18.  Warstwy monomolekularne i podwójne lipidów (ocena
grubości)

 

Charakterystyczna cechą związków lipidowych jest amfofilność, czyli dwojaki sposób

wiÄ…zania siÄ™ z
wodą. Jest to następstwem
faktu, że reszty kw. tłuszczowych mają charakter

hydrofobowy, natomiast znajdujÄ…ca
siÄ™
po przeciwnej stronie czÄ…steczki gr. fosforanowa ja

grupÄ…
hydrofilowÄ….

 

W ośrodkach wodnych struktura energetycznie korzystną dla fosfolipidów jest struktura, w

której polarne reszty kwasów tłuszczowych nie mają kontaktu z woda. Strukturami takimi są:

 

·        
micele
tworzone przez lipidy z jednym łańcuchem wodorotlenowym

·        
liposomy
powstajÄ…ce przy
odpowiednim stężeniu lipidów
np. w wyniku
naświetlania r-u ultradźwiękami lub wstrząsania

·        
dwumolekularna warstwa lipidów
powstaje na
granicy dwóch faz polarnych,
końcówki hydrofobowe oddziałują na siebie siłami van der Waalsa

 

Otrzymywanie
błon bimolekularnych:

 

1.      
Otrzymywanie błony o pow. sferycznej

Na końcu cienkiej igły połączonej
ze strzykawka
umieszcza się kroplę r-u lipidów w

niepolarnym, lotnym rozpuszczalniku a następnie przez powolne wyciskanie r-ru wodnego ze

strzykawki uzyskuje sie błonę.

 

2.       Otrzymywanie
błon niesymetrycznych

Złożenie 2 błon lipidowych utworzonych na pow. wody, dokonuje się tego przez zanurzenie

przegrody z otworem w fazę wodna; obie błony powierzchniowe odkładają sie
na ściankach

przegrody zlepiajÄ…c sie
ze sobÄ… na pow. otworu.

Na otwór w środkowej ściance pojemnika wypełnionego woda lub roztworem wodnym

elektrolitu nanosi sie za pomocą pipety, mikrostrzykawki lub pędzelka niewielka ilość

roztworu lipidu w rozpuszczalniku niepolarnym . otrzymana w ten
sposób błonę, początkowo

o dużej grubości obserwuje sie w świetle odbitym. Dopóki grubość błony jest porównywalna

z długością fali światła widzialnego, widoczne są na jej powierzchni barwy
interferencyjne.

Obszar, w którym błona jest bimolekularna, odbija znacznie mniej światła , przez co

widoczny jest jako czarna plama w otoczeniu jasnej, barwnej błony
stad nazwa "czarna

błona lipidowa"

 

Cząsteczki zajmują taką odległość,
aby nakład energii na oddziaływania był jak najmniejszy.

W zależności od tej odległości wyróżniamy warstwy:

·        
gazowa

·        
ciekła rozciągnięta

·        
ciekła
skondensowana

·        
stała

 

Pomiaru grubości błony lipidowej można dokonać 2 metodami:

 

o  
Metoda spektrofotometryczna (mierzy się współczynnik odbicia światła od błony) wiązka światła
o natężeniu I0 i
dÅ‚ugoÅ›ci fali λ pada na bÅ‚onÄ™ lipidowÄ… pod pewnym kÄ…tem.
Część światła odbija
siÄ™ od pierwszej
warstwy, część przechodzi
przez błonę, część odbija się
od drugiej warstwy a następnie
interferuje z wiÄ…zkÄ… odbitÄ… od warstwy pierwszej.
Następuje
wygaszenie.

Badamy natężenie IR światła
odbitego i obliczamy współczynnik odbicia światła
R.

R = IR/I0

Następnie znając współczynnik załamania błony n i współczynnik
załamania r-u wodnego obliczamy grubość błony x:

R = 4 [(n
no) /
(n + no)]2 · sin2 (2πnx/λ)

W metodzie tej mierzona jest całkowita grubość błony, tzn. wewnętrznej warstwy hydrofobowej i obu
warstw zewnętrznych hydrofilowych.

 

o  
Metoda elektryczna (mierzy pojemność elektryczną
właściwą)Pomiaru pojemności
błony mozna dokonać umieszczając odpowiednie elektrody w roztworach po obu stronach
błony i uzywając mostka RC. Włączanie i wyłączanie
napięcia podawanego na elektrodę 1 przez opornik R wywołuje impulsy prądu zapisywane na rejestratorze. Pojemność błony mozna
obliczyć
z szybkości zaniku impulsów prądu. Grubość błony oblicza się przyjmując, ze stanowi ona, wraz z
roztworami wodnymi, kondensator płaski. . Zakłada się przy tym wartość stałej
dielektrycznej błony typową dla węglowodorów
nasyconych ε
= 2,3 ÷ 2,5.

C = εoεrS/d

 

Gdzie:
d
grubość
warstwy błony
S
pow. okładek kondensatora

 

Z pomiaru pojemności otrzymuje się grubość jedynie hydrofobowego wnętrza błony, a to dlatego, że tylko ta część błony
stanowi obszar niedostępny dla jonów i wody i
spełnia rolę
dielektryka oddzielajÄ…cego 2 fazy wodne.