Techniques

LIPIDER &

MEMBRANER

 

Lipider tilhører en stor familie af naturligt forekommende fedtopløselige molekyler som f.eks. forskellige vokse, olier, fedtsyrer, steroler som f.eks. kolesterol, fedtopløselige vitaminer såsom vitamin A, D, E og K, samt (mono-, di-, tri-) glycerider, fosfolipider og mange andre. Lipider udgør størstedelen af cellemembranen og kan også fungerer som et energilager fro kroppen. Derudover fungerer visse lipider også som signal molekyler i vitale biokemiske processer, der foregår i cellen. Lipider er amfipatiske molekyler, hvilket vil sige, at de består af en hydrofobisk (vandafskyende) del, der ofte består af aromatiske ringe eller lange carbon kæder, og en hydrofilisk (“vand elskende”) del der typisk består af en polære del som f.eks. en syregruppe, en aminogruppe, en hydroxyl gruppe eller en sukkergruppe samt mange flere.

Selvsamling & membranstrukturer.

Fordi lipider både består af en hydrofilisk og en hydrofobisk del, opfører de sig på en meget speciel måde, når de blandes med vand. I rent vand er de enkelte vandmolekyler løst forbundet med hinanden gennem et netværk af hydrogenbindinger. Når lipider blandes med vand er deres hydrofobiske dele ikke i stand til at danne nye hydrogenbindinger til vandmolekylerne, hvorved vandmolekylernes hydrogennetværk bliver svækket. Dette er imidlertid ikke energimæssigt favorabelt, så lipiderne vil begynde at klumpe sammen på en måde, hvorved deres hydrofobiske dele vil blive afskærmet fra vandmolekylerne samtidig med, at deres hydrofiliske hovedgrupper kommer i kontakt med vandmolekylerne. Herved dannes den karakteriske dobbeltlags membranstruktur. De hydrofiliske hovedgrupper er i stand til at danne hydrogenbindinger til de øvrige vandmolekyler i opløsningen, hvilket er meget mere energimæssigt favorabelt og denne proces kendes som den hydrofobiske effekt. Denne sammenklumpning / selvsamling i en vandig opløsning resulterer i en masse forskellige membranstrukturer, som afhænger af lipidets struktur og de fysiske forhold, der er tilstede i den vandige opløsning. Et udvalg af forskellige membranstrukturer kan ses herunder.

Adskillige faktorer påvirker hvilke membranstrukturer, der bliver dannet: lipidets rumlige struktur, koncentrationen af lipidmolekyler i opløsningen, samt fysiske forhold som f.eks. pH etc. Miceller dannes af konisk formede lipider i en vandig opløsning eller som omvendte miceller i en ikke-polær opløsning. Hvis lipidet derimod er cylindrisk kan liposomer og vesikler dannes ud fra en kugleformet dobbeltlagsmembran. Både liposomer og vesikler kan bestå af enten en enkelt dobbeltlagsmembran eller flere lag af membraner, der ligger inden i hinanden. For at være i stand til at undersøge disse strukturer med et confokal mikroskop, skal vesiklerne og liposomerne mærkes med specielle fedtopløselige fluorescerende farvestoffer kaldet fluoroforer.

Af og til vil vesikler og liposomer sætte sig på f.eks. et mikroskopi objektglas og synke samme, således der dannes en plan understøttet membran. Disse membraner kan undersøges med fluorescensmikroskopi, men de er også særligt egnede til atomar kraft mikroskopi, idet de er understøttede og kan tåle at blive skannet af en kantilever. Alle de omtalte lipidstrukturer kan fremstilles enten ved brug af et enkelt type lipid molekyle eller af blandinger af forskellige lipid molekyler. Under specielle forhold vil der i membraner dannet af forskellige lipider kunne dannes områder kaldet lipid domæner. Disse domæner vil bestå hovedsageligt af en eller to lipider, der er bedre til at pakke sig tæt end de øvrige lipider, der findes i membranen. Domæner dannes nemt i kunstige membraner, men de er meget svære at observerer i cellemembraner, fordi de forventes at være meget små. Undersøgelsen af hvordan domæner ser ud, og hvordan de dannes i kunstige membraner, er derfor et vigtigt forskningsområde indenfor lipider. De mest anvendte teknikker til at undersøge domæner med er fluorescens mikroskopi samt atomar kraft mikroskopi.

Memphys, Center for biomembranfysik, Syddansk Universitet Campusvej 55 DK-5230 Odense M

Copyright @ All Rights Reserved