Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

основе метода ЯМР лежит поглощение электромагнитных волн в радиочастотном диапазоне ядрами, обладающими механическим моментом или спином, а следовательно, магнитным моментом. К их числу относятся ядра, которые имеют четное массовое число и нечетный атомный номер, а также ядра с нечетным массовым числом и четным или нечетным атомным номером. Под действием электромагнитного излучения с определенной частотой в таких системах могут происходить различные переориентации ядерных спинов, которые сопровождаются поглощением или излучением энергии. В результате изучения зависимости величины поглощения от частоты излучения можно получить спектр ЯМР.

Спектры ЯМР дают информацию о структуре биополимеров, взаимодействиях между молекулами и молекулярном движении. Метод ЯМР позволяет установить расположение отдельных атомов в небольших молекулах с молекулярной массой до 500, а иногда и до 1000 Д. Использование ЯМР-спектроскопии позволяет также получать информацию о подвижности белков и липидов в мембранных системах.

Калориметрия и дилатометрия. Эти методы дают возможность изучать структурные изменения в мембранах. В калориметрических экспериментах исследуемый объект, как правило, нагревают, а затем регистрируют его температуру по мере самопроизвольного охлаждения. В диапазоне температур, в котором отсутствуют фазовые переходы, температура объекта плавно уменыпается, однако вблизи точки фазового перехода наблюдается резкое изменение теплосодержания системы. По формам кривых, полученных в разных условиях, можно сделать определенные заключения о плавлении липидов, фазовых переходах в мембране и о влиянии на них различных факторов.

Результаты, полученные калориметрическими методами, как правило, хорошо дополняются дилатометрическими измерениями. Дилатометр — это прибор, который используется для измерения объема, позволяет сопоставить изменения объема, например, суспензии липосом, с соответствующими изменениями объема чистого растворителя.

Радиоактивные изотопы. При исследовании мембран часто необходимо измерять мембранные компоненты и вещества, проникающие через мембраны или адсорбирующиеся и связывающиеся ими, в количествах Кг-8—10-12 М. Для этих целей наиболее пригодными являются методы измерения радиоактивности. Чаще всего используются радиоактивные изотопы, испускающие р- и у-лучи. Количество атомов такого. вещества в любой период времени равно

N = N0e-M, (36)

где N и No—число атомов радиоактивного вещества в момент времени t и при^=0 соответственно; к—постоянная распада.

Это всегда необходимо учитывать, так как время, необходимое для постановки эксперимента, может совпадать с периодом полураспада изотопа.

Измерение р-активности проводится различными приборами, построенными на основе ионизации газа или явления флуоресценции. В первом случае р-частица ионизирует один (или несколько) атомов газа (гелий, неон, аргон), ионы движутся к катоду и аноду, что и регистрируется в виде импульса тока. Такие приборы весьма надежны, однако эффективность измерения радиоактивности у них ограничена. Причина этого — не все р-частицы обладают энергией, достаточной для ионизации (возбуждение атомов газа не приводит к появлению импульса тока или заряда). Кроме того, образец в таких приборах всегда остается за пределами детектора и не все излучаемые р-частицы регистрируются.

Последнюю причину можно преодолеть путем помещения образца внутрь детектора р-частиц. Образец растворяется, например, в толуоле с небольшим количеством флуо-ресцента. Излучаемая образцом р-частица, взаимодействуя с молекулами толуола, переводит их в возбужденное состояние. Возбужденная молекула растворителя флуоресцирует (см. рис. 23), фотоны поглощаются молекулами флуо-ренсцента, который, в свою очередь, испускает фотоны большей длины волны, которые регистрируются фотоумножителями. Таким образом, регистрируются все (3-частицы, кроме тех, которые поглощаются самим образцом. Этот принцип лежит в основе измерения р-частиц жидкостным сцинтилляционным методом, преимуществом которого является и то, что им можно определить количественное соотношение двух изотопов одного образца. Это можно осуществить и с помощью других типов счетчиков, в том числе для регистрации у-излучения, если счетчик снабжен анализатором амплитуды импульсов.

Сцинтилляционный детектор применяется и для регистрации у-лучей. В одном из методов образец помещается внутрь активированного таллием монокристалла йодида натрия. -у-Лучи, выходя из образца, выбивают из атомов монокристалла электроны. Выбитые электроны, в свою очередь, возбуждают близлежащие атомы кристалла, что и является причиной флуоресценции. Как и в предыдущем случае, этим методом по анализу амплитуды электрических импульсов можно одновременно определить два различных изотопа.

При использовании радиоизотопов существенным является приготовление образца. В случае измерения радиоактивности счетчиком Гейгера — Мюллера важным является снижение процента самопоглощения р-частиц, т. е. уменьшение толщины образца. Если используется сцинтилляционный счетчик, образец должен быть полностью растворен. Учитывая то, что в качестве растворителей используются толуол, ксилол, диоксан, мембранные компоненты — липиды, белки и липопротеиды — хорошо растворяются. Хуже обстоит дело с исследованием углеводов и гликопротеидов. Плохая растворимость приводит к образованию агрегатов и, следовательно, к увеличению самопоглощения р-частиц, а также к снижению энергии прошедших через образец. Для уменьшения размеров агрегатов используют поверхностно-активные вещества. В ряде случаев образец сорбируют на соответствующих фильтрах (стекловолокне, бумаге, нитроцеллюлозе и др.).

С помощью изотопных методов решается много проблем мембранологин: обмен, подвижность компонентов мембран и их самосборка, трансмембранное движение веществ, обменные реакции с участием различных типов мембран клетки, липосомальная терапия и взаимодействие искусст-

ве

венных и биологических мембран, идентификация активных центров мембранно-

страница 44
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(22.09.2019)