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.