МОЛЕКУЛЯРНА ГЕНЕТИКА

1. МОЛЕКУЛЯРНА ГЕНЕТИКА • Произход на генома – РНК, ДНК, белтък • Еукариотни вируси – РНК вируси • Картиране и секвениране на генома

2. Произход на живота=произход на генома? • На молекулно ниво всички живи форми са сходни • Животът на планетата е възникнал от един първоначален “прогенот” • Проблемът “Яйцето или кокошката?” • Екзотични хипотези за произхода на живота • Естествено-научна хипотеза за произхода на живота на Земята – кратък сценарий: • Произход на Земята – геофизичен аспект; • Абиогенна синтез на “градивни блокове” на живота; • Абиогенна синтеза – микрофосили; • Поява на първите репликативни системи; • Еволюция на репликативните системи; • Поява на живи и организирани структури.

3. Произход на живота • Подходи за изследване на появата и молекулната еволюция на генома и живота на Земята: • Екстраполация – на базата на съществуващите физични и химични условия и закони на Земята, които функционират в тази Вселена се предполагат най-вероятните сценарии за поява и еволюция на генома (живота) • Използване на “Принципа на Окам” – най-вероятна е най-простата хипотеза – например най-лесно се извършват реакции с най-ниска енергийна бариера (-ΔG) • Търсене на най-вероятни “абиогенни” синтези, които да доведат до синтезата на градивни блокове • Създаване на моделни системи на възможните “абиогенни” синте-тични процеси, които са могли да се осъществяват на Земята преди около 4.5 милиарда години • Търсене на “микрофосили”, говорещи за произхода на живота • Търсене на “молекулни фосили” – структури и функции, които са най-широко разпространени в днешните организми и следователно имат много древен произход

4. RNA first ? (РИБОЗИМ) • Днешен геном – НК – Белтък • Генотип – Фенотип • Прото РНК (РНК първа) – Фенотип (ензим) РНК

5. Микрофосили и молекулни фосили • В строматолити се наблюдават структури, наподобяващи днешните едноклетъчни водорасли и бактерии. Те са се образували бавно в плитки морета, където плаващи слоеве едноклетъчни водорасли или бактерии са се наслоявали. Има доказателства, че формите, които се наблюдават в строматолитите са наистина останки от клетки, а не само мехурчета или минерални натрупвания, които наподобяват живи организми (псевдофосили): • Подобни натрупвания от цианобактерии се получават и сега в плитки заливи. • Микрофосилите са сравними по размери и форма с днес съществуващи групи едноклетъчни водорасли и бактерии. • Различни форми микрофосили често са намирани заедно, както ако това са останки от различни организми, които са се развивали успоредно в подходящи условия • Микрофосилите са намирани често по двойки, което показва, че това с клетките са минерализирани по време на делене.

6. Микрофосили и молекулни фосили • В микрофосилите са запазени само най-грубите характеристики на клетъчната стена, а основната част от органичното вещество във вътрешността е унищожено при образуването на скалите. Затова микрофосилите могат да ни кажат малко за клетката на молекулнониво и не дават идея за формите, предшествали първите микроорганизми със здрава клетъчна стена. • Бихме могли да реконструираме най-ранните стадии на еволюцията по два начина: • Да се изясни какви химически вещества и ензимни реакции могат да възникнат, когато се симулират условията на древната Земя. Подобни експерименти не дават пряко доказателство за поява на живота, но те могат да определят различните вероятности. • Да се изследват съвременните клетки за молекулни фосили - структури (местата на интроните в днешните гени) или функции (използването на определени метаболитни пътища), които съществуват в толкова много организми, че вероятно ги е имало, както в първите клетки, така и в пребиотичните форми на живот. Множеството молекулни фосили предполага че живите клетки са запазили в себе си много пълен запис на древната еволюция и прочитането му може да ни позволи да създадем картина на началото на възникване на живота, които доскоро бяха само обект на предположения.

7. Условия: Липса на кислород Високи температури Електрически разряди Вулканични изригвания Космически лъчи Ултравиолетови лъчи Светкавици Бурни валежи Силни ветрове Интензивно слънчево греене Възможен състав на Земната атмосфера: Силно редуцираща - водород, амоняк, метан и вода (Н2, NH3, СН4, Н2О) Средно редуцираща – вода, водород, въглероден окис, въглероден двуокис (Н2О, Н2, N2, CO и СО2) Слабо редуцираща– вода, азот, въглероден двуокис (Н2О, N2 и СО2) Формиране на Земята

8. Абиогенен синтез в пребиотичната атмосфера • Първите живи системи не биха могли да възникнат, преди по абиотичен начин да се синтезират основни градивни блокове на живота (бази - пурини, пиримидини, захари, АК, мастни киселини). Тезата е била доста революционна, когато е пред-ставена от Опарин през 1938. Първи опити за пребиотична синтеза са направена в установка, в която електрически изпразвания са били пропускани през смес от газове - СН4, NH3, Н2О и Н2, (Miller, S.L., Orgel, L.E. 1953). Тези газове са открити по спектрите в междузвездни облаци и най-вероятно са били най-честите компоненти в пребиотичната атмосфера на Земята. • Проби от кипящата водната фаза, "океан", се вземат периодично през няколко дни. Установено е, че те съдържат поне десет различни аминокиселини циановодород (HCN) и различни алдехиди.

9. Някои моделни реакции за синтез на АК, захари и азотни бази • Аминокиселини могат да се синтезират от амоняк, азот и вода • Аденин се синтезира при нагряване на концентриран разтвор на циановодород в амоняк. Полимеризацията дава и оротова киселина, която фотохимично може да се декарбоксилира и да даде нуклеотида урацил. • Синтезата на захари може да става от формалдехид (Н2СО). Полимеризацията дава рибоза, но не и дезоксирибоза. Това е една от многобройните причини да се предположи, че РНК предхожда ДНК в еволюцията.

10. Типове и насоки на пребиотичните химични реакции за синтез на предшественици • Пребиотични реакции, биха могли да се извършват в редуцираща или нередуцираща атмосфера, но не и в днешната силно окислителна атмосфера • Някои от посочените пребиотични синтези са взаимно несъвместими - при концентрациите, необходими за синтезата на захари в алкален разтвор формалдехидът би реагирал активно с аминогрупите на АК и на азотните бази. • Въпреки това, някои локални особености в температурата, химичния състав, рН и други фактори биха могли да позволят едновременното провеждане на посочените реакции, възниквали на различни места и по различно време на древната Земя • Добивът на биологично важните молекули е обикновено много малък, като често преобладават различни странични реакции, а синтезата често изисква нереално високи изходни концентрации на необходимите веществата. Това би могло да се преодолее чрез чести замръзвания и топене на разтворите, изпаряването им, и тяхната нова хидратация, при което реагентите биха могли да се концентрират достатъчно.

11. Прости химични реакции водят до поява на по-сложни предшественици • Градивните блокове (азотни бази, захари и АК) са били свързвани в пo-големи молекули чрез кондензация • Това би могло да стане чрез дехидратиране. • Водните молекули биха могли да се отделят физически при нагряване или по химичен начин чрез някои много силно обезводняващи агенти, каквито са полифосфатите. • Подобна кондензация би могла да образува нуклеотиди чрез формиране на глюкозидна връзка между азотните бази и рибозния пръстен. • Кондензацията би могла да образува също и полимери, с формиране на фосфодиестерни връзки между нуклеотиди и амидни връзки между АК. • Пребиотичния реактор е изстивал и получената суспензия от реактиви е съдържала смес олигонуклеотиди, пептиди и олигозахариди

12. Светът на РНКПоява на първите “живи” системи • Живите системи могат да се реплицират и да се развиват • Първите клетки са били живи • Кога се появява свойството “живо” в еволюцията? • Една жива система трябва да има две основни характеристики – да се реплицира и да еволюира • Първата "жива молекула" почти сигурно е била нуклеинова киселина • Двойната верига на НК е идеално приспособена за процеса на репликация. • Полипептидните вериги не са самокомплементарни и не могат да служат за матрица за собствената си репликация • Първите реплициращи се структури (геноми) са били направени от нуклеинови киселини

13. Поява на репликативни системи • Случайната пребиотична кондензация на мононуклеотиди е формирала все по-дълги и по-дълги олигомери и полимери • Някои от тях сигурно са могли да играят ролята на много примитивни и неточни РНК репликази • Никаква репликаза не би могла да копира собствения си активен участък • Можем да предположим, че две РНК репликази са възникнали едновременно, • Едната верига служи за матрица, а другата за ензим • Ролята на веригите може да се разменя • Веригите могат да еволюират, тъй като репликацията не е точна

14. Защо РНК, а не ДНК е била първата “жива” молекула? Основният довод за първенството на РНК в еволюцията е откритата ензимна активност на РНК, но има и по-преки съображения: • В РНК има 2’-ОН група, която липсва в ДНК. Тази група: • Осигурява сложна третична структура (тРНК); • Осигурява пряка ензимна роля на РНК (самоизрязващи се интрони); • Реже съседната фосфоестерна връзка. • ДНК се синтезира от РНК предшественици с консерва-тивен ензим рибонуклеозид дифосфат редуктаза • Рибозата се синтезира по-лесно от дезоксирибозата при моделирани пребиотични условия. • По лесно се синтезира урацил.

15. Независимо дали са от белтъци или от РНК, ензимите трябва да имат активен център • Молекулите РНК могат да формират триизмерни структури, наподобяващи тези, формирани от белтъците. • Макар РНК да има каталитична активност, може да се предполага, че РНК ензимите като цяло (рибозими) ще имат по-ниска активност, • Белтъчните и РНК ензимите почти сигурно използват протонни обменни реакции за катализиране на хидролизата на субстратите • Подобни механизми използват белтъчните РНК-за А и РНК-за Р • Въпреки някои външни различия (оставят различни краища) тук също функционална група (база) отделя протон (Н+), докато една съседна група (киселината като цяло) - добавя протон Възможен механизъм на действие на рибозимите

16. Възможни молекулни механизъм (функционални групи) за действие на рибозимите На базата на много структурни и ензимни експерименти се пред-полага, че в РНК-аза А протонната обмяна се катализира от хистиди-новите остатъци 12 и 119. Хистидина е полез-на аминокиселина в активните центрове, тъй като двата N атома в имидазоловия пръстен могат да свързват протони. Подобно на белтъците, молекулите РНК също притежават поредица от потенциал-ни функционални групи, но все още сме далеч от разбирането на това кои групи в РНК са катали-тично важни

17. Много къси РНК могат да играят каталитична роля Дали случайната кондензация на рибонуклеотиди може да създаде РНК репликаза? Това зависи от най-малката РНК, която може да е ката-лизатор. Ако всички каталитични РНК трябва да са големи и сложни като РНК компонента на РНК-аза Р (377 нд)или като интрона при рРНК (413 нд), то трудно дори и много груби репликази биха могли да възникнат чрез случайно кондензиране. РНК на растителни вируси показват, че само 52 нуклеотида могат да служат за РНК - т.е. първият катализатор би могъл да бъде и по-малък. Hammerheadструктура, която играе каталитична роля (рязане). Консер-вативните участъци са няколко сайта от 2 до 6 нуклеотида (оградени)

18. Много къси РНК могат да играят каталитична роля • Генома на LTSV е ковалентно затворена едноверижна РНК от 324 нд. (+) веригата на вироида е двойноверижна с доста бримки. Веригата е способна на точно самоизрязване, при което се образува по-нестабилна, но ензимно по-активна вторична структура. (-) верига може да разреже сама себе си в участък, който е само на шест нуклеотида от мястото на рязане на (+) веригата. Причината за рязанията е в механизма на търкалящия се пръстен на репликация на РНК и така става изрязване на мономерната вирусна РНК от мултимерната РНК опашка, която се получава след репликацията. • Самоизрязването не изисква големи или сложни структури РНК. Това е доказано с възможността на много малки фрагменти от РНК на LTSV да се разрязва in vitro. Минималното структурно изискване за самоизрязване са три къси стъбла, свързващи се в бримка. В тази структура има 17 консервативни нуклеотида, за които се счита че играят каталитична роля, докато останалата част вероятно осъществява подходяща вторична и третична структура за изрязването(hammerhead структура).

19. Самоизрязващи се интрони в дъждовника • Подобна самоизрязваща се секвенция има един вид дъждовник Notophthalmus viridescens. В генома му има много блокове, съдържащи тандемни повторения на една секвенция от 330 нд. Някои от тях се транскрибират в дълга ядрена молекула РНК, която се транспортира в цитоплазмата. Цитоплазмените тран-скрипти обаче са къси РНК средно от около 330 нуклеотида. Повтарящите се 330 нд ДНК фрагменти съдържат същите кон-сервативни елементи, както и посочения участък във вирусния геном на LTSV, който е отговорен за саморазрязването. • Как е възможно геномът на едно гръбначно да има такава хомология с вирусната ДНК? Може РНК вирус с подобна пръстеновидна РНК както на LTSV да е инфектирал древният предшественик на Notophthalmus viridescens. Вирусната репли-кация е дала множество мултимерни РНК-опашки, които са били транскрибирани в ДНК и вмъкнати в генома на това гръб-начно. Има и други такива примери, които показват обратен поток на генетична информация - образуване на псевдо-гени, като например Аluфамилия гени, процесиращите се гени и др.

20. Механизмът на саморазрязване може да е в процеса трансестерификация При белтъчните и при РНК-ензимите протонния транспорт е причина за рязането на РНК. Протонната обмяна обяснява и серията трансферни реакции на фосфоестерната връзка или трансестерификация, и води до автокаталитичното изрязване и послед-ващите реакции, които стават в интрона на Tetrahymena. На пръв поглед транс-естерификацията е много по-сложна, отколкото сайтспецифичното рязане на тРНК от РНК-аза Р или автокаталитич-ното саморазрязване, което се наблюда-ва при вирусната РНК.

21. Механизмът на саморазрязване може да ев процеса трансестерификация • Серията от реакции на трансестерификация, които катализират изрязването на интрона при Tetrahymena включват атака на фосфо-естерната връзка от 3'-ОН на рибонуклеотида. Самата 3'-ОН на предшественика не може сама да инициира трансестерификацията; вместо това към него се свързват свободни гуанозинови нуклеотиди (GTP, GDP или дори GMP), при което трансестерификация се инициира от 3'-ОН. В резултат се получават линейни молекули РНК, макар че 3'-ОН на интрона може да атакува по-нататък вътрешни фосфоестерни връзки и да дава серия пръстеновидни РНК. • Реакцията на трансестерификация не изисква наличието на външна енергия НТФ или НАД и ФАД. Колкото връзки се разкъсват, толкова се образуват и енергията на разрязването се запазва. Така интронът автокаталитично размества съществуващите фосфоестерни връзки, вместо да използва енергия да създава нови. В този смисъл интронът може да се счита за изомеразен ензим или РНК-изомераза. Може би първата РНК-репликаза е била подобен ензим разместващ връзките в пребиотично случайно създадените олигонуклеотиди в комплементар-ни копия на съществуващата РНК матрица.

22. Механизъм на трансестерификацията Механизмът на трансестерификацията, както и механизма на хидролизата представлява нуклеофилна атака на хидроксилната група на дадена фосфоестерна връзка. Когато атакуващата група е водната молекула, резултатът е хидролиза, когато това е ОН-групата на рибозата на рибонуклеотида, резултатът е трансестерификация. • След като трансестерификация и хидролиза са толкова сходни, само малки промени в структура-та могат да превърнат една РНК-аза в ензим, способен да извърши трансестерификация и обратно.

23. Интронът на рРНК на Tetrahymena като РНК ензим • Ензимът е молекула, която катализира дадена реакция, без самата тя да се променя. В този смисъл като че ли интронът на рРНК не е истински ензим, тъй като се променя в процеса на каталитичната реакция. Въпреки това поредицата реакции на трансестерифкация, които изрязват интрона като линейна молекула, не променят активният сайт на РНК

24. Роля на вътрешната водеща секвенция за точността на ензимната реакция • При изрязване на интрона на рРНК в Tetrahymena точно-стта на ензимната реакция се осигурява от образуване на двойноверижна структура. • Формирането на тази структура се осигурява от наличието на “вътрешна водеща секвенция” (ВВС) • Ролята на ВВС в еволюцията на генома е особено голяма

25. Молекулни фосили в интрона на рРНК в Tetrahymena – сценарий на еволюция на реплицираща се система • Изследването на интрона в рРНК на Tetrahymena доказва как РНК извършва каталитичната реакция, но то може да обясни произхода на живота. Един възможен сценарий за това може да е: • Отрязания от рРНК интрон може да играе ролята на poly-С полимераза • Рoly-С полимеразата може да функционира като РНК репликаза • Рoly-С полимеразата може да е примитивна РНК синтетаза • Атокаталитичния рРНК интрон доказва,че РНК е могла да функционира като първата репликативна (и затова жива) система. • Различни варианти на тази репликаза дават един РНК свят- рудиментарен свят, където РНК е функционирала като единствена каталитична молекула. • По-късно, с участието на белтъчната синтеза е възникнал един пo-сложен свят, където РНК u белтъка са споделяли каталитичните функции - рибонуклепротеинов свят или РНП свят. • Това е вероятно и непосредственият предшественик на нашия собствен ДНК свят.

26. Ядрото на самоотделящия се интрон може да служи като РНК полимераза • Ядрото на интрона може да полимериира poly-C от oligo-C. Една вътрешна водеща секвенция, богата на G избира 5'-края на сплайсинг, като формира с него двойноверижен участък с 5'-края на екзона. Това го поставя близо до активния сайт. Един вътрешен богат на G водещ участък избира oligo-C предшестве-ници и ги разполага правилно на активния участък. Ядрото след това функционира като poly-C полимера-за, катализирайки същата реакция като при самосплайсинга, като разликата е, че oligo-C молекулите заемат мястото на 5'-сплайсинговия участък. Резултатът е молекулно разместване на oligo-С субстрата: C- остатъците се преместват от един oligo-C към друг и някои молекули стават по-дълги за сметка на други.

27. Детайлен модел на първата РНК репликаза • Полимеразната активност на ядрото на интрона може да се промени от poly-C на poly-U, просто като се нап-рави ВВС богата на аде-нин (А), вместо на гуанин (G). Тези резултати показ-ват възможност водещата секвенция да съответства на матрицата на оригинал-ната РНК репликаза. Ако това е така, съществува възможност да се промени интронното ядро обратно в матрично-зависима РНК полимераза: вътрешнатаВС на интрона ще трябва да се отреже и да се замес-ти с отделна едноверижна РНК матрица, способна да функционира като външнаВС. Получената матрично-зависима РНК полимераза след това би могла да е способна да копира други молекули РНК.

28. Всички реакции на интрона на Tetrahymena са сходни • Погледнати по-повърхностно, реакциите на изрязване хидролиза и poly-C полимеризация на рРНК интрона на Tetrahymena изглеждат доста различни. При близкото им изследване обаче всички тези трансестерификации стават по един и същ механизъм: във всички случаи 3'-ОН на интрона е активна и взема участие в реакции на обмяна на протони. Така същата 3'-ОН група винаги служи като активен остатък на РНК ензима. Единствената по-очебийна разлика е първата реакция на рязане на 5'-сплайсинговия участък по време на изрязването на интрона, но тук външният свободен гуанинов нуклеотид просто замества 3'-крайния гуанозинова 3'-ОН на самия интрон.

29. Незареден 5' интрон-ОН 3' + субстрат 5' pNpNpNpN-OH 3' — зареден .5' интрон-pN 3' + субстрат 5' pNpNpN-OH 3' • Тъй като интронът активира собствената си 3'-ОН група, вторичната и третичната структура на интронното ядро трябва да са приспособени да заобикалят активния остатък с подходящи донорни и акцептрони групи на протони. След това активираната 3'-ОН може да атакува всяка фосфоестерна връзка, която се е в подходяща позиция от вътрешната водеща секвенция. Никаква значителна енергия не се губи или печели при тази изоенергетична трансестерификационна реакция, така че тя може да се извърши и в двете посоки без видими затруднения. Следствие от тази обратимост на реакцията е, че активираната ОН група не само може да атакува съществуващата фосфоестерна връзка ("зареждане"), но също така може да бъде атакувана, когато формира част от фофоестерната връзка ("разреждане"):

30. Всички реакции на интрона на Tetrahymena са сходни • В повечето реакции на интрона свързването на субстратната РНК към вътрешната водеща секвенция разполага дадената фосфоестерна връзка при активния участък за трансестери-фикация. Само когато няма свързан РНК субстрат, тогава се наблюдава хидролиза на заредения ензим. В този случай активният сайт катализира реакция, при която водата (Н-ОН), а не свързаният олигонуклеотид (5' pNpNpNpN-OH 3'), атакува активираната фосоестерна връзка.

31. Метаболитните пътища са се развивали към синтезата на редки молекули • Развитието на така описаната РНК система би могло да продължи при условие, че се преодолеят няколко основни ограничение за нейната експанзия. • Единствените белтъци които биха могли да ускорят катализата на РНК в примитивния свят на РНК са били случайни пептиди, синтезирани при пребиотична кондензация на АК. Може да се предположи, че са имали рудиментарна каталична активност. Без белтъксинтетична система обаче тези белтъци са изчезвали и РНК системата не би могла да ги използва. Това неизбежно би довело до намаляване на популациятана РНК. • Друг важен ограничителен фактор за развитие на популацията РНК молекули би било изчерпване на предшествениците - нуклеотиди. • Единственият изход за преодоляване на тези ограничения е развитие на ензими на междинния метаболизъм (днес това са белтъци), които обаче не са белтъци, а отново РНК ензими. Това биха могли да са същите репликативни (полимеразни) ензими, които са придобили нови функции чрез дивергенция.

32. Могат ли РНК ензимите да катализират “не РНК” химични реакции? • РНК ензимите използват РНК като субстрат. Можем ли да считаме, че РНК ензимите ще катализират обменни етапи на междинния метаболизъм, ползвайки други субстрати, а не РНК? • Първо: РНК съдържа множество потенциални каталитични групи и е способна да образува сложни третични структури, т.е. няма вътрешна причина, по която един РНК ензим да не е толкова разнообразен, колкото един белтъчен ензим • Второ: Оригиналните ензими на междинния метаболизъм могат да се развият от самата РНК репликаза. Така нуклео-тидния свързващ участък на РНК репликазата разпознава цикличната форма на рибозния пръстен, при което вариант на РНК репликазата може да катализира превръщането на линейната форма на рибозата в циклична форма просто чрез поддържане на линейната форма в подходяща конформация. По-късно, след като живите форми се развият и придобият по-комплексни изисквания към междинния метаболизъм, броят на отделните РНК ензими ще се увеличи.

33. Нуклеотидните кофактори като метаболитни фосилиот света на РНК ? • Изследванията на метаболитните пътища показва, че каталитичните способности на много ензими се усилват чрез кофактори, които са свързани ковалентно или некова-лентно към активния участък. Има кофакто-ри, които са близки по структура с нуклео-тиди (НАД, ФАД, ацетил КоА, коензим Б12). Възможно е нуклеотидните кофактори да са молекулни фосили на ензимите на междинния метаболизъм в света на РНК. • Това може да обясни защо ензимно-актив-ния край на нуклеотидния кофактор се нами-ра срещу ензимно неактивния аденилат или аденозилова група: Може би аденилата или аденозиловата група са служели като удобна "дръжка" за РНК ензима, с която да се захва-не за нуклеотидния фактор, както структура-та на рибозомния интрон на Tetrahymena образува специфичен свързващ сайт за гуаниновия нуклеотид.

34. РНК гените може да са сглобени от по-малки части • Конструирането на многофункционална РНК може да е чрез сливане на две вече съществуващи РНК в една верига с нова активност - пиримидин-свързваща РНК и рибоза-свързваща РНК могат да получат способност да образуват на гликозидна връзка. Алтернатива на подобно генно сливане е тези две активности да се появят едновременно и в една верига. • Една от възможностите е това да е станало като пребиотична реакция, подобна на синтезата на първите олигонуклеотиди. Друга възможност е тази реакция да е била катализирана от самата РНК репликаза. Беше показано, че ензимът може да функционира подреждащ РНК ензим или РНК рекомбиназа, така че той би могъл да добавя не само мононуклеотиди, но и полинуклеотиди. • Идеята, че сложните молекули РНК биха могли да са съставени от предварително отделни структурни и функционални домени на РНК е аналогична на идеята, че прекъснати гени, кодиращи белтъци могат да ускорят еволюцията в света на ДНК. Известни са много случаи, в които екзони, синтезиращи ясно определени структурни или функционални белтъци, са свързани между съседни интрони в общ мозаечен ген чрез рекомбинация на ниво ДНК.

35. Компартментация на биологичните системи Днес всички живи системи са компартментирани чрез мембрани, изградени от липидни бислоеве, които отделят клетката от външната среда и дефинират вътрешна компартментация. За разлика от другите биологично-важни молекули, липидните се само-организират спонтанно от смес на липидни във водна среда, когато концентрацията им до-стигне критично ниво. Тогава те агрегират и образуват голе-ми плоски мембрани, които се накъсват спонтанно и се само-затварят в сферични структу-ри - везикули. Експериментал-но получени везикули се на-ричат липозоми.