Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Reklama1
Strona główna Edukacja

Elektrochemia Membran Lipidowych

Ważnym składnikiem błon lipidowych, choć występującym w ilościach śladowych, są witaminy. Oprócz tego błony zawierają nieznaczne ilości wolnych kwasów tłuszczowych, lizolipidów, karotenoidów i inne ważne biologicznie cząsteczki.

Lipidy występujące w błonach komórkowych można podzielić na trzy grupy:
  • fosfolipidy,
  • glikolipidy,
  • cholesterol.


  • Rysunek poniższy przedstawia wzory strukturalne tego typu lipidów.


    Fosfolipidy
    Fosfolipidy są lipidami, których zawartość w różnego rodzaju błonach jest największa. Zalicza się do tej grupy m.in. fosfatydylocholinę (lecytynę), fosfatydyloetanolaminę, fosfatydyloserynę i fosfatydyloinozytol. Fosfolipidy są pochodnymi glicerolu lub sfingozyny. W fosfoglicerydach dwie grupy hydroksylowe glicerolu są zestryfikowane przez kwasy tłuszczowe, a trzecia przez kwas fosforowy. Łańcuchy kwasów tłuszczowych zawierają przeważnie parzystą liczbę atomów węgla, na ogół w granicach od 14 do 24. Przeważają fosfolipidy o długości łańcuchów węglowodorowych 16 lub 18. Przy takiej długości łańcuchów cząsteczki lipidów mają długość ok. 3.25 nm. Łańcuchy węglowodorowe lipidów występujących w komórkach zwierzęcych nie są rozgałęzione i mogą być nasycone lub nienasycone. Wiązania wielokrotne w konfiguracji cis powodują "zgięcie" długiego łańcucha węglowodorowego i w efekcie cząsteczki zajmują większą przestrzeń. Długość łańcuchów węglowodorowych oraz stopień ich nasycenia ma duży wpływ na płynność błon.

    Glikolipidy
    Glikolipidy są pochodnymi sfingozyny zawierającymi grupy cukrowe. Grupa aminowa szkieletu sfingozynowego w glikolipidach jest zacylowana kwasem tłuszczowym. Najprostszym glikolipidem jest cerebrozyd.

    Cholesterol
    Cholesterol jest związkiem z grupy sterydów występującym wyłącznie w komórkach eukariotycznych. Duże jego ilości zawarte są w błonach plazmatycznych komórek takich, jak erytrocyty, czy mielinowe włókna nerwowe. Zawartość cholesterolu jest wyższa w błonach plazmatycznych niż wewnątrzkomórkowych. Związek ten pełni ważną rolę w błonach biologicznych. Sztywna struktura pierścieni cholesterolu ogranicza ruchy sąsiednich cząsteczek fosfolipidów, a zatem wysoka zawartość cholesterolu w błonie powoduje zmniejszenie jej płynności. W temperaturach niższych od temperatury przejścia fazowego pierścienie cholesterolu stanowią przeszkodę w osiągnięciu przez błonę stanu żelu. Cholesterol jest więc swoistym buforem pomagającym zachować właściwą płynność błony w szerokim przedziale temperatur. Cholesterol wpływa również na takie właściwości fizyczne błon jak stabilność i przepuszczalność. Przenikanie cząsteczek przez błony może następować poprzez tzw. defekty, które powstają samoczynnie w strukturze dwuwarstwy. Są one wynikiem ruchów węglowodorowych fragmentów cząsteczek lipidów związanych z obrotami wokół wiązań podwójnych. Cholesterol ogranicza te ruchy, powodując zmniejszenie przepuszczalności błon dla niewielkich kationów, np. K+.

    Lipidy nietypowe
    Niektóre błony biologiczne zawierają także lipidy nietypowe. Na przykład organizmy żyjące w środowisku o wysokiej temperaturze (gorące źródła, gejzery) posiadają zdolność wytwarzania lipidów długołańcuchowych (np. 32-węglowych) z grupami hydrofilowymi na obu końcach. Lipidy takie "spinają błonę" i stabilizują ją.

    Skład sztucznych membran lipidowych
    Sztuczne błony lipidowe mogą być formowane z różnego rodzaju polarnych lipidów, zarówno naturalnych jak też i syntetycznych. Naturalne lipidy pozwalają na tworzenie membran o właściwościach zbliżonych do błon biologicznych. Lipidy pochodzenia naturalnego są zwykle ekstrahowane z tkanek zwierzęcych, czasem z żółtek jaj lub ziaren soi. Stanowią one mieszaniny cząsteczek lipidów zawierających łańcuchy węglowodorowe o różnych długościach, różnej liczbie i położeniu wiązań podwójnych. Do tworzenia membran nie jest używany czysty cholesterol, gdyż nie tworzy on dwuwarstw o płynnej strukturze. Membrany mogą być natomiast formowane z "utlenionego cholesterolu", który jest mieszaniną wielu produktów reakcji cholesterolu z tlenem.

    Stosowanie lipidów syntetycznych umożliwia tworzenie błon o określonych parametrach, np. grubości, płynności, ładunku powierzchniowym, przewodnictwie, pojemności itp. Możliwe jest badanie aktywności układów rekonstruowanych z błon biologicznych, jak też nadanie membranom pewnych szczególnych cech, np. zdolności fluorescencyjnych, kompleksujących lub magnetycznych. Syntetyczne lipidy pozwalają na tworzenie membran o dużej trwałości i stabilności. Podczas syntezy lipidom nadać można cechy, które umożliwiłyby ich wykorzystanie przy budowie przetworników molekularnych i biosensorów.


    Źródło:
    Wydział Chemii
    Uniwersytet Warmińsko-Mazurski

    Kontakt:
    dr Stanisława Koronkiewicz stankor@uwm.edu.pl


    Tematyka badawcza dotycząca właściwości i zastosowań membran lipidowych rozwijana jest w Katedrze Chemii UWM od kilku lat. Prace skupiają się na kilku zasadniczych zagadnieniach:
    • Badania właściwości elektrycznych dwuwarstwowych membran lipidowych.W ramach tej tematyki badane są zjawiska elektrokompresji i elektroporacji membran lipidowych.
    • Wykorzystanie dwuwarstw i monowarstw lipidowych osadzonych na żelu lub metalu w konstrukcji czujników elektrochemicznych i biosensorów.
    • Rozwój metod badawczych i aparatury pomiarowej pozwalającej na badania właściwości elektrycznych membran lipidowych.



    Drukuj PDF
    wstecz Podziel się ze znajomymi

    znajdz nas na fcb
    Informacje dnia: Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne Stypendia naukowe dla wybitnych młodych naukowców Nanomateriały pomagają w oczyszczaniu wody Pływanie zmniejsza ryzyko zgonu Męska płodność na poziomie molekularnym 16 mln euro dla naukowców zajmujących się żywnością Innowacyjne cewniki medyczne

    Partnerzy

    GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Warszawskie Stowarzyszenie Biotechnologiczne (WSB) „Symbioza” Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 QDAY Mlodym Okiem Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab