Структура биологической мембраны. 08_ Структура биологических мембран. 8. Структура биологических мембран

• Название: 8. Структура биологических мембран
• Анкор: Структура биологической мембраны
• Дата: 24.10.2021
• Размер: 1.11 Mb.
• Имя файла: 08_ Структура биологических мембран.pdf
• Тип: Документы; #255006
• страница: 1 из 4

1
8. Структура биологических мембран
Если рассмотреть электронную микрофотографию ультратонкого среза живой ткани
(после его фиксации и соответствующего прокрашивания), то первое, что обращает на себя внимание, это тонкие двойные линии, которые "вырисовывают" контуры клетки и внутриклеточных органелл (рис. 8.1). Это срезы через биологические мембраны – тончайшие плёнки, состоящие из двойного слоя молекул липидов и встроенных в этот слой белков. По сути дела, именно мембраны(наряду с цитоскелетом), формируют структуру живой клетки. Клеточная или цитоплазматическая мембрана окружает каждую клетку. Ядро окружено двумя ядерными мембранами: наружной и внутренней.
Все внутриклеточные структуры: митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат
Гольджи, лизосомы, пероксисомы, фагосомы, синаптосомы и т.д. представляют собой замкнутые мембранные везикулы (пузырьки). Каждый тип мембран содержит специфический набор белков – рецепторов и ферментов; вместе с тем основа любой мембраны – бимолекулярный слой липидов (липидный бислой), который во всякой мембране выполняет две главные функции: барьера для ионов и молекул и структурной основы (матрицы) для функционирования рецепторов и ферментов.
Рис. 8.1. Схематическое изображение органелл клеток на основании данных электронной микроскопии.

2
8.1. История изучения свойств и строения мембран
Термин "мембраны" как окружающей клетку невидимой плёнки, служащей барьером между содержимым клетки и внешней средой и одновременно полупроницаемой перегородкой, через которую могут проходить вода и некоторые растворенные в ней вещества, был впервые использован, по-видимому, ботаниками фон Молем и независимо
К. фон Негели (1817–1891) в 1855 г. для объяснения явлений плазмолиза. В 1877 г. ботаник В. Пфеффер (1845–1920) опубликовал свой труд “Исследования осмоса”, где постулировал существование клеточных мембран, основываясь на сходстве между клетками и осмометрами, имеющими искусственные полупроницаемые мембраны, которые были приготовлены незадолго до этого М. Траубе. Дальнейшее изучение осмотических явлений в растительных клетках датским ботаником Х. де Фризом (1848–
1935) послужило фундаментом при создании физико-химических теорий осмотического давления и электролитической диссоциации датчанином Я. Вант-Гоффом (1852–1911) и шедским ученым С. Аррениусом (1859–1927). В 1888 году немецкий физико-химик В.
Нернст (1864–1941) вывел уравнение диффузионного потенциала. В 1890 году немецкий физико–химик и философ В. Оствальд (1853–1932) обратил внимание на возможную роль мембран в биоэлектрических процессах. Между 1895 и 1902 годами Э. Овертон (1865–
1933) измерил проницаемость клеточной мембраны для большого числа соединений и показал прямую зависимость между способностью этих соединений проникать через мембраны и их растворимостью в липидах. Это было чётким указанием на то, что именно липиды формируют плёнку, через которую проходят в клетку вещества из окружающего раствора. В 1902 году Ю. Бернштейн (1839–1917) привлек для объяснения электрических свойств живых клеток мембранную гипотезу.
В 1925 году Гортер и Грендел показали, что площадь монослоя липидов, экстрагированных из мембран эритроцитов, в два раза больше суммарной площади эритроцитов. Гортер и Грендел экстрагировали липиды из гемолизированных эритроцитов ацетоном, затем выпаривали раствор на поверхности воды и измеряли площадь образовавшейся мономолекулярной пленки липидов. На основе результатов этих исследований было сделано предположение, что липиды в мембране располагаются в виде бимолекулярного слоя. Это предположение подтвердили исследования электрических параметров биологических мембран (Коул и Кёртис, 1935): высокое электрическое сопротивление, порядка 10 7
Ом/м
2
и большая электроемкость 0,51 Ф/м
2
Вместе с тем имелись экспериментальные данные, которые свидетельствовали о том, что биологическая мембрана содержит в своем составе и белковые молекулы. Эти

3 противоречия экспериментальных результатов были устранены Даниелли и Давсоном, предложившими в 1935 году «бутербродную» модель строения биологических мембран
(рис. 8.2 вверху), которая с некоторыми несущественными изменениями продержалась в биологии в течении почти 40 лет. Согласно этой модели, на поверхности фосфолипидного бислоя в мембранах располагаются белки.
А
Б
Рис. 8.2. Модели строения биологических мембран: А
— «бутербродная модель» строения биологических мембран по Давсону и
Даниели, Б — жидкостно- мозаичная модель Сингера и
Николсона.
Эта модель успешно объясняла имевшиеся к тому времени данные о существовании липидного бислоя в мембране, а также тот факт, что поверхностное натяжение на границе мембраны–вода было заметно ниже, чем на поверхности раздела фосфолипидный слой- вода, что можно объяснить адсорбцией белков на поверхности липидного слоя. С моделью согласовывались также полученные примерно в то же время данные по дифракции рентгеновских лучей (с довольно низким разрешением).
В 1959 г. на основании обширного набора данных электронной микроскопии ультратонких срезов клеток, окрашенных четырехокисью осмия, Робертсон выдвинул гипотезу об «унитарном», т.е. стандартном строении всех клеточных и внутриклеточных мембранных структур. Все наблюдаемые на срезах мембраны имели толщину около 7,5 нм и в электронном микроскопе выглядели как две темные линии, разделенные светлой полоской. Было сделано заключение (не совсем верное), что такой трехслойный вид мембраны обусловлен расположением центрального липидного бислоя между двумя слоями белка.
Дальнейшие успехи в изучении строения мембран были достигнуты благодаря прогрессу в очистке и разборке на элементы мембранных структур методами биохимии и успехам

4 электронной микроскопии. В частности, электронно-микроскопические исследования с применением метода замораживания–скалывания показали, что в мембраны встроены глобулярные частицы. С другой стороны, развитие таких биофизических методов, как метод флуоресцентных и спиновых зондов позволило доказать жидкое состояние липидов в мембранах.. В 1972 г. Сингер и Николсон свели воедино все предложенные идеи, создав в 70-х годах жидкостно-мозаичную модель (рис. 8.2 внизу). В рамках этой модели мембрана представляется как текучий фосфолипидный бислой, в который погружены свободно диффундирующие белки, образующие в нем своего рода мозаику.
В последние годы жидкостно-мозаичная модель тоже подверглась изменениям. В частности, показано, что не все мембранные белки свободно диффундируют в жидком липидном бислое. Имеются данные о существовании латеральных доменов в самой мембране. Тщательно изучается роль цитоскелета. Становится очевидным, что некоторые участки мембран отличаются, по-видимому, по своей структуре от классического липидного бислоя. Тем не менее, эта модель легла в основу современных представлений о строении биологических мембран.
8.2. Биофизические методы изучения структуры мембранных
белков и липидов
В становлении и уточнении современных представлений о структуре мембран большую роль сыграли не только методы морфологии и особенно биохимии, ранее зарекомендовавшие себя при изучении метаболизма и функции белков в водной среде, но и специфические биофизические методы, которые позволили изучать структуру этих сложных надмолекулярных гетерогенных образований.
8.2.1.
Электронная микроскопия.
В настоящее время, когда электронная микроскопия пришла на вооружение широкого круга биологов и медиков, с трудом верится, что было время, когда разработка самого прибора и физической техники обработки экспериментального материала были главным объектом усилий исследователей, среди которых физику и инженеру принадлежала не меньшая роль, чем экспериментальному биологу и врачу.
Исторически первой была просвечивающая электронная микроскопия тонких срезов мембран, которой пользовался в том числе и Робертсон, и которая позволила при окраске препаратов четырехокисью осмия выявить характерную трехслойную структуру мембран: на снимках четко видны две темные полосы с промежутком между ними шириной около 8 нм. При такой подготовке мембраны подвергаются, однако,

5 неблагоприятным воздействиям (в частности, обработка четырехокисью осмия приводит к значительной потере белка), и начались поиски более щадящей техники обработки срезов.
Удачным решением оказался метод негативного контраста, когда препарат окрашивали молибденовокислым аммонием, который вобще не связывался с мембранным материалом, но заполнял пустоты между структурами, и таким образом не только сама липидная мембрана, но и расположенные на ней белки давали более прозрачное изображение на темном фоне поглощения молибдата – тяжелый атом молибдена давал боле сильное рассеяние электронов, чем легкие атомы органических молекул, входящих в состав мембран.
Следующим революционным шагом была разработка метода расщепления мембран при низкой температуре (freeze-fracture) и приготовления реплик со сколов (freeze etching). В российской литературе эти методы иногда называются методами «замораживание–
скалывание» и «замораживание–травление». Препараты быстро замораживают жидким азотом, затем образец скалывают при помощи ножа при низкой температуре (–100ºС) в глубоком вакууме. Мембрана раскалывается преимущественно по липидной зоне (где нет льда, механически прочного при низких температурах). В результате на поверхностях скола обнажается внутренняя область мембраны. При необходимости образец подвергают травлению (возгонка льда в вакууме). После чего производят напыление металла (обычно платины) на образовавшуюся поверхность и тем самым получают реплику с этой поверхности. На платиновый слой для прочности наносят слой углерода. После этого препарат оттаивают, реплика всплывает и ее снимают при помощи специальной сетки.
Подученную пленку и исследуют под электронным микроскопом.
Наиболее характерные структуры, наблюдаемые при использовании этого метода – многочисленные внутримембранные частицы размером от 8 до 10 нм, лежащие в плоскости сколов. Эти частицы, по-видимому, являются мембранными белками. Реплики, полученные от двух половинок расщепленной мембраны не всегда бывают комплементарными, т.е. некоторые частицы связаны только с одной из половин мембраны. Данные, полученные методом замораживания–скалывания, широко использовались Сингером и Николсоном при создании жидкостно-мозаичной модели.
8.2.2.
Дифракция рентгеновских лучей (рентгеноструктурный
анализ)
Некоторые специализированные мембранные системы имеют регулярную структуру, поэтому их можно изучать методами рентгеноструктурного анализа. Примером является миелиновая оболочка периферических нервных волокон. Она представляет собой

6 мембрану, которая, многократно оборачиваясь вокруг аксона, формирует регулярную систему из концентрических мембранных структур. Миелин исследовали еще в 30-х годах и получили данные по распределению электронной плотности в мембране, подтверждающие адекватность бислойной модели (рис. 8.3).
Полученные данные свидетельствуют о том, что структура всех мембран сходна: они имеют внутреннюю область с низкой электронной плотностью и два слоя полярных группировок с высокой электронной плотностью. Таким образом, рентгеноструктурные данные позволяют получить некоторую информацию о том, как расположена в мембране основная масса мембранных белков, хотя в таком виде этот метод не дает детальной молекулярной картины.
Дифракцию рентгеновских лучей можно использовать и для изучения водных дисперсий мембран и фосфолипидов. При этом по рефлексам полярных областей на обеих сторонах бислоя можно оценить его толщину (около 3,6 нм для чистых фосфолипидов). По рефлексам упорядоченных углеводородных цепей можно также определить расстояние между этими цепями (около 0, 42 нм).
Исследование атомной структуры мембранных белков осложнено тем, что эти белки, будучи, как правило, амфифильными, склонны к агрегации при их выделении и очистке и плохо кристаллизуются, чтобы не сказать, что они не кристаллизуются вовсе. Выход можно найти в том случае, если удается получить кристаллы водорастворимых аналогов мембранных белков либо путем удаления гидрофобного куска (путем ограниченного протеолиза), либо выделив близкие по структуре, но лучше растворимые в воде аналоги белка из других организмов, в основном, из бактерий, либо получив методами белковой инженерии слегка модифицированный белок. Благодаря этим приемам структура ряда мембранных белков расшифрована с достаточно высоким разрешением (обычно около 2
Å).
8.2.3.
Ядерный магнитный резонанс
Метод ЯМР основан на наличии у многих ядер (
1
H,
2
H,
13
C,
14
N,
17
O, и др.) собственного магнитного момента. Ядра
1
H,
13
C,
31
P представляют для биологов и медиков наибольший интерес, поскольку резонанс этих ядер наиболее важен для определения структуры органических молекул.
Метод ЯМР во многом основан на тех же принципах, что и ЭПР, но только обнаруживаются этим методом не электроны, а ядра атомов, обладающие механическим моментом P
N
и магнитным моментом
µ
N
. В соответствии с классическим представлением,

7 предполагается, что атомные ядра, имеющие сферическую форму, вращаются вокруг оси.
Величина механического момента вычисляется по уравнению.
2
N
h
P
I
π
=
(0.1) где h — постоянная Планка, I — спиновое квантовое число, обычно просто называемое ядерным спином.
Магнитный момент
µ
N
связан с P
N
соотношением:
2
p
N
N
p
e
g
P
m
µ
γ
= =
(0.2)
Где γ — гиромагнитное отношение ядер, g — ядерный фактор спектроскопического расщепления (т.н. множитель Ланде, или g-фактор), e
p и m
p
— заряд и масса протона, соответственно. Комбинируя уравнения (0.1) и (0.2), получим выражение для величины магнитного момента:
4
p
N
p
e h
gI
m
µ
π
=
(0.3)
Ядра с I = 0, следовательно, не обладают магнитным моментом, и их нельзя наблюдать методом спектроскопии ЯМР. Особенно важен для нас тот факт, что к таким нуклидам относятся ядра
12
C и
16
O.
В таблице 8.1 даны характеристики ядер ряда атомов, включая величину ядерного спина.
Таблица 8.1.
Изотоп
Число протонов
Массовое число Число нейтронов
Ядерный спин
1
H 1
(нечетное) 1
(нечетное) 0
(четное)
I = ½
2
H 1
(нечетное) 2
(четное) 1
(нечетное)
I = 1 12
C
6 (четное) 12
(четное) 6
(четное)
I = 0 13
C 6
(четное) 13
(нечетное) 7
(нечетное)
I = ½
14
N 7
(нечетное) 14
(четное) 7
(нечетное)
I = 1 17
O
8 (четное) 17(нечетное) 9
(нечетное)
I = ½
31
P
15 (нечетное) 31
(нечетное) 16
(четное)
I = ½
32
S
16 (четное) 32
(четное) 16
(четное)
I = 0
Объединим в выражении постоянные сомножители и введем новую постоянную величину
— ядерный магнетон:
4
p
N
p
e h
m
β
π
=
(0.4)

8
Заметим, что ядерный магнетон почти в две тысячи раз меньше по абсолютной величине магнетона Бора, поскольку вместо массы электрона в знаменателе стоит масса протона.
Теперь выражение для магнитного момента можно записать как
N
N
gI
µ
β
=
(0.5)
Энергия магнитного диполя в магнитном поле H выражается уравнением:
N
E
H
µ
=
(0.6) совместно с уравнением (0.5) получим:
N
E H
gI
β
=
(0.7)
При проведении эксперимента в спектроскопии ЯМР образец помещают в постоянное магнитное поле и облучают поперечным радиочастотным полем соответствующей частоты
ν
. При наложении постоянного магнитного поля происходит расщепление уровней в соответствии с уравнением (0.7). Между этими уровнями происходит переход, связанный с обращением ориентации спина. Благодаря избыточной заселенности нижнего уровня, преобладает поглощение энергии над его излучением, что регистрируется в качестве сигнала. Из уравнения (0.7) и известного соотношения h
E
ν
= ∆ , получаем условие резонанса
N
h
H
gI
ν
β
=
(0.8)
Чрезвычайно высокие требования к напряженности и однородности магнитного поля и чувствительности регистрирующего блока в установках ЯМР связаны с очень слабым поглощением СВЧ колебаний. В свою очередь это обусловлено тем, что для протонов (а тем более для более тяжелых ядер) разность энергий
E
∆
даже в весьма сильных магнитных полях очень мала по сравнению со средней энергией теплового движения, и, в соответствии с уравнением Больцмана, заселенность энергетических уровней различается очень мало. (Избыточная заселенность низшего энергетического уровня по сравнению с высшим составляет всего лишь около одной миллионной доли).
Хотя во многих отношениях принципы метода ЭПР и ЯМР сходны, имеются существенные различия в аппаратуре и способах обработки сигналов. В конечном счете, это связано с тем, что масса протона больше массы электрона почти в две тысячи раз
(точнее, в 1836,5 раз) и, следовательно, ядерный магнетон больше магнетона Бора в то же самое число раз по абсолютной величине. Отсюда происходят различия между методами
ЭПР и ЯМР, на которых следует кратко остановиться.

9
Во-первых, методы ЯМР и ЭПР отличаются частотами используемого свч излучения.
Казалось бы, из уравнения (0.8) следует, что мы можем использовать любые магнитные поля и частоты, лишь бы было соответствие условию резонанса. Но это не так. Чем меньше величина магнитного поля, тем меньше разность энергий между уровнями, получившимися в результате расщепления и, следовательно, тем меньше разность заселенности уровней и слабее сигнал поглощения (см. ниже). Для уверенной регистрации сигнала поглощения разность между уровнями должна быть значительной, т.е. магнитное поле должно быть достаточно велико. С увеличением магнитного поля растет, однако, и частота СВЧ поля, в соответствии с уравнением (0.8). В методе ЭПР для достижения более или менее разумной чувствительности работают на высоких частотах (обычно около 10 10
Гц (длина волны 3 см)), в ЯМР спектрометрах при том же магнитном поле рабочая частота меньше — около 8·10 8
Гц (40 см). Как уже говорилось, в методе ЭПР измерение поглощения сверхвысоких частот осуществляется при фиксированной частоте
СВЧ и модулированном магнитном поле; при этом регистрируется не само поглощение, а его первая производная по полю (см. Гл. 3). В ЯМР дело обстоит иначе: СВЧ более низких частот можно передавать не по волноводам, а по электрическим проводникам, и к тому же существуют хорошо разработанные СВЧ источники, дающие плавное изменение частоты.
Получается, что при используемых частотах технически удобнее изменять частоту при постоянной величине магнитного поля. По этой причине на спектрах ЯМР отложено поглощение как функция частоты, а не первая производная поглощения как функция напряженности магнитного поля, как в методе ЭПР.
Во-вторых, из уравнения Больцмана, которая в нашем случае имеет вид
1 2
N
g
HI
kT
N
e
N
=
β
(где
N
1
и N
2
заселенности верхнего и нижнего уровня, соответственно) следует, что относительная заселенность уровней различна: она составляет около 10
–3
для ЭПР и 10
–6
для ЯМР. По этой причине метод ЯМР менее чувствителен по отношению к числу частиц, сигнал которых может быть зарегистрирован. Это, впрочем, компенсируется тем, что, количество протонов в образцах обычно бывает заметно выше, чем количество парамагнитных частиц.
Если бы методом ЯМР мы могли всего лишь определять общее количество ядер, например протонов, в исследуемом объекте, то вряд ли этот метод получил бы такое широкое распространение в химии и биологии. К счастью, это не так: спектры ЯМР обладают довольно сложной структурой, а менно они состоят из серии пиков с

10 определенным положением максимумов и определенной шириной полос, Оба этих параметра несут ценнейшую информацию. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
До сих пор мы рассматривали резонансное поглощение свч поля изолированными ядрами таких элементов как водород, азот или фосфор. В таком случае в спектрах ЭПР можно ожидать единственного резонансного сигнала для каждого сорта ядер. В действительности на резонанс влияет определенным образом окружение рассматриваемого ядра, а сигналы от ядер, находящихся в разном окружении, различаются. В молекулах, ядра всегда окружены собственными электронами и электронными облаками других атомов. Иными словами, ядра в определенной степени экранированы, и эффективная напряженность поля H
eff на ядре всегда меньше, чем приложенное поле H
0
. Это явление учитывается выражением (8.9).
0 0
0
(1
)
σ
σ
=
−
= −
eff
H
H
H
H
(0.9) где
σ
— константа экранирования, безразмерная величина порядка 10
–5
для протонов.
Ядра одного и того же атома имеют различное непосредственное окружение в молекуле, зависящее от химического строения той группы, к которой эти ядра принадлежат. По этой причине константа экранирования различна у одних и тех же атомов, в частности у протонов, входящих в состав разных химических групп. Это появляется в том, что сигналы ЯМР сдвинуты для разных химических групп в разной степени по сравнению с
«изолированным» ядром, например, «изолированным» протоном. Этот эффект называется
химическим сдвигом. Химический сдвиг измеряется в относительных единицах, называемых «миллионными долями» (м.д.) и вычисляется следующим образом:
6 6
0 0
10 10
ν
δ
ν
∆
∆
=
⋅
=
⋅
H
H
(0.10)
.В этой формуле
∆
ν
– величина сдвига максимума поглощения (по шкале частот свч),
ν
0
– резонансная частота поглощения в отсутствии химического сдвига,
∆H = H – H
эфф
Сопоставив уравнения (0.9) и (0.10), получаем выражение зависимости
δ от σ:
0 6
6 6
0 0
10 10 10
δ
σ
−
∆
=
⋅
=
⋅
= ⋅
эфф
H
H
H
H
H
(0.11)
Таким образом, химический сдвиг в миллионных долях равен константе экранирования, умноженной на миллион.
Величина химического сдвига, как уже говорилось, характерна для определенных химических групп, и определение положения максимумов в спеткрах ЭПР лежит, таким образом, в основе качественного анализа структуры органических молекул. На рисунке

11 8.3 приведен в качестве примера спектр ЯМР суспензии фофолипидов, выделенных из эритроцитов. Хорошо виден основной максимум, принадлежащий протонам метиленовых мостиков фосфолипидных молекул, а также максимум конечных групп СН
3 фосфатидилхолина. Очевидно, что площадь под кривой для того или иного пика пропорциональна общему числу протонов данного вида, и это служит основой для
количественного анализа химических групп того или иного сорта в исследуемом образце.
1
3
7
5
δ
9
DOH
N(CH
3
)
3
(CH
2
)
n
CH
=CH
1
3
7
5
δ
9
DOH
N(CH
3
)
3
(CH
2
)
n
CH
=CH
Рис. 8.3. Спектр ЯМР липидов в эритроцитах.
Наиболее заметные полосы обозначены. Суспензия в тяжелой воде, полоса примеси обычной воды обознчена как DOH.
Как и в случае со спиновыми зондами (см. раздел ), ширина пика сигнала ЭПР зависит от подвижности соответствующих групп. На рисунке 8.3 можно видеть, что подвижность атомов метиловых групп на фосфотидилхолиновой головке фосфолипидов несколько выше, чем подвижность метиленовых мостиков жирнокислотных цепей, но существенно меньше подвижности молекул свободных небольших молекул DOH («полутяжелой» воды). Различные воздействия на мембрану, ведущие к изменению подвижности определенных групп, сразу же приводят и к изменению ширины соответствующих пиков в спектрах ЯМР.

12
Рис. 8.4. Влияние расстояние углеродного атома от поверхности на его молекулярную подвижность в биологических мембранах по данным ядерного магнитного резонанса.
S - параметр упорядоченности вращения сегмента. Кривые получены при разных температурах.
Интересное применение нашел метод изучения ЯМР в области поглощения дейтерия.
Поскольку ядра дейтерия в два раза тяжелее ядер обычного водорода, поглощение этих атомов лежит при совершенно разных частотах при одном и том же поле. Были проведены опыты по избирательному дейтерированию метиленовых групп в определенных местах углеводородной цепи жирных кислот, входящих в состав фосфолипидов мембран.
Уширение полос поглощения оказалось разным, в зависимости от положения метиленовой группы в цепи. Это говорит о различии в подвижности соответствующих групп. Полученные данные приведены на рисунке 8.4. Хорошо видно, что подвижность жирнокислотной цепи возрастает по мере удаления от головы молекулы фосфолипида
(т.е. от поверхности мембраны) к хвосту. В самом деле, параметр упорядоченности движения, рассчитанный из уширения полосы поглощения дейтерированной метильной группы, снижался от S = 4-5 на уровне 2-го углеродного атома до примерно S = 2 на уровне 15-го углеродного атома. В литературе имеются и другие данные подобного типа исследования липидных бислоев как в фосфолипидных везикулах (липосомах), так и в природных мембранах.
Повышение разрешающей способности метода ЯМР позволило установить, что пики в спектрая ЯМР обладают характерной структурой, которая возникает в результате

13 сверхтонкого расщепления, аналогичного расщеплению в методе ЭПР. Расщепление на характерные мультиплеты вызвано взаимодействием между ядерными магнитными диполями, разделенными малым количеством химических связей. Этот эффект характеризуется константой спин-спинового взаимодействия. Эта константа содержит информацию, которая помогает оценить строение, конфигурацию и конформацию молекул.
Применение метода ЯМР в органическом анализе и, в частности, в медико-биологических исследованиях огромно. Многое дало и использование этого метода при изучении молекул, входящих в структуру биологических мембран. Это тоносится, прежде всего, к применению самого распространенного варианта ЯМР, основанного на ядерном магнитном резонансе протонов (протонный магнитный резонанс или ПМР). С помощью
ПМР высокого разрешения с Фурье-преобразованием проводятся исследования структуры белков. При помощи варианта импульсного ПМР (переменная частота при постоянном магнитном поле) изучают свойства свободной и связанной воды.
ЯМР спектроскопия на ядрах
13
С применяется для изучения белков, нуклеиновых кислот и других биологически важных соединений, и характеризуется большей чувствительностью, чем ПМР.
Метод
31
Р–ЯМР используется для исследования структуры гидратированных липидов.
Например, при помощи этого метода исследовали фазовые переходы в липидах и липидных смесях. Как уже упоминалось, этот метод оказался весьма полезным при определении ориентации и динамического поведения полярных головок фосфолипидов, а также структурных возмущений, вносимых в бислой мембранными белками.