Biofizyka lipid w
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 75

Biofizyka lipidów PowerPoint PPT Presentation


  • 214 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Biofizyka lipidów. Błony lipidowe jako modele błon biologicznych. Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (rozpuszczalność). Zróżnicowana grupa substancji, które w wodzie rozpuszczają się słabo, albo nie rozpuszczają w ogóle. Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (rozpuszczalność).

Download Presentation

Biofizyka lipidów

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Biofizyka lipid w

Biofizyka lipidów

Błony lipidowe jako modele błon biologicznych


Fizykochemiczna charakterystyka lipid w rozpuszczalno

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (rozpuszczalność)

  • Zróżnicowana grupa substancji, które w wodzie rozpuszczają się słabo, albo nie rozpuszczają w ogóle.


Fizykochemiczna charakterystyka lipid w rozpuszczalno1

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (rozpuszczalność)

  • Zróżnicowana grupa substancji, które w wodzie rozpuszczają się słabo, albo nie rozpuszczają w ogóle.

  • Ekstrahują się rozpuszczalnikami organicznymi (eterem, benzenem, chloroformem).


Fizykochemiczna charakterystyka lipid w rozpuszczalno2

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (rozpuszczalność)

  • Zróżnicowana grupa substancji, które w wodzie rozpuszczają się słabo, albo nie rozpuszczają w ogóle.

  • Ekstrahują się rozpuszczalnikami organicznymi (eterem, benzenem, chloroformem).

  • O rozpuszczalności w wodzie decyduje duża wartość elektrycznego momentu dipolowego, albo zdolność polaryzowania się pod wpływem wody.


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (właściwości amfofilowe)

  • Cząsteczki lipidów są apolarne, co wynika z nagromadzenia dużej liczby grup –CH2-.


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (właściwości amfofilowe)

  • Cząsteczki lipidów są apolarne, co wynika z nagromadzenia dużej liczby grup –CH2-.

  • Oprócz łańcuchów węglowych w cząsteczkach lipidów występują grupy polarne lub jonowe (np. estrowe, fosforanowe, aminowe, hydroksylowe i in.).


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (właściwości amfofilowe)

  • Cząsteczki lipidów są apolarne, co wynika z nagromadzenia dużej liczby grup –CH2-.

  • Oprócz łańcuchów węglowych w cząsteczkach lipidów występują grupy polarne lub jonowe (np. estrowe, fosforanowe, aminowe, hydroksylowe i in.).

  • W cząsteczkach lipidów grupy polarne znajdują się obok siebie tworząc część hydrofilową, podczas gdy reszta cząsteczki stanowi część hydrofobową.


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (właściwości amfofilowe)

1.

a

b

a

b

2.

3.

a

b

1. Lecytyna, 2. Cholesterol, 3. Schemat cząsteczki amfofilowej;

a. Część hydrofilowa, b. Część hydrofobowa


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (aktywność powierzchniowa)

Olej

Woda


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (aktywność powierzchniowa)

Olej

Woda

Olej

Woda


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (aktywność powierzchniowa)

Aktywność powierzchniowa lipidów wynika ze zdolności absorbowania się na powierzchni cieczy


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (aktywność powierzchniowa)

Aktywność powierzchniowa lipidów wynika ze zdolności absorbowania się na powierzchni cieczy

Czynność powierzchniowa lipidów obniża napięcie powierzchniowe cieczy


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (aktywność powierzchniowa)

Aktywność powierzchniowa lipidów wynika ze zdolności absorbowania się na powierzchni cieczy

Czynność powierzchniowa lipidów obniża napięcie powierzchniowe cieczy

Najwyższą aktywnością powierzchniową odznaczają się fosfolipidy


Biofizyka lipid w

Fizykochemiczna charakterystyka lipidów (aktywność powierzchniowa)

Aktywność powierzchniowa lipidów wynika ze zdolności absorbowania się na powierzchni cieczy

Czynność powierzchniowa lipidów obniża napięcie powierzchniowe cieczy

Najwyższą aktywnością powierzchniową odznaczają się fosfolipidy

Amfofilowość decyduje o właściwościach biologicznych lipidów, które występują przede wszystkim w składzie błon biologicznych


Biofizyka lipid w

Lipidy - funkcje biologiczne

Lipidy jako składniki błon biologicznych

Podwójna błona lipidowa jest stabilnym termodynamicznie układem stanowiącym barierę dla większości substancji wymienianych między oddzielonymi błoną przedziałami

Środowisko wodne (np. cytoplazma, płyn śródtkankowy i in.)

Środowisko wodne


Biofizyka lipid w

Współczynniki dyfuzji (D) [cm2/s] i czasy dyfuzji (t) przez podwójną błonę lipidową o grubości 5nm oraz przez taką samą warstwę wody


Biofizyka lipid w

Lipidy - funkcje biologiczne

  • Ze względu na napięcia powstające na błonach biologicznych (na skutek różnego stężenia jonów po obu ich stronach) szczególnie ważne są takie właściwości lipidów, jak:

  • wysoki opór właściwy (108 - 1016m),

  • Wysoka wytrzymałość elektryczna (108 - 1016 V/m)


Biofizyka lipid w

Lipidy występujące najczęściej w błonach biologicznych:

  • Fosfolipidy (uniwersalny składnik błon),


Biofizyka lipid w

Lipidy występujące najczęściej w błonach biologicznych:

  • Fosfolipidy (uniwersalny składnik błon),

  • Glikolipidy (w chloroplastach),


Biofizyka lipid w

Lipidy występujące najczęściej w błonach biologicznych:

  • Fosfolipidy (uniwersalny składnik błon),

  • Glikolipidy (w chloroplastach),

  • Cholesterol (w komórkach Eucariota),


Biofizyka lipid w

Lipidy występujące najczęściej w błonach biologicznych:

  • Fosfolipidy (uniwersalny składnik błon),

  • Glikolipidy (w chloroplastach),

  • Cholesterol (w komórkach Eucariota),

  • Karotenoidy (w chloroplastach, w komórkach siatkówki oka).


Biofizyka lipid w

Monomolekularne warstwy powierzchniowe – sposoby otrzymywania

1. Adsorbcja substancji powierzchniowo czynnych na granicy międzyfazowej (dotyczy substancji absorbujący się na powierzchni wody, tj. wyższe alkohole, kwasy tłuszczowe, fosfolipidy)


Monomolekularne warstwy powierzchniowe sposoby otrzymywania

Monomolekularne warstwy powierzchniowe – sposoby otrzymywania

1. Adsorbcja substancji powierzchniowo czynnych na granicy międzyfazowej (dotyczy substancji absorbujący się na powierzchni wody, tj. wyższe alkohole, kwasy tłuszczowe, fosfolipidy)

2. Naniesienie kropli roztworu lipidu w lotnym rozpuszczalniku na powierzchnię wody


Biofizyka lipid w

Adsorbcja substancji powierzchniowo czynnych na granicy międzyfazowej

A

B

Gaz

Faza 1

Gaz

Obszar przejściowy

Powierzchnia międzyfazowa

Faza 2

Ciecz

Ciecz

Układ dwufazowy: A – rzeczywisty, B - wyidealizowany


Definicja termodynamiki

Definicja termodynamiki

  • Matematyczny opis ciepła i jego związku z energią mechaniczną i innymi formami pracy. W układach chemicznych umożliwia określenie możliwości przeprowadzenia reakcji, jej kierunek i położenie stanu równowagi


Podstawowe wielko ci termodynamiki

Podstawowe wielkości termodynamiki

  • Energia wewnętrzna (U) – suma całej energii kinetycznej i potencjalnej układu.

  • Funkcja stanu – wielkość termodynamiczna zależna jedynie od stanu w jakim znajduje się układ a nie od sposobu w jaki ten stan został osiągnięty.

  • Funkcja zależna od drogi – wielkość, której wartość zależy od drogi przemiany od stanu początkowego do końcowego


Biofizyka lipid w

Podstawowe wielkości termodynamiki c.d.

  • Rodzaje układów termodynamicznych:

    - otwarty,

    - zamknięty,

    - izolowany.

  • Pierwsza zasada termodynamiki – Energia układu izolowanego jest stała. W układzie otwartym energia może być wymieniana z otoczeniem tylko na sposób pracy lub ciepła


Biofizyka lipid w

Podstawowe wielkości termodynamiki c.d.

  • Praca – energia w postaci uporządkowanego ruchu. Najbardziej powszechne jej rodzaje to:

    - praca zwiększania objętości przeciwko ciśnieniu,

    - praca elektryczna.

  • Entalpia – energia stanu zdefiniowana zależnością


Biofizyka lipid w

Podstawowe wielkości termodynamiki c.d.

  • Entropia (S) – w ujęciu termodynamicznym funkcja stanu określona zależnością

    lub dla procesów nieodwracalnych

    w ujęciu statystycznym miara nieuporządkowania układu

    gdzie W jest liczbą możliwych konfiguracji układu


Biofizyka lipid w

Przykłady odpowiadających sobie układów o niskiej i wysokiej entropii


Biofizyka lipid w

Podstawowe wielkości termodynamiki c.d.

  • Druga zasada termodynamiki – entropia układu izolowanego zwiększa się w przypadku procesów nieodwracalnych lub pozostaje stała w przypadku procesów odwracalnych. Entropia układu izolowanego nigdy nie maleje.

  • Proces samorzutny – proces wykazujący dążność do zachodzenia bez konieczności wykonania pracy w układzie

  • Proces niesamorzutny – wymagający dostarczenia energii na sposób pracy


Biofizyka lipid w

Podstawowe wielkości termodynamiki c.d.

  • Trzecia zasada termodynamiki – Entropia doskonałego kryształu w temperaturze 0 K (zera bezwzględnego) wynosi zero

  • Entalpia swobodna (energia Gibbsa) (G)

  • Energia swobodna (energia Holmholtza)

    Energia swobodna i entalpia swobodna – funkcje stanu, których wartości bezwzględne są niemiarzalne


Biofizyka lipid w

Elementy termodynamiki powierzchni międzyfazowej: warunki równowagi układu dwufazowego

U – energia wewnętrzna, F – energia swobodna, G – energia swobodna Gibbsa, S – entropia, T – temperatura, p – ciśnienie, V – objętość, i – potencjał chemiczny i-tego składnika, n i – liczba moli i-tego składnika,  - napięcie powierzchniowe, s – pole powierzchni międzyfazowej


Biofizyka lipid w

Elementy termodynamiki powierzchni międzyfazowej: warunki równowagi układu dwufazowego c.d.

gdzie: (‘), (‘’), (s) – odnoszą się odpowiednio do gazu, cieczy i powierzchni międzyfazowej,

i - gęstość i-tego składnika (w molach/m3) odpowiednio w fazie gazowej i ciekłej.


Biofizyka lipid w

Elementy termodynamiki powierzchni międzyfazowej: warunki równowagi powierzchni cieczy


Biofizyka lipid w

Elementy termodynamiki powierzchni międzyfazowej: dwuskładnikowy model uproszczony (rozpuszczalnik+substancja rozpuszczona)

Przy założeniu, że liczba moli rozpuszczalnika na powierzchni granicznej , co jest równoznaczne ze spełnieniem równości:

można otrzymać wzór na izotermę Gibbsa:

lub

przy założeniu, że


Biofizyka lipid w

Elementy termodynamiki powierzchni międzyfazowej: wnioski

Substancje zmniejszające napięcie powierzchniowe rozpuszczalnika, gromadzą się na powierzchni międzyfazowej


Biofizyka lipid w

Elementy termodynamiki powierzchni międzyfazowej: wnioski

Substancje zmniejszające napięcie powierzchniowe rozpuszczalnika, gromadzą się na powierzchni międzyfazowej

Wyższe alkohole, kwasy tłuszczowe i fosfolipidy, jako substancje silnie zmniejszające napięcie powierzchniowe wody, gromadzą się na jej powierzchni


Biofizyka lipid w

Naniesienie kropli roztwory lipidu w lotnym rozpuszczalniku na powierzchnię wody

Warunki jakie musi spełniać rozpuszczalnik:

Lipid musi się w nim dobrze rozpuszczać


Biofizyka lipid w

Naniesienie kropli roztwory lipidu w lotnym rozpuszczalniku na powierzchnię wody

Warunki jakie musi spełniać rozpuszczalnik:

Lipid musi się w nim dobrze rozpuszczać

Musi doskonale rozpływać się po powierzchni wody


Biofizyka lipid w

Naniesienie kropli roztwory lipidu w lotnym rozpuszczalniku na powierzchnię wody

b

b

a

a

ab

Kropla cieczy spoczywająca na powierzchni ciała stałego: a – napięcie powierzchniowe ciała stałego, b – napięcie powierzchniowe cieczy, ab – napięcie międzyfazowe,  - kąt graniczny


Biofizyka lipid w

Naniesienie kropli roztwory lipidu w lotnym rozpuszczalniku na powierzchnię wody

Jeżeli następuje dokładne zwilżanie ciała a przez ciało b, kąt  nie ma żadnej określonej wartości


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (dane podstawowe)

  • Powierzchnia przypadająca na jedną cząsteczkę (obliczana jako iloraz całkowitej powierzchni błony i liczby cząsteczek)

  • Ciśnienie powierzchniowe


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (izotermy błon powierzchniowych)

  • Izotermy błon powierzchniowych

0.002

0,03

VI

III

A

II

E

I

0.001

B

0,02

 [N/m]

V

0 1 3 5

IV

D

0,01

C

III

B

II

V

V

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

A [nm2/cząsteczkę]


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (rodzaje błon w zależności od analogii ze stanami skupienia ciał trójwymiarowych)

  • Błonka gazowa: A>4nm2. Odpowiada gazowi dwuwymiaro-wemu, spełniając równanie:

    , gdzie k – stała Boltzmana, T – temperatura absolutna,

    lub (dla błon elektrycznie obojętnych)

    Przy odpowiednio dużych powierzchniach właściwych


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (izotermy błon powierzchniowych)

  • Izotermy błon powierzchniowych

0.002

0,03

VI

III

A

II

E

I

0.001

B

0,02

 [N/m]

V

0 1 3 5

IV

D

0,01

C

III

B

II

V

V

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

A [nm2/cząsteczkę]


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (rodzaje błon w zależności od analogii ze stanami skupienia ciał trójwymiarowych c.d.)

II. Przejście fazowe do stanu ciekłej błonki rozciągniętej (=1-3 x 10-4N/m; A<4nm2).

- V utrzymuje wartość stałą.

- Błona jest niejednorodna (złożona z pary nasyconej i błony rozciągniętej pozostających w stanie równowagi dynamicznej),

- cząsteczki orientuję się równolegle do powierzchni wody


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (izotermy błon powierzchniowych)

  • Izotermy błon powierzchniowych

0.002

0,03

VI

III

A

II

E

I

0.001

B

0,02

 [N/m]

V

0 1 3 5

IV

D

0,01

C

III

B

II

V

V

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

A [nm2/cząsteczkę]


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (rodzaje błon w zależności od analogii ze stanami skupienia ciał trójwymiarowych c.d.)

Błona ciekła rozciągnięta


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (izotermy błon powierzchniowych)

  • Izotermy błon powierzchniowych

0.002

0,03

VI

III

A

II

E

I

0.001

B

0,02

 [N/m]

V

0 1 3 5

IV

D

0,01

C

III

B

II

V

V

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

A [nm2/cząsteczkę]


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (rodzaje błon w zależności od analogii ze stanami skupienia ciał trójwymiarowych c.d.)

Błona ciekła rozciągnięta

Przejście od ciekłej błony rozciągniętej do skondensowanej

W obszarze III i IV powierzchnia właściwa cząsteczki jest większa od jej przekroju poprzecznego.


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (izotermy błon powierzchniowych)

  • Izotermy błon powierzchniowych

0.002

0,03

VI

III

A

II

E

I

0.001

B

0,02

 [N/m]

V

0 1 3 5

IV

D

0,01

C

III

B

II

V

V

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

A [nm2/cząsteczkę]


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (rodzaje błon w zależności od analogii ze stanami skupienia ciał trójwymiarowych c.d.)

Błona ciekła rozciągnięta

Przejście od ciekłej błony rozciągniętej do skondensowanej

W obszarze III i IV powierzchnia właściwa cząsteczki jest większa od jej przekroju poprzecznego.

V i VI. Stany skondensowane

- powierzchnia właściwa zbliżona do przekroju poprzecznego cząsteczki,

- cząsteczki orientują się prostopadle do powierzchni wody


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (potencjał powierzchniowy)

Potencjał powierzchniowy błonki

gdzie: V1 – różnica potencjałów między cieczą a powietrzem, a V2 – różnica potencjałów między cieczą pokrytą warstwą monomolekularną a powietrzem,


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (potencjał powierzchniowy c.d.)

Zakładając, że powierzchnia błonki stanowi kondensator płaski

gdzie: Q – ładunek na okładce kondensatora, S – powierzchnia okładek, c – odległość między okładkami, P - moment dipolowy powierzchni S, A – powierzchnia przypadająca na 1 cząsteczkę lipidu,  - składowa momentu dipolowego cząsteczki lipidu prostopadła do cząsteczki międzyfazowej,  - przenikalność dielektryczna przy powierzchni, 0 – przenikalność dielektryczna próżni


Biofizyka lipid w

Wielkości charakteryzujące lipidową błonę powierzchniową (potencjał powierzchniowy c.d.)

Zakładając, że  = 1, otrzymujemy momentu dipolowego cząsteczki lipidu prostopadła do cząsteczki międzyfazowej

Uwaga:

Otrzymane z powyższych równań dane o potencjale powierzchniowymmają charakter przybliżony i mogą być stosowane przy planowaniu doświadczeń


Biofizyka lipid w

Zastosowanie błon monomolekularnych w badaniach biologicznych

  • Opublikowanie danych umożliwiających opracowanie hipotezy o budowie błony komórkowej, głoszącej że składa się ona z dwóch warstw lipidowych (Gorter i Grendel; 1925-1926),


Biofizyka lipid w

Zastosowanie błon monomolekularnych w badaniach biologicznych

  • Opublikowanie danych umożliwiających opracowanie hipotezy o budowie błony komórkowej, głoszącej że składa się ona z dwóch warstw lipidowych (Gorter i Grendel; 1925-1926),

  • Odkrycie mechanizmu działania antybiotyków polienowych (np. filipina, nystatyna, amfoterycyna B) polegającego na częściowym pozbawieniu błony komórkowej właściwości bariery dyfuzyjnej, na skutek reakcji z cholesterolem obecnym w błonie. Antybiotyki te nie działają na bakterie w związku z brakiem w ich błonach cholesterolu,


Biofizyka lipid w

Zastosowanie błon monomolekularnych w badaniach biologicznych

  • Opublikowanie danych umożliwiających opracowanie hipotezy o budowie błony komórkowej, głoszącej że składa się ona z dwóch warstw lipidowych (Gorter i Grendel; 1925-1926),

  • Odkrycie mechanizmu działania antybiotyków polienowych (np. filipina, nystatyna, amfoterycyna B) polegającego na częściowym pozbawieniu błony komórkowej właściwości bariery dyfuzyjnej, na skutek reakcji z cholesterolem obecnym w błonie. Antybiotyki te nie działają na bakterie w związku z brakiem w ich błonach cholesterolu,

  • Analiza wpływu zorientowania cząsteczek na ich zachowanie się i właściwości (tj. aktywność chemiczna, właściwości optyczne i in.)


Bimolekularne b ony lipidowe

Bimolekularne błony lipidowe

Model bimolekularnej (dwuwarstwowej, czarnej) błony lipidowej jako fazy lipidowej błon biologicznych opracowany został na początku lat 60-tych przez Muellera, Rudina i Tiena.


Biofizyka lipid w

Bimolekularne błony lipidowe – sposoby otrzymywania

A

B

C


Biofizyka lipid w

Bimolekularne błony lipidowe – sposoby otrzymywania c.d.

  • Uzyskiwanie błony sferycznej

  • Złożenie dwóch błon utworzonych na powierzchni cieczy (możliwe jest uzyskiwanie błon niesymetrycznych)

  • Naniesienie kropli roztworu lipidu w rozpuszczalniku niepolarnym (np. ciekły węglowodór) na otwór w środkowej ścianie pojemnika wypełnionego wodą lub płynnym elektrolitem (np. 0.1M KCl)


Biofizyka lipid w

Bimolekularne błony lipidowe – sposoby otrzymywania c.d.

Lipidy stosowane do wytwarzania błon bimolekularnych

lecytyny

naturalne ekstrakty

lecytyny + cholesterol

galaktolipidy

utleniony cholesterol


Biofizyka lipid w

Ustalanie grubości bimolekularnej błony lipidowej

1. Pomiar współczynnika odbicia światła od błony

I0

IR

Ir


Biofizyka lipid w

Ustalanie grubości bimolekularnej błony lipidowej

1. Pomiar współczynnika odbicia światła od błony c.d.

n – współczynnik załamania błony, n0 – współczynnik załamania roztworu wodnego (n< n0),  - grubość błony,  - długość fali użytego światła

Metoda pozwala na pomiar całkowitej grubości warstwy bimolekularnej (tzn. zarówno jej części hydrofobowej, jak i obu - hydrofilowych


Biofizyka lipid w

Ustalanie grubości bimolekularnej błony lipidowej

2. Pomiar pojemności elektrycznej właściwej

RM

CM


Biofizyka lipid w

Ustalanie grubości bimolekularnej błony lipidowej

2. Pomiar pojemności elektrycznej właściwej c.d.

Grubość błony oblicza się przyjmując, że stanowi ona kondensator płaski, zakładając, że wartość stałej dielektrycznej wynosi  = 2,3 do 2,5

Metoda pozwala na pomiar grubości jedynie hydrofobowego „wnętrza” błony bimolekularnej


Biofizyka lipid w

Podstawowe parametry błon bimolekularnych utworzonych z najczęściej stosowanych lipidów

  • – pomiar optyczny

  • - pomiar na podstawie pojemności elektrycznej


Biofizyka lipid w

Znaczenie biologiczne błon bimolekularnych

  • Modelowanie zjawisk transportu (głównie elektrolitów) przez błony biologiczne

  • Modyfikatory przewodnictwa jonowego błon lipidowych:

  • substancje funkcjonujące wewnątrz błony jako przenośniki jonów. Należą tu niektóre antybiotyki, tj. walinomycyna, nonaktyna, eniatyna i ich pochodne. Tworzą z docierającymi do powierzchni błony kationami kompleksy, które dyfundują w poprzek błony zgodnie z przyłożonym napięciem. Po osiągnięciu drugiej strony błony kompleks rozpada się, a kation przechodzi do fazy wodnej. Oznaczają się selektywnością związaną z różnymi wartościami K dla reakcji tworzenia kompleksów z różnymi jonami.


Biofizyka lipid w

Znaczenie biologiczne błon bimolekularnych

  • Modelowanie zjawisk transportu (głównie elektrolitów) przez błony biologiczne c.d.

Modyfikatory przewodnictwa jonowego błon lipidowych:

b) substancje tworzące w błonie komórkowej pory zwane kanałami jonowymi. Do grupy tej należą np. gramicydy, alametycyna, monazomycyna, nystatina, hemocyjanina i in. Tworzone przez nie kanały jonowe odznaczają się brakiem ciągłości w czasie. Ich częstość i czas trwania zmniejsza się wraz ze wzrostem grubości błony. Selektywność jest znacznie mniejsza niż w przypadku przenośników.


Biofizyka lipid w

Znaczenie biologiczne błon bimolekularnych

2. Modelowanie błon fotosyntetycznych

a) transport elektronów przez błonę pod wpływem światła (fotoprzewodnictwo). Światło powoduje wzbudzenie optyczne cząsteczek chlorofilu, co prowadzi do reakcji redox po obu stronach błony, połączonej z transportem elektronów. Metoda ta umożliwia ponadto pomiary fotoprądu generowanego przez padające na błonę światło, co pozwoliło na zbadanie udziału poszczególnych barwników w zjawisku fotoprzewodnictwa.


Biofizyka lipid w

Znaczenie biologiczne błon bimolekularnych

2. Modelowanie błon fotosyntetycznych c.d.

  • spektroskopia błon lipidowych połączonych z barwnikami fotosyntetycznymi umożliwiła:

  • ustalenie struktury tych błon,

  • kierunku wzajemnego oddziaływania na siebie cząsteczek barwników,

  • ustalenie, że pierścienie porfirynowe chlorofilu zlokalizowane są na powierzchni błony, tworząc z nią kąt 45°


Biofizyka lipid w

LIPOSOMY (mikropęcherzyki lipidowe)

  • Zamknięte ciągłe powierzchnie złożone z dwóch lub więcej warstw lipidów,

  • Rozdzielają dwie fazy wodne,

  • Mają kształt kulisty o średnicy od kilkudziesięciu nm do kilkudziesięciu m.

A

B

A – Liposomy dwuwarstwowe, B – liposomy wielowarstwowe


Biofizyka lipid w

LIPOSOMY (mikropęcherzyki lipidowe)

Zalety

  • Stabilność,

  • Możliwość precyzyjnego określenia składu oraz ciągłego jego kontrolowania w trakcie eksperymentu,

  • Duża powierzchnia całkowita,

  • Możliwość wykorzystania takich metod badawczych jak: elektroforeza, ultrawirowanie, kolorymetria, fluorescencja, spektrofotometria, magnetyczny rezonans jądrowy, elektronowy rezonans spinowy


Biofizyka lipid w

LIPOSOMY (mikropęcherzyki lipidowe)

Zastosowanie w badaniach biologicznych

  • Mechanizm transportu dużych i małych nieelektrolitów przez błony,

  • Oddziaływania międzycząsteczkowe (np. w układzie lipid-białko, lipid-antybiotyk)

  • Właściwości i mechanizm działania barwników fotosyntetycznych obecnych w błonach.


  • Login