MEMBRANAS BIOLOGICAS. Estructura Propiedades Físicas Sistemas modelo

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3 MEMBRANAS BIOLOGICAS

4 MEMBRANAS BIOLOGICAS

5 MEMBRANAS BIOLOGICAS

6 MEMBRANAS BIOLOGICAS Bacterias Gram negativas Bacterias Gram positivas

7 MEMBRANAS BIOLOGICAS

8

9

10

11 MEMBRANAS BIOLOGICAS fosfolípidos ceramida colesterol

12 MEMBRANAS BIOLOGICAS gangliósidos

13 MEMBRANAS BIOLOGICAS

14 MEMBRANAS BIOLOGICAS

15 MEMBRANAS BIOLOGICAS

16 MEMBRANAS BIOLOGICAS

17 SISTEMAS MODELO Sistemas modelo para el estudio de membranas biológicas: Permiten estudiar interacciones lípido-lípido, interacciones lípido-proteína, formación de dominios,...) Liposomas ( SUV, LUV, GUV) Monocapas Bicapas ancladas

18 LIPOSOMAS

19 Liposomas gigantes GUVS K se puede medir tensando la membrana

20

21 MEMBRANAS: COEXISTENCIA DE FASES Microscopía de fluorescencia

22 LIPOSOMAS Preparación de proteoliposomas

23 MONOCAPAS Que son? Como se caracterizan? Para que se usan?

24 MONOCAPAS Permiten e organizar moléculas individuales du en estructuras u s ordenadas d Se empezaron a estudiar sistemáticamente hace 70 años - "Today...1 propose to tell you of a real twodimensional world in which phenomena occur that are analogous to those described in 'Flatland.' a I plan to tell you about the behavior oí molecules and atoms that are held at the surface of solids and liquids." - l. Langmuir, Science 1936,84,379. En los últimos años 15 se ha reactivado el interés en ellas: Como sistemas modelo de superficies biológicas Como sistemas modelo de superficies biológicas Para preparación de películas orgánicas de interés en electrónica molecular Es un área de trabajo muy interdisciplinar

25 Balanza de Langmuir MONOCAPAS

26 MONOCAPAS Π 1 = presión lateral ( N/m) Es una variable termodinámica i que refleja el cambio en la energía libre de la superficie cuando se aumenta el área ( julios m -2 ) Para medir la presión lateral de una monocapa En la interfase agua- aire se utiliza siempre como referencia la energía superficial fiildl del agua: Π 0 = 73 mj m -2 Π = Π 0 - Π 1

27 Diagrama de fases MONOCAPAS

28 MONOCAPAS Efecto de la temperatura en la isoterma presión-área Efecto de la concentración de colesterol en la isoterma presión-área

29 Formas de caracterizarlas: Termodinámicamente: MONOCAPAS Hay que asumir que el sistema está en equilibrio...( que no hay evaporación, que la solubilidad de los lípidos en la subfase es despreciable...) Mediante las isotermas presión/área Compresibilidad isotérmica Expansividad térmica

30 MONOCAPAS Microscopía de fluorescencia Elipsometría Microscopía de ángulo de Brewster Dispersión ió de luz Difracción de rayos X Espectroscopía de infrarojo

31 Caracterización estructural MONOCAPAS Microscopía de fluorescencia

32 BICAPAS ANCLADAS Permiten utilizar distintas técnicas para su: caracterización estructural, caracterización de propiedades mecánicas seguir procesos dinámicos estudiar interacciones Desarrollo de biosensores la interfaz entre los sistemas biológicos y los sistemas de detección electrónicos u optoelectrónicos requiere de inmovilización proteínas, membranas, proteínas de membrana, DNA o incluso células completas

33 BICAPAS ANCLADAS Son de especial interés las que permiten caracterizar la superficie sumergida en solución Microscopía de fluorescencia de moléculas individuales Microscopías de campo cercano estudios estructurales propiedades mecánicas proteínas Microbalanza de cuarzo y resonancia de plasmón superficial cuantificación de interacciones entre ligandos solubles y ligandos anclados ld a una superficie fii Técnicas electroquímicas

34 BICAPAS ANCLADAS Preparación de bicapas ancladas: Transferencia de monocapas a un sustrato sólido Fusión de vesículas sobre un sustrato Fusión de vesículas sobre un sustrato recubierto de un polímero espaciador

35 BICAPAS ANCLADAS Plí Películas l de Langmuir- Blodgett

36

37 MEMBRANAS: COEXISTENCIA DE FASES Microscopía de fuerzas atómicas

38 BICAPAS ANCLADAS Incorporación de bicapas lipídicas sobre superficies sólidas ES E.Sackmann and dmt M.Tanaka; Supported membranes on soft polymer cushions: fabrication, characterization and applications. Trends in Biotechnology, 2000, 18, JW J.Wong; JM J.Majewski; MS M.Seitz; CP C.Park; JI J.Israelachvili; GS G.Smith, Polymer-cushioned bilayers. I. A structural study of various preparation methods using neutron reflectometry. Biophys.J. 1999, 77,

39 BICAPAS ANCLADAS Incorporación de bicapas lipídicas con patrones laterales St B M l l t t d i ti i t d li id b Steven Boxer Molecular transport and organization in supported lipid membranes Current Opinion in Chemical Biology, 2000, 4:

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