Модели мембран

Уточнение строения биомембран и изучение их свойств осуществляются с использованием физико-химических моделей мембраны.

Первая модель - монослой. Молекулы фосфолипидов, будучи помещенными на границу раздела вода-воздух (вода-масло), выстраиваются в один слой так, что гидрофильные (полярные) головки погружаются в воду, а гидрофобные «хвосты» в контакт с водой не вступают, остаются в воздухе (масле). Молекулы фосфолипидов как бы «отслаиваются» от воды. Пока молекул немного, они располагаются на поверхности, «прильнув» к воде головками и выставив наружу хвосты (рис. 11.4, а).

Вторая модель - плоский бислой. Если в водном растворе липидных молекул становится больше, то эти молекулы собираются вместе так, что гидрофобные углеводородные цепи закрыты от воды, а полярные головки, наоборот, выставлены в воду (рис. 11.4, б). Такая модель позволяет изучать ионную проницаемость, генерацию электрического потенциала на мембране.

Третья модель - однослойная липосома. Липидные бислои, если они имеют большую протяженность, стремятся замкнуться сами на себя, чтобы спрятать гидрофобные «хвосты» от воды. При этом образуются фосфолипидные везикулы - однослойные липосомы (рис. 11.4, в). Они представляют собой мельчайшие пузырьки (везикулы), состоящие из билипидной мембраны. Липосомы фактически являются биологической мембраной, полностью лишенной белковых молекул. На липосомах часто проводят эксперименты по изучению влияния различных факторов на свойства мембраны или, наоборот, влияния мембранного окружения на свойства встраиваемых белков.

Рис. 11.4. Модели молекул фосфолипидов в воде:

а - монослой, б - плоский бислой, в - однослойная липосома

В медицине липосомы используются для доставки лекарственных веществ в определенные органы и ткани. Таким способом готовятся липосомальные кремы и мази в дерматологии и косметологии. Сами липосомы нетоксичны, полностью усваиваются в организме и являются надежной липидной микрокапсулой для направленной доставки лекарства.