Kinetyka membran biologicznych - kolokwium czwartkowe IF

Kinetyka membran biologicznych- zmienno w staociPiotr TargowskiKolokwium czwartkowe Instytut Fizyki UMKToru - 18 maja 2000

Kinetyka membran biologicznych- stao w zmiennociPiotr TargowskiKolokwium czwartkowe Instytut Fizyki UMKToru - 18 maja 2000

Schemat komrki[Encyklopedia multimedialna PWN - Biologia]

Membrana komrkowaogranicza przestrze komrki

umoliwia i kontroluje transport substancji odywczych

stanowi rodowisko dla pewnych reakcji biochemicznych

dostosowuje ksztat komrki do wymogw tkanki

[ Z. Lengren - redniowieczne arty, RSW 1959 ]

[D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, J. Willey, 1980]

Plan wykaduWstpObiekt badaModele fluktuacji membranymodel frakcyjnymodel dystrybucyjnyPodsumowanieAspekt krajoznawczy

Model przestrzenny przekroju dwuwarstwowej bony fosfolipidowej [L. Stryer Biochemia, PWN, 1997 ]O

HCPN

Liposom - jednowarstwowy pcherzyk fosfolipidowy,[D. Voet, J.G. Voet, Biochemistry, J. Willey, 1980]50 nm

rodowisko - mae liposomy DPPCDPHKoronenTemperatura (oC)Temperatura (oC)Cinienie (MPa)Cinienie (MPa)< r >< r >< r >< r >T = 53 oC

Koronen C24H12Grupa punktowa symetrii D6hr0 = 0.1, jedna skadowa zaniku r(t)

DPPC znakowane koronenem T=23 oCczas (ns) vs fit-scatter Residua-303# kanau0100200Wsp. autokorelacji-0.50.00.51.0VV-VH = r(t)F(t) (zliczenia)Czas (ns)Czas zanikufluorescencji DPH!??

Model frakcyjny

Model frakcyjny - podstawowe zalenociPoniewa fluorescencja sondy nie zaley od stanu rodowiska, to

Kinetyka procesw wymiany rodowisk:

alboszczegy

Model frakcyjny- najwaniejsze wyniki

Rozmiary frakcjiTemperatura (oC)Temperatura (oC)

s

Wybrane stae szybkocis

Model frakcyjny - szczegy rozwizaWynik eksperymentu moe mie posta zaniku o 3 skadowychPrzy zaoeniu mona wyznaczy parametry fizyczne

Wasnoci zaniku fluorescencji koronenu w maych liposomach DPPC

Model frakcyjnykFGNGFkFGCieky krysztaFrakcjawymiennaFrakcjastaael

Model dystrybucyjny

F. . . .G1G2 G3Gnd(S1,T)d(S2,T)d(S3,T)d(Sn,T)S = 0S > 0

Model dystrybucyjny- podstawowe zalenoci

s

Model dystrybucyjny- najwaniejsze wynikiTemperatura (oC)Temperatura (oC)gd (s-1)Tt=39 oCTt=39 oCEfekty cinieniowe

s

Zesp zaangaowany w badaniaprof. dr Lesley Davenportdr Piotr Targowski(dr) Salvatore H. Atzeni(dr) Bo Shendr Jay R. Kuntson (NIH)dr Michel Straherprof. dr hab. Andrzej Kowalczyk

Model dystrybucyjny, pomiary cinieniowe

Rwnowano cinienia i temperatury w membranach fosfolipidowych< r > (koronen)

PodsumowanieMembrana fosfolipidowa, poniej temperatury przejcia fazowego, podlega powolnym fluktuacjom stanu uporzdkowania, czasowo przechodzc do stanu ciekego.Fluktuacje uporzdkowania mona opisa w oparciu o model frakcyjny albo dystrybucyjny.Jak dotd eksperyment nie rozstrzyga, ktry model jest bliszy sytuacji fizycznej - prawdopodobnie naley poszukiwa ich pewnej kombinacji.

Energia swobodna F(S,T)Parametr uporzdkowania STemperatura (oC)F(S,T) (kJ/mol)

Gsto prawdopodobiestwa P(S,T)

P(S,T) Parametr uporzdkowania STemperatura (oC)

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0102030405060

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0102030405060

t

F

@

220

ns

0

0.1

0.2

0.3

0.4

050100150

T

T

p

T

p

eq

(

,

)

.

.

=

-

0

26

0

01

K

/

MPa

b

g

(

t

100

ns )

k

F

G

N

G

F

k

F

G

k

G

k

F

k

N

C

i

e

k

y

k

r

y

s

z

t

a

F

r

a

k

c

j

a

w

y

m

i

e

n

n

a

F

r

a

k

c

j

a

s

t

a

a

e

l

r

t

R

t

R

t

r

t

F

G

N

N

b

g

b

g

b

g

b

g

=

+

+

b

0

r

t

r

t

r

t

r

t

F

F

G

G

N

N

b

g

b

g

b

g

b

g

=

+

+

b

b

b

0

r

t

C

e

C

e

r

e

k

t

k

t

N

k

t

N

(

)

=

+

+

-

-

-

1

2

0

1

2

b

dR

t

dt

k

R

t

k

k

R

t

dR

t

dt

k

R

t

k

k

R

t

F

FG

G

GF

F

F

G

GF

F

FG

G

G

b

g

b

g

b

g

b

g

b

g

b

g

b

g

b

g

=

-

+

=

-

+

k

k

k

F

G

N

>

>

=

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

050100150

k

D

k

k

k

k

D

k

k

k

k

D

C

C

C

C

k

k

k

k

k

k

k

k

k

D

D

k

k

k

k

D

k

k

k

k

r

C

C

k

k

k

r

C

C

k

k

k

F

FG

F

GF

F

FG

FG

GF

G

GF

FG

GF

=

-

-

+

-

-

+

=

-

+

=

=

-

-

-

-

+

-

-

+

=

+

+

=

+

+

1

2

2

2

1

2

2

2

1

2

1

2

2

1

2

1

1

2

1

2

1

2

2

2

1

2

2

2

1

2

2

2

1

2

1

2

0

2

1

0

2

1

1

c

h

c

h

b

g

b

g

b

g

c

h

c

h

c

h

b

g

b

g

b

g

b

g

;

b

b

k

k

F

FG

d

S

T

d

T

E

S

T

k

T

B

,

exp

,

b

g

b

g

b

g

=

-

F

H

G

I

K

J

g

D

act

k

k

FG

GF

D

E

S

T

F

S

T

F

S

T

a

S

a

T

T

S

a

S

a

S

act

,

,

,

(

*)

b

g

b

g

b

g

=

=

-

=

=

+

-

+

+

0

1

2

1

3

1

4

1

2

2

3

3

4

4

P

S

T

E

S

T

k

T

P

S

T

dS

B

,

exp

,

,

,

b

g

b

g

b

g

-

F

H

G

I

K

J

=

z

D

act

1

0

1

d

T

T

T

=

-

b

g

k

r

t

r

t

r

P

S

T

e

dS

F

D

d

S

T

t

a

f

a

f

a

f

a

f

=

+

-

z

,

,

0

1