Регистрация / Вход
Прислать материал

Зависимость угла наклона липидов в гель фазе от температуры

ФИО: Макитрук Д.А.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: д.ф.-м.н. Мухин Сергей Иванович, к.ф.-м.н. Борис Борисович Хейфец

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Теоретической физики и квантовых технологий

Академическая группа: МФ-10-1

Зависимость угла наклона липидов в гель фазе от температуры вычислена аналитически. Расчёт произведён для микроскопической модели липида в мембране [1,2]. Параметр взаимодействия липидов между собой вычислен самосогласованно в рамках теории среднего поля. Два параметра модели – несжимаемая площадь липида и натяжение на гидрофильном интерфейсе подобраны для наилучшего совпадения с экспериментальными данными [3] (см. рисунок 1). Суть явления состоит в следующем. При понижении температуры липиды переходят в гель фазу: углеводородные цепочки липидов вытягиваются, что приводит к увеличению ван дер Ваальсовского взаимодействия между цепочками [4]. Однако если гидрофильные головы липидов велики, то минимуму энергии соответствует состояние мембраны, при котором все липиды находятся под углом θ к нормали к поверхности мембраны [5] (т. н. тилт). При дальнейшем понижении температуры площадь головы меняется слабо по сравнению с площадью сечения цепочек [3]. Таким образм площадь головы можно считать не зависящей от температуры, а зависимость площади сечения углеводородных цепочек можно вычислить в модели струн – когда липид в мембране моделируется в виде эффективной струны. Липид в гель фазе смоделирован как жёсткая струна. Гель фаза входит в состав верхнего слоя эпидермиса, и используется для синтеза жидко-кристаллических мембран [6].

Рисунок 1 – Тилт от температуры

Список литературы

1. Mukhin SI, Baoukina S. Analytical derivation of thermodynamic characteristics of lipid bilayer from a flexible string model. Phys Rev E. 2005;71: 061918. doi:10.1103/PhysRevE.71.061918

2. Mukhin SI, Kheyfets BB. Pore formation phase diagrams for lipid membranes. JETP Lett. 2014;99: 358–362. doi:10.1134/S0021364014060095

3. Sun WJ, Tristram-Nagle S, Suter RM, Nagle JF. Structure of gel phase saturated lecithin bilayers: temperature and chain length dependence. Biophys J. 1996;71: 885–891. Available: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1233545/

4. Salem L. Attractive Forces between Long Saturated Chains at Short Distances. J Chem Phys. 1962;37: 2100–2113. doi:10.1063/1.1733431

5. Marrink SJ, Risselada J, Mark AE. Simulation of gel phase formation and melting in lipid bilayers using a coarse grained model. Chem Phys Lipids. 2005;135: 223–244. doi:10.1016/j.chemphyslip.2005.03.001

6. Tristram-Nagle S, Liu Y, Legleiter J, Nagle JF. Structure of Gel Phase DMPC Determined by X-Ray Diffraction. Biophys J. 2002;83: 3324–3335. doi:10.1016/S0006-3495(02)75333-2