Деев Анатолий Иванович Кафедра медицинской биофизики adeyev@mail.

Деев Анатолий Иванович Кафедра медицинской биофизики adeyev@mail. ru ПОДВИЖНОСТЬ КОМПОНЕНТОВ БИОМЕМБРАН

ПОДВИЖНОСТЬ ФОСФОЛИПИДОВ ПОДВИЖНОСТЬ МОЛЕКУЛ латеральная трансбислойная выскакивание диффузия подвижность цепей ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНАЯ flip-flop вращения цепей наклоны (кинки) головок

Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты http: //www. nutripro. net/saturated-fatty-acids/

Потеря воды кожей 1. Трансэпидермальная потеря воды 2. Потоотделение 250 -300 мл в день В покое – 500 - 600 мл в день ЭПИДЕРМИС ДЕРМА TEWL (transepidermal water loss) – количество (масса) воды, прошедшее через единицу площади рогового слоя кожи в единицу времени.

Схематичное изображение эпидермального барьера роговой слой кожи липидный матрикс рогового слоя роговые конверты Липидный матрикс ЛИПИДНЫЕ ПЛАСТЫ Трансэпидермальная потеря воды организмом зависит в основном от свойств липидного матрикса рогового слоя кожи, состоящего из роговых конвертов и окружающих их липидных мембран.

Экспериментальные опыты на изолированном лоскуте рогового слоя эпидермиса показали наличие прямой зависимости между проницаемостью паров воды и частотой образования кинков. (Potts R. O. , Francoeur M. L. Lipid biopysics of water loss through the skin. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1990, v. 87, 3871 -3). Молекулы воды перемещаются в липидном слое мембраны, совершая скачки между петлями (кинками) жирнокислотных цепей. КИНКИ

Частота образования кинков зависит от степени жидкостности липидных пластов, которая определяется степенью ненасыщенности жирнокислотных цепей в составе липидов. тепло, влажность твёрдый бислой жидкий бислой Увеличение степени ненасыщенности липидов, входящих в состав их покровных тканей, является одной из физиологических адаптаций организмов к жаркому и влажному климату. Подобный механизм изменения терморегуляции известен физиологам у аргентинской древесной лягушки (Phyllomedusa sauvagei), способной летом переносить повышение температуры до 400 С.

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ТРАНСБИСЛОЙНОЙ ПОДВИЖНОСТИ МЕМБРАН

Образование и использование протонного потенциала в митохондриях животных: 1 - откачка ионов Н+ из внутреннего объема митохондрий наружу посредством ферментов дыхательной цепи сопряженно с окислением кислородом дыхательных субстратов (АН 2) в продукты (А); 2 - возвращение ионов Н+ внутрь митохондрий посредством Н+-АТФ-синтазы сопряженно с синтезом АТФ из АДФ и фосфата; 3 - возвращение ионов Н+ внутрь митохондрий с образованием тепла, минуя Н+-АТФ-синтазу

Термогенез в митохондриях бурого жира

ЛАТЕРАЛЬНАЯ ДИФФУЗИЯ Коэффициент латеральной диффузии липидов лежит в пределах 10 -7 -10 -9 см 2/с. Скорость латеральной диффузии фосфолипидов составляет около 2 мм/сек. При переходе бислоя в гелевое состояние скорость такой диффузии резко падает.

Рандомизация мембранных белков человека и мыши в гибридных клетках

Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) ФОТОВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСЛЕ ФОТООБЕСЦВЕЧИВАНИЯ (http: //www. leica- microsystems. com/typo 3 temp/pics/01_Figu re-1 b_04_aedf 09153 c. gif)

Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP)

По кривой восстановления флуоресценции после фотоотбеливания (ВФПФ) можно определить время полувосстановления (t 1/2) (в точке, где интенсивность флуоресценции равна F(0) + 0, 5[F(∞) – F(0)] ). Применительно к методу ВФПФ формулу Эйнштейна для диффузии = 4 DLt, где - величина среднего квадратичного перемещения за время t; DL – коэффициент латеральной диффузии, можно преобразовать к виду: DL = (w 2/4 t 1/2)γ , где w –радиус отбеливаемого участка, γ – рассчитываемая константа, зависимая от профиля луча и степени фотоотбеливания. Отсюда, зная время полувосстановления t 1/2 можно вычислить DL и таким образом количественно охарактеризовать подвижность белков в мембране живой клетки. Многие рецепторы подвижны в мембране живых клеток, их коэффициенты латеральной диффузии варьируют в пределах 10 -11 - 5 • 10 -10 см 2/с.

Обесцвеченные молекулы распространяются по мембранам, с которыми контактирует участок фотоотбеливания. Инвертированный ВФПФ: необесцвеченные молекулы распространяются среди обесцвеченных.

Ограничение латеральной подвижности анионного переносчика (белок полосы 3) в эритроцитах белками цитоплазмы (анкирином и спектрином)

Индукция нейрональной активности усиливает латеральную диффузию, снижая время нахождения рецепторов гамма- аминобутирата (ГАМК) в синапсе.

Mechanism for the making and breaking of the cell membrane.

The Li Yang and Huey Huang model has shown that it is the proportion of other molecules in the plasma membrane that will determine whether is opens or closes. It is suggested that the molecules that initiate membrane fusion or breakage will be: lipids; proteins and cholesterol. They derived their model by a serendipitous observations whilst performing other experime With x-ray diffraction patterns they showed how the phospholipids will form an hourglass shape at the point of contact. (click image for diffraction x-rays) The sequence of diagrams shows how a membrane might fuse or split and yet self-seal during a wide variety of biological situations. It has not been lost on the researchers the potential uses of this knowledge and mechanism in medical therapies. In the model: (a) Membranes approach. (b) Touching membranes note how the phospholipid heads flow together starting the process of fusion. As noted above this requires the presence of additional molecules. (c) At the point of contact there is a single lipid bilayer. (d) The pore is open and the membranes are now continuous. Mouse-over the image for evidence x-ray diffraction images. There are biological issues concerning membranes breaking and forming throughout this course. It is astonishing that such a common concept had to wait until 2002 for Lin Yang and Huey Huang to produce the crucial evidence. This outstanding research will still take some time to reach school textbooks.