного переноса энергии
1.4.4. Флуоресцентные зонды доноры и акцепторы безызлучательного переноса энергии
Постановка задач диссертационной работы
Экспериментальная часть
Глава 2. Материалы и методы исследований
2.1. Модельные фосфолипидные мембраны липосомы
2.2. Модельные сферические частицы липидные шары
2.3. Биологические мембраны
2.3.1. Тени эритроцитов
2.3.2. Саркоплазматический ретикулум
2.3.3. Микросомы печени крыс
2.4. Липопротеиды плазмы крови
2.Ь. Измерение концентрации мембран и липопротеидов
2.6. Флуоресцентные зонды
2.7. Регистрация спектров поглощения и флуоресценции
2.8. Измерение эффективности безызлучательного
переноса энергии
Глава 3. Новые флуоресцентные зонды оптические свойства
и взаимодействие с липосомами
3.1. Флуоресцентные зонды производные пиридина
для исследования структуры мембран и
липопротеидов
3.1.1. Структурные формулы, растворимость, спектральные характеристики
3.1.2. Взаимодействие с липосомами
3.1.3. Безызлучательный перенос энергии между зондами
3.2. Холеста5,7,9Нтриен3ол оптические свойства
и поведение в липидном бислое
3.3. Антрацен
3.4. пТерфенил
3.5. Обсуждение и выводы Глава 4. Измерение геометрических параметров липидного слоя
модельных и биологических мембран с помощью
флуоресцентных зондов
4.1. Модельные мембраны липосомы
4.1.1. Измерение площади поверхности и толщины
липидного бислоя
4.1.2. Влияние холестерина на геометрические
параметры липидного бислоя
4.1.2.1. Конденсирующий и деконденсирующий эффекты холестерина
4.1.2.2. Влияние состава фосфолипидов на конденсирующий эффект холестерина
4.1.2.3. Влияние вхолестатриена на площадь поверхности липидного бислоя
4.2. Геометрические параметры белковолипидных мембран П
4.2.1. Определение площади поверхности и толщины мембраны эритроцитов ИЗ
4.2.2. Определение площади поверхности и толщины
мембраны саркоплазматического ретикулума
4.2.3. Ассоциация белков в биологических мембранах
4.3. Обсуждение и выводы 5 Глава 5. Упаковка липидов в липопротеидах плазмы крови и в
липидных частицах, моделирующих липопротеиды
5.1. Принципы формирования и размеры липидных частиц
0.2. Геометрические параметры липопротеидов плазмы
крови радиус, объем и площадь поверхности
5.3. Локализация и упаковка холестерина в липидных шарах и липопротеидах плазмы крови
0.4. обнаружение твердых ядер в липидных шарах и липопротеидах низкой и очень низкой плотности
0.5. Обсуждение и выводы
Заключение
Выводы
Список литературы


Кроме того, получение узкого монохроматического пучка нейтронов в настоящее время является технически сложной задачей. Этот метод позволяет определять локализацию отдельных атомных и молекулярных групп путем избирательного дейтерирования и изучать распределение воды в бислое путем замены обячной воды на тяжелую 1. Наконец, упомянем метод дифракции электронов, который обладает важным преимуществом с его помощью можно исследовать одиночные мембраны или отдельные их участки. Однако прямое исследование биомембран в нативном состоянии невозможно изза поглощения электронов водой ,стр. Данные, полученные с помощью описанных методов биофизики, в сочетании с результатами биохимических и физиологических исследований, лежат в основе существующих представлений об организации мембран и липопротеидов. Теоретической основой современного представления о структуре мембран является липидный бислой Рис. Согласно гипотезе о бислое, фосфолипиды основной липидный компонент мембран самопроизвольно в водном окружении формируют бимолекулярный слой. Жирнокислотные хвосты образуют в середине бислоя гидрофобный матрикс. Гидрофильные части молекул располагаются по обеим сторонам бислоя, контактируя с водным окружением. Изучению поведения различных фосфолипидов в модельных системах кристаллах, мультислоях, монослоях, липосомах посвящено большое количество работ. Современные представления о конформационной структуре фосфолипидов в бислое основаны на данных рентгеновской дифракции, ЯМ и ЭПР в кристаллах ФХ и ФЭ. Согласно 1, молекулярная конформация ФХ и ФЭ в кристалле очень похожа. Конформация полярной головы определяется е цвиттерионным характером и стерическими ограничениями. Полярные группы принимают различные ориентации в соответствии с диацилглицерольной частью. Это является результатом различных конформаций вокруг С1 С2 связи глицерина, которая наклонена на по сравнению с нормалью к слою. В связи с межмолекулярным взаимодействием Р М диполь ориентирован параллельно бислою, а вращение полярной головы вокруг С1 С2 связи изменяет наклон диполя. В водных дисперсиях, ниже и выше Т. ФХ и ФЭ в кристаллах. Р М диполь попрежнему параллелен бислою 3,4. Это позволяет экстраполировать детальную конформацию фосфолипидов от кристалла до гидратированного состояния и от мультиламеллярного гидратированного бислоя до жидких бислоев. Липиды клеточных мембран при физиологических температурах находятся в жидком состоянии. В этом состоянии мембрана ведет себя в латеральном направлении как двумерная жидкость, и как твердое тело в направлении перпендикулярном плоскости мембраны. Рис Л. Схематическое изображение структурной организации липидного бислоя . Р область полярных групп Н область углеводородных цепей. Д 4,,8 нм 0 0,, нм и период мультиламеллярной структуры 5,4 нм , а для липидов, экстрагированных из эритроцитов человека 4,4 5,0 и 6,9 нм, соответственно 7. Наконец, остановимся на параметрах бислоя везикулярных фосфолипидных мембран липосом, которые являются наиболее реальной моделью липидной фазы биологических мембран. Суспензия везикул не обладает достаточной упорядоченностью, поэтому традиционные подходы рентгеноструктурного анализа не могли дать положительного результата. Была разработана теория рентгеновской дифракции на неориентированных везикулах 7, и с е помощью определено расстояние Д между центрами сильно рассеивающих полярных областей ламеллы Д 3,6 нм. Кроме бимолекулярного слоя фосфолипиды способны формировать структуры, организация которых отличается от бислойной. Так, с по
мощью АРЯМР было показано, что даже в чистых липидных дисперсиях фосфолипиды образуют гексагональную фазу ,5. В связи с этим возникает вопрос об организации липидного слоя биологических мембран. Как оказалось, ни рентгеновская дифракция, ни ЯМР, а в некоторых ситуациях и их сочетание, не могут дать однозначного ответа на этот вопрос. При попытке перенести результаты, полученные на моделях, на биологические мембраны возникают большие трудности. Это обусловлено, наряду с включением белков, и гетерогенностью липидного материма.