КИНЕТИКА ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ЛИПИДНЫХ МЕМБРАНАХ

Харакоз Д. П.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино
Существует множество косвенных указаний на важную физиологическую роль главного фазового перехода (плавления) в липидном компоненте биологической мембраны. Если переход служит "переключателем" каких-либо мембранных процессов, то его место в физиологии мембраны нельзя понять без представления о кинетике этого "переключателя". Главный фазовый переход по своему механизму близок к переходам первого рода, ключевой стадией которого является образование критического зародыша новой фазы. Важнейшие параметры, управляющие кинетикой образования зародыша, исследуются акустическим методом, благодаря тому, что спонтанный процесс зародышеобразования приводит к гетерофазным флуктуациям плотности, хорошо наблюдаемым по поглощению и скорости распространения ультразвука в среде. На сегодня это единственный экспериментальный метод исследования кинетики зародышеобразования в мембранах. В докладе представлен обзор состояния исследований кинетики фазового перехода. В частности, обсуждается скорость распространения фронта новой фазы вдоль мембраны (oна равна примерно 1 см/с) и времена, за которые мембрана охватывается новым фазовым состоянием (они лежат в субмиллисекундном диапазоне, характерном для быстрых физиологических мембранных процессов). Скорость распространения фазы - довольно консервативная характеристика, слабо зависящая от химической структуры полярной головки, от электростатического состояния поверхности, от присутствия анестетиков в среде. В мультислойных везикулярных мембранах фазовый переход имеет стойкий гистерезисный характер, то есть проходит существенно неравновесно на временах обычного лабораторного эксперимента (порядка десятка часов). Поэтому общепринятый калориметрический подход к исследованию доменной структуры липидных мембран, основанный на термодинамическом уравнении Вант-Гоффа, несостоятелен. Обсуждается возможная физиологическая роль фазового перехода, индуцированного кальцием.