АКУСТИЧЕСКОЕ И КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОФАЗНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ В ВЕЗИКУЛЯРНЫХ ЛИПИДНЫХ МЕМБРАНАХ

Шляпникова Е. А., Емельяненко В. И., Харакоз Д. П.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино
Гетерофазные флуктуации - это процесс спонтанного образования субкритических зародышей новой фазы при приближении к температуре фазового перехода. Ранее нами было показано существование гетерофазных флуктуаций в липидных мембранах дипальмитоилфосфатидилхолина (ДПФХ). Установлено, что исследование температурной зависимости интенсивности гетерофазных флуктуаций позволяет получить информацию о важнейших кинетических параметрах фазового перехода. В данной работе поставлены следующие цели: 1) подтвердить существование гетерофазных флуктуаций методом калориметрии; 2) исследовать связь между кинетикой зародышеобразования и структурой мембраны; 3) исследовать влияние электростатического состояния липида на кинетику зародышеобразования. Использовались водные суспензии мультислойных и бислойных везикул, приготовленных из ДПФХ, димиристоилфосфатидилхолина (ДМФХ), димиристоилфосфатидилглицерола (ДМФГ), дилауроилфосфатидилэтаноламина (ДЛФЭ). Температурную зависимость скорости и поглощения звука измеряли с помощью сканирующего дифференциального интерферометра. Калориметрические измерения проводили на калориметре ДАСМ. Показано, что гетерофазные флуктуации обнаруживаются не только в акустическом, но также и в калориметрическом эксперименте. Калориметрические проявления описываются в рамках той же модели зародышеобразования, что и акустические проявления. Гетерофазные флуктуации ранее не наблюдались в калориметрических исследованиях потому, что вклад флуктуаций в теплоемкость замаскирован вкладом собственно перехода, который на несколько порядков интенсивнее. Интенсивность гетерофазных флуктуаций сильно зависит от химической природы полярной головки липида. Константа скорости элементарного акта развития зародыша остается практически постоянной в цвиттер-ионных (ДПФХ, ДМФХ) и анионных (ДМФГ, ДЛФЭ) липидах в присутствии и в отсутствие ионов кальция в среде. Константа скорости слабо зависит от электростатического состояния мембраны.