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.