20. Модели на мембрани. Изкуствени фосфолипидни мембрани. Моно и бислойни мембрани. Липозоми. Понятие за канали



Дата27.11.2017
Размер27.87 Kb.
20. Модели на мембрани. Изкуствени фосфолипидни мембрани. Моно и бислойни мембрани. Липозоми. Понятие за канали.
Първите представи за строеж и състав на биомембраните са от началото на 20 век. Тогава се е предполагало, че мембраните са тънък липиден слой (Овертън (Ch. Overton) – 1899).

1925 г. Гортер и Грендел (E. Gorter, F. Grendel - холандски учени) първи откриват, че мембраните са изградени от двоен липиден слой, като хидрофилните групи на липидите са разположени на повърхността, а въглеводородните вериги образуват вътрешна хидрофобна област.

1935 г. Даниели (J. Danielli) и Давсън (H. Davson) предлагат модел, наречен липопротеинов сандвич. Според него мембраната е трислойна структура, където двойният липиден слой се намира между два слоя глобуларни белтъци, образуващи граничните повърхности на мембраната с водата. Моделът не е претърпял големи промени и до днес, потвърден е със съвременни методи, например рентгенов структурен анализ. Така за пръв път е уточнен и размерът на мембраните – между 6 и 12 nm.

1972 г. Сингер (S. Singer) и Никълсън (G. Nicolson) предлагат така наречения течно-мозаечен модел, т.е. че мембраната представлява “море” от течни липиди, в което са потопени белтъци- плуват белтъчни „айсберги”. В зависимост от здравината на връзката с мембраната белтъците се разделят на два вида – периферни и интегрални. Сега е възможно наблюдение на мембраните със съвременни експериментални методи, рентген, електронен микроскоп. Мембраната реално изглежда като гранулирана структура с прекъсвания (пори) и отделни глобуларни частици. Представа за големината на отделните съставки – липидните молекули са с дължини около 3 нанометра, а дебелината на монослоя белтък е около 1 нанометър. Приблизително на 1 молекула белтък се падат 80-90 молекули липиди.

Синтезирането на изкуствени мембрани е интересно и полезно, понеже дава възможност за изучаване детайлно на биофизичните процеси в мембраните и защото изследванията се провеждат в сравнително прости системи. Чрез изкуствените мембрани може да се изследват и процеси на самоорганизация на биологичните структури, което е особено актуално сега.

Най-лесно се получават монослоеве, образуващи се на границата вода/въздух или вода/масло след като се капне във водата разтвор на липид и после разтворът се изпари. Образува се ципа с дебелина приблизително равна на дължината на липидните молекули. Полярните глави на липида са обърнати към водата а въглеводородните опашки към въздуха. Липидните монослоеве са фактически първите модели на биомембрани (изкуствени биомембрани).

Липидните молекули са склонни да образуват и агрегати в обемна фаза – мицели. Мицели се делят на обикновени и обърнати. В обикновените хидрофилните глави са обърнати към водата, а въглеводородните опашки образуват хидрофобно ядро изолирано от водата. Обърнати мицели се образуват в неполярни разтворители – бензен, хексан, хептан.

Липиди, които не могат да образуват мицели, най-изгодно термодинамически образуват бимолекулярен слой – бислой. Основни сили, които спомагат за това са хидрофобните взаимодействия и Ван-дер-Ваалсови сили, които ги опаковат плътно в бислой. Между полярните глави на липидите и водата възникват и електростатични сили и се образуват водородни връзки. Бислоевете имат: 1) тенденция за увеличаване на своята площ, 2) способност да се затварят и образуват ограничено пространство, 3) способност да се запечатват, т.е. без дупки по тях. Бислойните липидни образувания са изкуствени мембрани, много близки по свойства до естествените.



Фосфолипидите от своя страна имат свойството във вода да образуват мехурообразни частици, наречени липозоми. Те се състоят от множество затворени липидни бислоеве, разделени със слоеве вода. В зависимост от размера и броя слоеве се делят на многослойни (приличащи на зелка с десетки и стотици бислоеве и размер около 5-10 микрометра), големи еднослойни с диаметър 100-200 нанометра и малки еднослойни с диаметър 20-50 нанометра. Липозомите като модел са значително по-близко до реалните биомембрани в сравнение с бислоеветете. Напоследък като модерен метод за лечение се налага използването на липозомите за доставка на лекарствени средства до определени места в организма. Проблем е обаче насочването на липозомите към точно определен места или клетки, а също така и последващото им изваждане от организма.
Пространствена форма на фосфолипид:




Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница