BIOPHYSIK 1 - Bio Salzburg - Index

56. Erläutern Sie Lipidmembran-Solubilierungsexperimente mit isothermaler
Titrationskalorimetrie! Skizzieren Sie die Änderung der Titationswärme mit
zunehmender Anzahl der Titrationsschritte!
Fragenkatalog Biophysik I, WS2009
Unter Solubilisierung, auch Solubilisation, versteht man die Erhöhung der Löslichkeit eines Stoffes
in einem Lösungsmittel durch Hinzufügen eines dritten Stoffes. Hier unterscheidet man
Lösungsvermittler, die die Löseeigenschaften des Lösungsmittels durch homogene Mischung
ändern, und Tenside, die die Löslichkeit durch Micellbildung erhöhen.
Abb. 29 Lipidmembran Solubilierungsexperiment
In einem Experiment wurde die ITC bei der Titration von POPC (Palmitoyl-oleoyl-hosphatidylcholin)
mit dem Detergens C12EO6 (Hexaethylenoxiddodecylether) angewendet. Bevor wir jedoch das
Ergebnis dieses Experiments nachvollziehen, müssen wir klären, warum bei der Hinzugabe eines
Detergens zu einer Membran Wärme Q zu- oder abgeführt werden muss, um die Temperatur
konstant zu halten.
Das Detergens wird in Form von Micellen in die Lösung mit der Membran titriert und geht von den
Micellen in die Membran über. Dabei verändert das Detergens seine Enthalpie, und diese
Enthalpiedifferenz bewirkt eine Temperaturänderung der Probe.
Bei den ersten Injektionen ist die Titrationswärme positiv: Bis zu einer kritischen Konzentration
gehen die Detergensmoleküle in die Membran über, bei diesem Vorgang wird Energie benötigt
(Titrationswärme muss zugeführt werden => endothermer Vorgang).
Bei der kritischen Konzentration des Detergens (RSAT) werden die detergensgesättigten
Membranen zerstört, es beginnen sich Micellen zu bilden (roter Blitz). Dieser Vorgang ist nun
exotherm, Wärme muss entzogen werden => Titrationswärme ist negativ.
Wenn die Detergenskonzentration einen noch höheren Wert erreicht (RSOL), lösen sich alle
Lipidmoleküle in der Lösung, in der Folge verschwindet die Titrationswärme vollständig (grüner
Blitz).
Wenn man die Differenzen der molaren Titrationsenthalpien ∆H (gewonnen durch Integration der
Peaks) gegen das molare Verhältnis von Detergens zu Lipid aufträgt, erhält man oben angeführte
Kurve. Die beiden Wendepunkte der Kurve geben dabei an:
• roter Blitz: Rsat, das ist das Verhältnis von Detergens zu Lipid, bei dem erste Lipidmicellen
gebildet werden
• grüner Blitz: Rsol, das ist das Verhältnis von Detergens zu Lipid, bei dem alle
Lipidmoleküle in Micellen vorliegen, also die Membran vollständig zerstört ist
57. Wie unterscheidet sich die Solubilisierung einfacher Lipidvesikel (nur aus
Phoshatidylcholin bestehend) von der Raft-Lipide enthaltender Vesikel?
Als Solubilisierung bezeichnet man im engeren Sinne die Herstellung einer thermodynamisch
stabilen, isotropen Lösung einer mäßig- bis schwerlöslichen Substanz in einem umgebenden
Lösungsmittel (zumeist Wasser) durch Zugabe amphiphiler (ein ende hydrophob, das andere
hydrophil) Substanzen, meistens Detergentien. Die einfachen Lipidvesikel lassen sich,bei
genügender Konzentration, relativ einfach damit auseinandernehmen, was nicht ganz so gut
funktioniert wenn Membrandomänen(Raft-Lipide) vorhanden sind, da solche Membranen DRM
(Detergentien-Resistente-Membranen) sind.
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