Иммобилизованные ферменты - Березин И.В.
Скачать (прямая ссылка):
протекает вблизи или на поверхности оиомем-бран. Поэтому иммобилизация
ферментов на природных липидных носителях (конструирование ансамблей
белок-липид) может рассматриваться как наиболее близкое приближение к
условиям функционирования ферментативных систем в живой клетке.
Для целей такой иммобилизации, как правило, используются природные липиды
- компоненты биомембран. Структуры наиболее распространенных природных
липидов изображены на рис. 1.
Обычно липидные носители применяются в виде монослоев на различных
поверхностях или бислоев (как правило, сферической формы).
Монослои липидов на поверхности воды. Липиды, имеющие в своем составе
хотя бы небольшую полярную "голову", способны образовывать
мономолекулярные пленки на границе раздела фаз (вода и воздух или вода и
неполярный растворитель) . Липидные молекулы в монослое расположены таким
образом, что их полярные головные группы погружены в водную фазу, а
углеводородные части направлены в воздух или погружены в органический
растворитель. Такая пленка способна сорбировать белковые молекулы.
Изучение монослоев липидов, содержащих белок, помогает понять природу
взаимодействия липидов и белков в биологической мембране (сорбцию белка
на липидной поверхности, электростатические и гидрофобные
35
-с*
->с*
-с-
-с-
t-6*5
-с-
-С'
'С-
-с-
'С-
•с--с--с* -с-•с-
*Ст
)
m-v' о 0=0
°съ-
ю
О-Р-О
о
-с
•с-
H-N-H
н
-с-
-с*
>с%
-о -с-
t"-c-
-с-:
*?¦ 6-! -9-f -6-l'W-6-" 0^9 6=с c.rjo -с* о
О-Р-О
о
с
н л ,<
H-N
Фосфатидил --этанол амин -серии -инозит
l-c- . с i -с-*
*'ф-л
f-C*
-с*
•СЧ -С-1
lt -9-
О' О О" ' 'С-
о
О-Р-О
о
-с*
•с-
¦с-
>с-
-с-
"•с-
' -с-! *.
-9- %
-с- 9-
¦9' -9-
{-с- '¦ f9i 9t4.6>
t -9-
Г'-?-
0*70 O'C
V
и 9'
9 ; 9
-c-c o-p-o 1* 0
Кардиолипин
M
d
-холин (лецитин)
-ct
fbit1
'-9-
(-1/9;
0*0 0-C С.--СГ
V
0
O-P-0
0
-c-
H jjj H
нс-У-см
hhChh
Сфингомиелин
(5
Ч- <-9-
k-C-l St
-9\^4 . -с- * J Vt -9\ V?
* -9< *06?
H C' OC'^C лг с °h'c
'C-
oh
Цереброзид
Рис, 1. Основные типы мембранных липидов: а - глицеролипиды; б -
сфинголипиды; в - холестерин; черточки - атомы водорода; полуокружности -
объемы, занимаемые неполярными хвостами)/) и полярными головами липидов
(//)
взаимодействия этих соединений, влияние поверхности на конформацию
белка).
Получение монослоев липидов на поверхности воды требует специальной
техники и является весьма трудоемкой процедурой, что ограничивает их
применение.
Монослои липида на твердой поверхности. Эти системы в качестве носителей
были предложены О. М. Полтораком и Е. С. Чухрай (1966). Суть метода
состоит в нанесении липидного монослоя на твердую подложку (силикагель,
сажа, аэросил) с последующей адсорбцией белка из водного раствора. В
качестве липидной матрицы используют обычно лецитин, фосфатидил-
этаноламин и холестерин. Разработан также метод получения искусственных
смешанных лецитин-холестериновых слоев.
Возможность варьировать структуру и ориентацию молекул в липидных слоях
достигается подбором полярности носителя и природы используемого
растворителя липида. Если липид с молекулами дифильной природы,
растворенный в неполярном органическом растворителе (бензол, гептан),
адсорбировать на полярном силикагеле, то в монослое липида углеводородные
цепи будут ориентированы наружу. При адсорбции липида из полярного
растворителя на неполярной графитовой саже можно получить гидрофильный
монослой, в котором полярные головные группы ориентированы в сторону
растворителя.
Липосомы. Впервые липосомы были описаны А. Бэнгэмом в 1964 г. Для их
приготовления наиболее часто используются фосфатидилхолины (лецитины),
фосфатидилэтаноламин, фосфат -идилсерин, кардиолипин, сфингомиелин,
причем они образуются как из чистых липидов, так и смесей.
Существует три различных типа липосом: мультиламелляр-ные,
моноламеллярные и макровезикулярные. Мультиламелляр-ные липосомы
представляют собой замкнутые упорядоченные структуры, состоящие из
нескольких концентрических липидных бислоев, отделенных один от другого
водной средой. Расстояние между соседними липидными бислоями равно 7,5
нм, диаметр центрального водного ядра равен приблизительно 0,15 мкм, а-
суммарный диаметр мультиламеллярных липосом колеблете" от 1-2 до 50 мкм.
Ультразвуковая обработка мультиламеллярных липосом приводит к
трансформации их в простые, или моноламеллярные. При такой обработке
размеры частиц уменьшаются; диаметр моноламеллярных липосом составляет от
20,0 до 50,0 нм.
Третий тип липосом - макровезикулярные липосомы, образующиеся, например,
путем слияния малых липосом, индуцируемого ионами Са2+, а также
присутствием фосфолипидов с отрицательно заряженными головными группами.
Такие липосомы состоят из одного бислоя и могут иметь диаметр от 60,0 нм
до 100 мкм.
Размер и форма липосом зависят от способа их приготовления, а также от
таких факторов, как кислотность среды, при-
37
сутствие неорганических солей и природы используемого липида.
