Презентация на тему: Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных

Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных мембранах и биологических клетках
Липиды – широкий класс веществ, включающий жиры. В докладе будет идти речь преимущественно о фосфолипидах, холестерине, триглицеридах
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Особенности колебательных спектров липидов
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Температурная эволюция С-С мод в замораживаемом эмбрионе кошки
Температурная эволюция СН 2 мод в замораживаемом эмбрионе кошки
Выделение в спектры КРС в области СН-колебаний различных компонент
Состояние липидов в ооцитах кошки при T = 0 °C
Распределение веществ в эмбрионах мыши
Собственные колебательные моды фосфолипидных мембран в спектрах КРС
Ожидаемые ТГц спектры КРС фосфолипидных мембран
Ожидаемые ТГц спектры КРС фосфолипидных мембран
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных
1/33
Средняя оценка: 4.2/5 (всего оценок: 43)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (5554 Кб)
1

Первый слайд презентации: Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных мембранах и биологических клетках

Н.В. Суровцев Институт автоматики и электрометрии СО РАН 2020 г.

Изображение слайда
2

Слайд 2: Липиды – широкий класс веществ, включающий жиры. В докладе будет идти речь преимущественно о фосфолипидах, холестерине, триглицеридах

2 Липиды ВОДА ВОДА Особенность фосфолипидов заключается в образовании квазиплоского бислоя в воде

Изображение слайда
3

Слайд 3

3 липидные капли клеточные мембраны Липидные структуры в биологии средства доставки Идентификация веществ, их пространственного распределения; Описание конформационного и фазового состояния молекул, взаимодействия в различных биологических процессах. ЗАДАЧИ

Изображение слайда
4

Слайд 4

3 липидные капли клеточные мембраны Липидные структуры в биологии средства доставки Модельные (биомиметические) структуры имеют более простой состав и служат заменой реальным структурам в эксперименте

Изображение слайда
5

Слайд 5

ħ Ω vib ħ ω 0 ħ ω sc = ħ ω 0 - ħ Ω vib Спектроскопия комбинационного рассеяния света (КРС) 0 изменение частоты спектр рассеянного света Основное применение спектроскопии КРС : Идентификация вещества, его фазового состояния Спектр КРС отражает колебательный спектр материала и содержит информацию о его химическом составе и фазовом состоянии 4

Изображение слайда
6

Слайд 6

Спектроскопия комбинационного рассеяния света (КРС) 5 Схема КР-эксперимента Что мы хотим узнать о липидах? 1). Связь внутренних и внешних степеней свободы со спектром КРС. Возможность характеризовать состояний молекул по спектрам КРС для различных задач биофизики. 2). Связь спектров КРС и организации липидных структур на нанометровом масштабе. Изучение нанометровой структуры липидных мембран 3). Идентификация молекул, их фазового состояния и пространственного распределения в биологических образцах по спектрам КРС. Решение биологических задач

Изображение слайда
7

Слайд 7: Особенности колебательных спектров липидов

- Проблема «тонкой» идентификации вещества, его конформационного состояния; - Характеризация «мезомасштаба» Особенности колебательных спектров липидов Сложные и длинные молекулы, состоящие из небольшого набора характерных связей : C-H, C-C, C=O, N-H, O-H … С H H H O O P O - O O С H H С H H С H H С H H С H H С H H С H H С H H С H 6

Изображение слайда
8

Слайд 8

Фазовый переход фосфолипидных мембран T m гель флюид (жидкий кристалл) Как конформационные состояния неполярных хвостов меняются при изменении температуры ниже T m ? Можно ли на этот вопрос ответить с помощью спектроскопии КРС? Возможности спектроскопии КРС при изучении конформаций биомолекул 7

Изображение слайда
9

Слайд 9

«Дискретная» характеризация конформационного состояния Есть наиболее выгодные взаимные ориентации мономеров углеводородной цепочки транс-конформация наиболее выгодная гош-конформация проигрыш  325 К all-trans gauche E g =325 K kink 2E g =650 K 8

Изображение слайда
10

Слайд 10

C.B. Fox et al J.Phys.Chem.B 2007 Колебательная задача 3 N -6 колебаний ( N = 130 ) распределение колебательных мод и их КР-интенсивность зависят от конформации характеристические моды 9

Изображение слайда
11

Слайд 11

C С моды –зависимость от конформации Численный счет для СН 3 -(СН 2 ) 14 -СН 3 Адаптация из R.J. Meier // Polymer, 2002 10 Идея : Интенсивность высокочастотной СС-моды отражает число молекул в «основном» состоянии

Изображение слайда
12

Слайд 12

спектры КРС С-С мод фосфолипидных мембран 11 Анализ конформационных состояний по температурному поведению линии 1130 см -1 all-trans конформация

Изображение слайда
13

Слайд 13

Температурные зависимости КР-интенсивности С-С мод фосфолипидных мембран 12

Изображение слайда
14

Слайд 14

13 T m melted kink ground Температурная зависимость интенсивности С-С моды Заселение kink - состояния

Изображение слайда
15

Слайд 15

Сравнение барьера для melted состояний и энтальпии перехода гель-флюид 14

Изображение слайда
16

Слайд 16

15 Температурная зависимость интенсивности С H 2 мод СС-мода: заселение конформационных состояний

Изображение слайда
17

Слайд 17

16 Температурная зависимость интенсивности С H 2 мод Поведение СН 2 -мод чувствительно не только к конформационному состоянию цепи, но и к латеральному порядку

Изображение слайда
18

Слайд 18

Поведение СС мод в спектре КРС позволяет описать конформационное состояние неполярных хвостов фосфолипидных мембран. - Сравнение поведения СС и СН 2 мод в спектре КРС позволяет делать выводы о характере латерального порядка. 17 Перспективы применения этих знаний: для многокомпонентных мембран и к проблеме латеральных неоднородностей в этих мембранах (проблема «рафтов»); для исследования лекарственных средств с модельными мембранами; для описания фазовых изменений в биологических объектах при замораживании.

Изображение слайда
19

Слайд 19

T=+18 °C T=-120 °C Совместно с Сектором криоконсервации и репродуктивных технологий ИЦиГ СО РАН Применение спектроскопии КРС для характеризации замораживаемых эмбрионов млекопитающих 18 Замораживаемые эмбрионы лабораторных мышей

Изображение слайда
20

Слайд 20

T = -170 °C, гель T =+1 0 °C, флюид Изменение фазового состояние липидных структур в эмбрионах при изменении температуры 19 Изменение конформационных состояний хвостов липидов наблюдается также в эмбрионах.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Температурная эволюция С-С мод в замораживаемом эмбрионе кошки

DOPC Эмбрион Фазовый переход в липидных гранулах может быть обнаружен по скачку в параметрах “ all-trans ” моды. 20

Изображение слайда
22

Слайд 22: Температурная эволюция СН 2 мод в замораживаемом эмбрионе кошки

DOPC Эмбрион T m = −6 C Фазовый переход в липидных гранулах похож на переход в синтетических везикулах. 21

Изображение слайда
23

Слайд 23: Выделение в спектры КРС в области СН-колебаний различных компонент

22

Изображение слайда
24

Слайд 24: Состояние липидов в ооцитах кошки при T = 0 °C

Disordered Lipid Ordered Lipid KSOM Solution Protein 23 70 m 35 m

Изображение слайда
25

Слайд 25: Распределение веществ в эмбрионах мыши

Картирование 24 По спектрам диапазона СН- stretch мод

Изображение слайда
26

Слайд 26: Собственные колебательные моды фосфолипидных мембран в спектрах КРС

Собственные колебания пластины толщиной 2 d если 2 d = 5 nm, c S = 2.4 km/s  1 = 8 cm -1 25 Собственные колебательные моды фосфолипидных мембран в спектрах КРС Приближения : Континуальное описание продольных колебательных мод со свободными граничными условиями. Пренебрегаем вкладом латеральных акустических мод в области первых двух-трех собственных мод бислоя ( ~ 8, 16, 24 см -1 ) и распространением по нескольким слоям фосфолипидов.

Изображение слайда
27

Слайд 27: Ожидаемые ТГц спектры КРС фосфолипидных мембран

26 колебательные моды бислоя разрешенные моды в спектре КРС

Изображение слайда
28

Слайд 28: Ожидаемые ТГц спектры КРС фосфолипидных мембран

27 КР-моды бислоя КР-моды монослоя А если нет контакта между слоями?

Изображение слайда
29

Слайд 29

Спектры КРС суспензии фосфолипидных бислоев при различных температурах DPPC POPC 28 Наблюдаются две низкочастотные моды одновременно! Не наблюдаются низкочастотные моды выше температуры плавления льда.

Изображение слайда
30

Слайд 30

Разложение спектров КРС на компоненты DPPC POPC Центральный пик плюс четыре Лоренца n N = 9.3, 17.3, 27.8 cm -1 n N = 8.4, 14.3, 23.9 cm -1 29 Возможные интерпретации проявления в спектре КРС двух первых пиков одновременно : «Промежуточный» тип контакта между двумя монослоями Сосуществование областей с «хорошим» и «плохим» контактом

Изображение слайда
31

Слайд 31

Эффекты синтеза, добавления холестерина DPPC POPC Образец после длительного отжига при – 20 о С n N = 9.3, 17.3, 27.8 cm -1 n N = 8.4, 14.3, 23.9 cm -1 n N = 8. 9, 1 6. 6, 2 8. 2 cm -1 Образец с холестерином n N = 8. 8, 1 7. 0, 2 4. 6 ? cm -1 30

Изображение слайда
32

Слайд 32

Исследование образования рафтов в бинарных системах фосфолипид-холестерин по спектрам НЧ-КРС 3 1 DPMC-Chol DPMC-Chol Интенсивность «2-й» моды POPC-Chol предсказание для рафтов

Изображение слайда
33

Последний слайд презентации: Спектроскопия комбинационного рассеяния света при изучении липидов в модельных

Спектроскопия комбинационного рассеяния света может применяться для описания липидных структур, включая: - Характеризацию конформационного состояния (по модам СС). Характеризацию латерального порядка (по модам СН 2 и сравнению с поведением СС) Описание собственных колебательных мод фосфолипидных слоев 32 Заключение Эти возможности спектроскопии КРС могут быть эффективно применены при решения различных биологических задач, включая: Проблемы криоконсервации Описание образования рафтов в биомембране Взаимодействие с лекарственными средствами

Изображение слайда