Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

биофизика мембран укр.

.pdf
Скачиваний:
79
Добавлен:
17.02.2016
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

41

У процесі підготовки тварин, що сплять зимою, до гібернації змінюється фосфоліпідний склад мембран. Обгрунтуйте відповіді на такі запитання: 1) вміст яких жирних кислот збільшується у складі ліпідів; 2) як такі зміни впливають на структуру бішару при зниженні температури.

Самостійно розглянути:

тему «Гіпотеза про фазово-перехідний механізм синаптичного екзоцитозу» (літ.: [9],

стор. 345-359).

Тема №6. «Ліпідні пори: будова та роль у функціонуванні біомембран»

Фосфоліпіди, які складають основу клітинних мембран, як вже зазначалось, відносять до РК. Як і в будь-якому кристалі, у плівці з фосфоліпідів можуть виникати різноманітні дефекти, що призводять до її структурної перебудови. Найбільш природнім для бішару є дефект за типом наскрізної гідрофільної пори (рис. 6.1). Важливо, що ліпідні пори, окрім проникності, відіграють істотну роль за стресових дій зовнішніх чинників на організм на рівні клітинних мембран.

Ліпідні пори і стабільність мембран. У ліпідній бімолекулярній плівці клітинної мембрани можливе утворення пор за механічних пошкоджень внаслідок теплових флуктуацій поверхні бішару, електричного пробою, заморожування плівок, дії поверхнево-активних речовин, осмотичного тиску, перекисного окиснення ліпідів та ін.

Рис. 6.1. Схематичне зображення пори у мембрані [2].

Модель критичної пори. Розглянемо модель ліпідної пори (рис. 6.2).

Вважаємо, що бічна поверхня пори має форму вигнутого кругового циліндра з радіусом кривизни h/2 (r – радіус пори). Припустимо, що ліпідний бішар плоский і пора має два радіуса кривизни h/2 та r. Викривлення поверхні на межі поділу ліпід-вода супроводжується появою додаткового тиску, який називається лапласовим і дорівнює

p = 2σ , r

де σ – міжфазний натяг всередині пори, r – радіус кривизни.

42

Рис 6.2. Модель пори у мембрані [1].

У моделі, яка розглядається, таких радіусів два (h/2 і r) і, відповідно, маємо два значення тиску. Один з них р(h/2) сприяє розширенню, а інший р(r) – стисканню пори. Подальша динаміка пори (розширення або звуження) залежить від співвідношення значень цих тисків. Якщо р(h/2)>р(r), пора буде розширюватись, якщо р(h/2)<р(r), навпаки буде стискуватися.

Розглянемо енергетику пори. Як встановлено вище, на межі поділу діють дві протилежні сили, одна з яких – крайовий лінійний натяг периметру пори – сприяє розширенню пори, а інша сила – поверхневий натяг бішару – викликає стиснення пори. Крайова енергія пори пропорційна радіусу і збільшує сумарну енергію. Енергія поверхневого натягу пори пропорційна квадрату радіусу і знижує сумарну енергію. У результаті сумарна енергія Е(r) дорівнює

E(r) = 2π rγ − π r 2σ ,

(1)

де перший доданок визначає енергією краю пори з лінійним натягом γ, а другий

– енергію пори з поверхневим натягом σ. Вигляд кривої (1) вказує на існування нестійкої рівноваги у точці максимуму з критичними значеннями енергії (Е*) та радіуса (r*).

У точці рівноваги ∂E = 0 рівняння перетворюється на тотожність

∂r

0 = 2πγ − 2πσ r * ,

звідки можна визначити критичний радіус пори r*:

r* =

γ

.

 

(2)

 

 

σ

 

Критична висота енергетичного бар’єру після підстановки r* в рівняння (1)

буде дорівнювати:

 

E* =

πγ 2

.

(3)

 

 

 

σ

 

Враховуючи нестійкість рівноваги, можна стверджувати, що поява пор з r>r* буде супроводжуватись розривом мембрани у результаті необмеженого розширення пори. При r<r* пора буде стискуватись і стабільність мембрани збережеться.

У літературі [7] лінійний натяг кромки пори у бішаровій ліпідній мембрані пропонується обраховувати на основі теорії пружності суцільного рідкокристалічного середовища. При цьому враховується три типи деформацій мембрани – поперечний вигин, латеральний розтяг/стиснення площини та нахил ліпідних хвостиків. Розглядаються різні моделі структури кромки пори: моделі циліндричної форми з заданим радіусом та оптимальним радіусом,

43

«екстраполяційна» модель, «двокоординатна» модель, модель з гідрофобною порожниною. Запропоновані моделі умовно можна поділити на два класи: перший формують моделі, у яких моношари мембрани всюди знаходяться у контакті один з одним. Моделі другого класу допускають появу між моношарами гідрофобної порожнини. Моделі першого класу дають значення лінійного натягу γ, які значно відрізняються від відомих з літератури (~10 пН). Так у циліндричні моделі величина γ виявляється рівною 21 пН, у двокоординатній моделі – 19 пН, в екстраполяційній – 62 пН. У той же час модель з порожниною при поверхневому натязі на межі ліпідних хвостиків, близькому до нуля, дає значення γ~10 пН, що узгоджується з даними літератури.

Електричний пробій мембран. У фізиці під електричним пробоєм розуміють різке підвищення сили електричного струму в слабкопровідному середовищі. У живій клітині таким середовищем є бімолекулярний шар ліпіду. У цьому випадку формула (1) повинна бути модифікована шляхом введення додаткового члена, який відображує внесок електричного поля

E = 2πγ r − π r

2

 

σ +

Cϕ 2

,

(4)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

εв

 

 

, С0

– ємність одиниці площі мембрани, яка не містить дефектів,

де C =

−1

С0

ε м

 

 

 

 

 

εв – діелектрична проникність води, εм – діелектрична проникність мембрани, ϕ

– мембранний потенціал.

Криві залежність енергії пори від її радіусу для цього випадку отримуються за рівнянням (4) для різних значень мембранного потенціалу. Чим більший мембранний потенціал, тим менше значення енергії пори і тим більше зміщується максимум кривої до початку координат. Аналіз кривих показує, що зі збільшенням радіусу енергія пори підвищується. Однак, вона зменшується пропорційно росту поверхневого натягу мембрани і мембранного потенціалу. Внаслідок цього з’являється крива з максимумом, який дозволяє кількісно оцінити критичні параметри мембрани: критичний радіус пори і висоту енергетичного бар’єру. Так, висота енергетичного бар’єру з урахуванням електричного поля дорівнює:

E* =

 

πγ 2

 

 

.

 

 

σ +

Cϕ

2

 

(5)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Якщо порівняти отримане значення з формулою (3), можна бачити, що критична висота енергетичного бар’єру знижується зі зростанням мембранного потенціалу і поверхневого натягу.

Критичний радіус пори може бути розрахований за формулою:

r* =

 

 

γ

 

.

 

 

 

 

 

 

 

σ +

 

Cϕ 2

(6)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

44

Його величина також зменшується зі зростанням σ та ϕ. З формули випливає, що залежність розміру критичної пори від мембранного потенціалу стає помітною лише при значному перевищені електричної складової над величиною поверхневого натягу. Розрахунки показують, що для ліпідного бішару в РК-стані величина мембранного потенціалу не може бути меншою

0,23 В.

Стабільність бішарових мембран визначається ймовірністю появи пор критичного радіусу. Очевидно, що будь-який фактор, який знижує висоту енергетичного бар’єру, буде збільшувати цю ймовірність. До цих факторів слід віднести зниження крайової енергії пори, зростання поверхневого натягу і збільшення мембранного потенціалу. Зростання пробійної напруги до 1 В супроводжується зміщенням критичного радіусу до значень, менших 0,5 нм, що відповідає радіусам іонних каналів клітинної мембрани. Це означає, що електричний пробій супроводжується появою широкого спектру ліпідних пор різного радіусу, включаючи радіуси іонселективних каналів. На сьогодні метод дії зовнішнього електричного поля на клітинні мембрани є одним з основних у сучасній біотехнології. Так, відомо його застосування з метою збільшення пористості мембран (електропорація), введення ДНК (електротрансфекція),

звільнення клітин від великих молекул (електропермеабілізація), злиття клітин

(електрозлиття).

Ліпідні пори і проникність мембран. З точки зору проникності, ліпідні пори принципово відрізняються від білкових каналів своїм походженням та виключною динамічністю. У той час як білкові канали мають визначені розміри, які зберігаються упродовж усього життя клітини, розміри ліпідних пор варіюють у широких межах. Проте ця мінливість має межу. Якщо радіус пори менше критичного, пора у процесі затікання повинна пройти усі проміжні радіуси і досягти мінімального розміру. Питання про можливість повного затікання ліпідних пор залишається відкритим. Ймовірно, повному затягненню пори перешкоджають сили гідратації, які привалюють у випадку зближення стінок гідрофільної пори.

Ліпідні пори, на відміну від білкових іонних каналів, не мають вираженої вибірковості, яка корелює з їхніми порівняно великими вихідними розмірами. Очевидно, що у процесі затікання ліпідні пори можуть досягати і незначних розмірів, у тому числі порівняних з розмірами іонних каналів. Це може призводити до перерозподілу іонних струмів у мембрані, наприклад, при збудженні. Відомо, що після виключення стресової дії бішарова ліпідна мембрана може повернутись до стану з низькою провідністю, пори можуть досягти розміру, недостатнього для проходження гідратованих іонів. Отже, гідрофільні ліпідні пори є універсальними у тому розумінні, що можуть бути використані клітиною для транспорту різних речовин, іонів і молекул води.

Дослідження проникності ліпідних пор на сьогодні розвиваються у двох напрямках: у першому досліджуються максимально великі пори, а в іншому, навпаки, – ліпідні пори мінімального радіусу. У першому випадку мова йде про електротрансфекцію – спосіб введення у живі клітини або ліпосоми молекул ДНК з метою перенесення та внутрішньоклітинного введення чужорідного

45

генетичного матеріалу. Виявилось, що зовнішнє електричне поле високої напруженості сприяє проникненню гігантської молекули ДНК всередину. Ефективний діаметр клубка ДНК досягає 2 мкм. Тому очевидно, що молекула ДНК повинна проникати через мембрану у вигляді розплетеної поодинокої нитки, яка має діаметр 2 нм. Однак вільна дифузія нитки ДНК у порі навряд чи можлива. Поки що механізм цього явища до кінця не з’ясований. Вважається, що молекула ДНК здатна розширювати пору і таким чином проникати крізь мембрану. Проникненню ДНК можуть сприяти додаткові сили електрофорезу і електроосмосу з урахуванням сумарного від’ємного заряду молекули ДНК. Не виключено, що пори з фіксованими в них кінцями молекули ДНК відіграють роль якора, який утримує молекулу в певному місці біля поверхні мембрани везикули, а сам процес перенесення є різновидом піноцитозу.

Інший напрямок дослідження проникності мембран за участю ліпідних пор пов’язаний з трансмембранним перенесенням молекул та іонів води. Відоме явище високої водної проникності клітинних мембран повністю відтворюється на штучних ліпідних бішарах, що передбачає участь у цьому процесі гідрофільних ліпідних пор.

Отже, стабільність ліпідного бішару та клітинної мембрани, яка не має білкового каркасу, визначається ліпідними порами. Ці пори утворюються у місцях дефектів РК-структури ліпідного бішару. Ліпідні пори виникають внаслідок теплових флуктуацій поверхні бішару, а також можуть утворюватися при мембранному стресі, який супроводжує фазовий перехід мембранних ліпідів, при електричному пробої і осмотичному лізисі. Цілісність мембрани у цих випадках залежатиме, ймовірно, від того, чи буде ліпідна пора перевищувати деякий критичний розмір, чи ні. У першому випадку мембрана розірветься, а в іншому – її структура збережеться. При збереженні стабільності мембран пори поступово затягуються. Мінімальні радіуси ліпідних пор можуть стати співрозмірними з параметрами каналів, які регулюють у нормі проникність клітинних мембран. На останніх етапах затікання ліпідні пори можуть перетворюватись у водні пори, доступні лише для молекул та іонів води.

Мембранні пори, які створюються екзогенними агентами.

Є різні способи утворення пор у біомембранах під дією специфічних агентів або фізичних факторів:

1. токсини і цитолітичні білки.

Коліцини представляють собою поодинокі поліпептиди (м.м. 60000 Да). Пору утворює лише одна молекула коліцину.

Дифтерійний токсин представляє собою поодинокий поліпептид, який при зв’язуванні з поверхневими рецепторами певних клітин утворює у мембрані канал і вивільнює у клітину фермент, що проявляє летальну дію. Можливий механізм переносу у цьому випадку такий: один фрагмент токсину формує у мембрані пори, розмір яких є достатньо великим, щоб через них міг пройти сегмент токсину, що проявляє ферментативну активність. Подібні результати отримані і для токсинів, які викликають стовбняк і ботулізм. Холерний токсин складається з двох субодиниць: субодиниця В утворює у мембрані олігомери з

46

центральним каналом, який використовується для переносу А-субодиниці, що характеризується ферментативною активністю;

2. пермеабілізація за допомогою детергентів.

Сапонін та дигітонін взаємодіють з холестеролом всередині мембрани і утворюють агрегати у вигляді великих пор. Ці агенти широко використовують для формування отворів у плазматичних мембранах клітин, через які всередину клітини можуть проходити як невеликі молекули, так і макромолекули;

3. пермеабілізація за допомогою осмотичного шоку.

Під дією осмотичного шоку в мембрані утворюються отвори. Так, наприклад, у мембрані еритроциту з’являється один великий отвір діаметром ~1 мкм, розмір якого потім зменшується до 14-280 Å;

4. пермеабілізація під дією електричного поля.

Пори в мембрані клітин тварин можуть утворюватись і під дією електричного поля. Дослідження, які проводились на тінях еритроцитів, показали, що поблизу катоду відбувається формування нестабільних значних за розміром пор діаметром 168 Å, які потім швидко зменшуються до 10 Å. У біотехнологіях утворення пор під дією електричного поля іноді використовують для ініціації злиття клітин;

5. пермеабілізація з утворенням дефектів упаковки мембранних компонентів.

Будь-яка хімічна обробка чи вплив фізичних чинників, які змінюють упаковку ліпідів і білків у мембрані, може призводити до порушення функції мембрани як бар’єра для гідрофільних речовин. Наприклад, проникність ліпосоми за температури фазового переходу значно підвищується, що еквівалентно проникності пори діаметром 18 Å. До подібного ефекту може призвести і агрегація білків як у реконструйованих ліпосомах, так і при зшиванні мембранних білків всередині біомембран.

Рекомендована література:

1.Антонов В.Ф. Липидные поры: стабильность и проницаемость мембран // Сорос.

образов. журн. – 1998. – №10. – С. 10-17.

2.Антонов В.Ф. Эволюция липидных пор в бислое при фазовом переходе мембранных липидов. [Электронный ресурс] // Режим доступу: http://library.biophys.msu.ru/PDF/3351.pdf. – 2010.

3.Антонов В.Ф., Черныш А.М., Пасечник В.И., Вознесенский С.А., Козлова Е.К. Биофизика: учеб. – М.: Владос, 2003. – 288 с. (глава 2. Транспорт веществ через биологические мембраны, §9. Липидные поры: стабильность и проницаемость мембран, стр. 48-66).

4.Башкиров П.В., Чекашкина К.В., Акимов С.А., Кузьмин П.И., Фролов В.А. Изменение состава липидной мембраны при сильном изгибе // Биол. мембраны. – 2011. – Т.28, №2. –С. 145-152.

5.Брик Т.М. Енциклопедія мембран: у 2 т. – К.: Вид. дім «Києво-Могилянська академія», 2005. – Т.1. – 658 с. (стор. 176-179 та 633-634).

6.Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции. – М.: Мир, 1997. – 624 с. (глава 1. Введение: структура и состав биологических мембран, §2.4, Фазовые переходы в липидных системах, стр. 84-96).

47

7.Молотковский Р.Ю., Акимов С.А. Расчет линейного натяжения в различных моделях кромки поры в липидном бислое // Биол. мембраны. – 2009. – Т.26, №2. –

С. 149-158.

Контрольні запитання для засвоєння матеріалу:

1.Механізм формування ліпідної пори.

2.Роль ліпідних пор у стабільності біомембран.

3.Значення ліпідних пор для забезпечення проникності мембран (наведіть приклади).

4.Значення молекулярної геометрії ліпідів при утворенні різних мембранних структур.

Задача.

Розрахувати критичний радіус ліпідної пори, прийнявши крайовий натяг пори 10-11 Н і поверхневий натяг ліпідного бішару 3 мН/м.

Завдання.

Пояснити, якими фізичними чинниками можна регулювати структуру ліпідних пор у мембрані. Навести приклади.

На самостійну роботу. Розглянути такі теми:

1.«Формування ліпідних пор за фазового переходу в мембрані» (літ.: [1-3]).

2.«Ліпідні пори і проникність біомембран» (літ.: [1]).

Тема №7. «Модельні мембранні системи»

Утворення мембранних структур. Моношари. Основні мембраноутворюючі ліпіди представляють собою сполуки з ідеальним поєднанням гідрофобних та гідрофільних властивостей. Вони майже нерозчинні у воді у мономерному вигляді, а прагнення їх голівок максимально контактувати з водою надає їм унікальної здатності утворювати різні порівняно стійкі структури при агрегації таких молекул.

Моношари на межі поділу вода-повітря. Більшість мембраноутворюючих ліпідів при нанесенні їх на поверхню води практично не розчиняється в об’ємній фазі, а швидко розтікається по поверхні, утворюючи мономолекулярний шар (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Формування моношару.

При стисканні моношару проявляються міжмолекулярні взаємодії. Зростання тиску призводить до формування так званої розтягнутої рідкої плівки (рис. 7.2, Б). Молекули в цьому стані характеризуються усіма степенями

48

свободи, полярні голівки фіксовані на поверхні розділу фаз, вуглеводневі ланцюги молекул схильні до агрегації і взаємопроникнення. Із подальшим зростанням тиску у моношарі реалізується найбільш щільна упаковка молекул (вертикальна орієнтація). Рухливість вуглеводневих ланцюгів вища, ніж у полярних голівок, оскільки вони сильно гідратовані. У цьому стані зберігається можливість руху молекул у площині поверхні (латеральна рухливість). Цей стан можна розглядати як конденсовану рідку плівку (рис. 7.2, В). Ущільнення шару із зростанням тиску далі може відбуватися лише за рахунок руйнування гідратних оболонок полярних голівок, після чого цей шар стає практично нестисливим і знаходиться у твердому стані (рис. 7.2, Г) (площа поперечного перетину молекул не залежить від довжини вуглеводневого ланцюга; для молекул фосфатидилхоліну це значення становить 0,44 нм2). Після перевищення деякого граничного тиску моношар починає руйнуватись – стан колапсу (рис. 7.2, Д).

Поверхневі моношари використовують як модельні мембранні системи. За їх допомогою вивчають рухливість і типи упаковки молекулярних компонентів у мембранах, міжмолекулярні взаємодії у них, механічні властивості мембран, досліджують кінетику та механізми ферментативних процесів, які протікають на межі поділу фаз, процеси переносу іонів і електронів через межу поділу фаз та ін.

Рис. 7.2. Крива площа-тиск для моношару ліпідів (І) та схема розміщення ліпідних молекул на межі поділу фаз повітря-вода (ІІ): А – стан двомірного газу, Б – розтягнута рідка плівка, В – конденсована рідка плівка, Г – твердий стан, Д – стан колапсу [12].

Цей метод має деякі обмеження, які значною мірою обумовлені тим, що моношар – це половина ліпідного шару мембрани, оберненого в газову фазу. Останнього обмеження можна уникнути при використанні як мембрани мономолекулярного шару, який утворюється на межі двох рідин, що не змішуються. Моделі, які представляють собою ліпідні бішари, вдається отримати у вигляді полімолекулярних структур, що утворюються ліпідами в об’ємі водної фази.

Мономолекулярні мембрани. При нанесенні на поверхню води краплини масла утворюється райдужна плівка, яка поширюється у всі сторони. При

49

поступовому зменшенні товщини плівки вона стає рівною товщині шару в одну молекулу. У цій мембрані, яка представляє собою моношар, полярні (гідрофільні) групи молекул направлені в бік води, а вуглеводневі ланцюги (гідрофобні групи) – у бік повітря. На межі вода-повітря фосфоліпіди утворюють моношари, а при диспергуванні у воді – стабільні бішари.

Здатність ліпідів утворювати мономолекулярні плівки має велике значення для нормального функціонування окремих органів. Саме так організований сурфактант у легеневих альвеолах, поверхня яких безпосередньо контактує з повітрям: сурфактант представляє собою моношар, який складається більш ніж на 80% з ДПФХ.

Фізико-хімічні параметри ліпідних молекул на межі вода-повітря почали інтенсивно досліджувати навіть раніше, ніж почалося експериментальне вивчення молекулярних характеристик бішарових мембран. Молекули ліпіду в моношарі внаслідок теплового руху можуть переміщуватись уздовж поверхні води, створюючи поверхневий тиск. На основі даних про площу поверхні, яку займає моношар ліпідів певної маси, та знаючи молекулярну масу ліпідів, можна розрахувати площу, яку займає одна молекула.

Агрегати фосфоліпідів можуть існувати у вигляді різних фаз, тому на кривих залежності площі, яка припадає на одну молекулу, від поверхневого тиску має місце точка перегину, що відповідає переходу однієї фази в іншу. Екстраполяція кривих стискування до нульового тиску дозволяє розрахувати площу, яку займають молекули різних ліпідів або жирних кислот. На мономолекулярних плівках вдалося адсорбувати деякі ферменти і дослідити залежність їх активності від щільності упаковки фосфоліпідного моношару. Встановлено, що при стискуванні моношару під тиском до 1-3 Па ферменти, які гідролізують ліпіди, втрачають активність. За відсутності стискування плівка на межі вода-повітря займає максимальну площу і представляє собою систему, аналогічну так званому «двовимірному» газу. За слабкого стискування відбувається перехід спочатку в «двовимірну» рідину, а потім у конденсовану плівку, для якої характерне майже повне нестискування. Додавання холестеролу, який розміщується між молекулами ліпідів і тим самим посилює міжмолекулярні взаємодії, призводить до зменшення площі поверхні плівки. Аналогічну дію на площу поверхні плівки спричинюють мембранні білки. Природа молекулярної групи в молекулі фосфоліпіду впливає на величину площі поверхні. Мономолекулярні плівки використовують як модель для дослідження властивостей мембран, але деякі властивості, наприклад проникність, дослідити неможливо. Для цього використовують інші типи модельних мембран, наприклад, бішарові плоскі мембрани, ліпосоми, мультишари, протеоліпосоми.

Бішарові ліпідні мембрани. Першу штучну бішарову ліпідну мембрану (БЛМ) отримали Мюллер зі співроб. (рис. 7.3). У двохкамерну комірку з перетинкою, у якій є невеликий отвір, наливають електроліт. Ліпід, попередньо розчинений в органічному розчиннику, набирають в піпетку або на кісточку і наносять на отвір. Під дією маси та поверхневих сил краплина ліпідного розчину поступово розтікається та стає тонкою.

50

Рис. 7.3. Схематична ілюстрація отримання бішарових мембран [11]: А – формування БЛМ (1 – бішар, 2 – тор), Б – у розрізі.

Коли її товщина наближається до довжини хвилі видимого світла, мембрана забарвлюється усіма кольорами райдуги, подібно плівці на воді. Потім на плівці виникає чорна пляма, яка розширюється і поступово охоплює усю поверхню. Плівка стає чорною. Це говорить про товщину структури, яка утворилася. Якщо товщина шару речовини менша довжини хвилі світла, такий шар вже не відбиває світла і здається чорним. Коли виміряли товщину мембрани, виявилось, що вона складає приблизно 50 Å, що набагато менше довжини хвилі видимого світла, і дорівнює довжині ліпідних молекул.

БЛМ плоскої форми або замкнені у сферичні везикули мають важливе значення для мембранології. Звичайно, вони не можуть відтворити складні функції клітинної мембрани, але дозволяють дати відповідь на деякі проблемні питання. Виявилось, що питомий опір БЛМ значний: він дорівнює приблизно 107-108 Ом см2. БЛМ – добрий ізолятор, вона ідеально відділяє один розчин від іншого, не дозволяючи їм змішуватись. Всередині мембрани вуглеводневі хвости створюють гідрофобну серцевину. У цьому шарі дуже низька діелектрична проникність – вона складає приблизно 2, тоді як для води – 80. Коли поруч знаходяться два середовища, одне з низькою діелектричною проникністю (ліпід), а інше з високою (вода), тоді присутні в системі іони надають перевагу воді. Концентрація іонів у водній і ліпідній фазах відрізняється в 10-12 разів. Біологічна мембрана за своїм складом і будовою складніша описаного вище ліпідного бішару. Як вже зазначалось, за фізіологічних температур мембрана – це анізотропний РК. У нормальному до поверхні напрямі вона веде себе як тверде тіло, а в латеральному – як ліпідна

рідина, інкрустована білками. Коефіцієнт латеральної дифузії ліпідів складає 10-7-10-8 см2/с, а для білків – 10-10 см2/с.

Повертаючись до модельного ліпідного бішару, треба відзначити, що він є ідеальною матрицею, на яку можна послідовно реконструювати та вивчити різні мембранні системи. За допомогою цієї моделі досліджують електрохімічні властивості межі поділу БЛМ – розчин електроліту, будову подвійного електричного шару, адсорбцію заряджених частинок, вивчають механічні властивості системи, стійкість бішарів в електричних полях і механізм їх руйнування. Система двох БЛМ виявилась особливо корисною для дослідження молекулярного механізму злиття мембран.