Устройство для встройки компонент клеточной мембраны в липидный бислой и изучения физико-химических характеристик модельных биологических мембран Советский патент 1987 года по МПК C12M1/34 

Изобретение относится к устройствам для сборки и изучения характеристик модельных биологических мембран.

Целью изобретения является повЫшение точности измерения физико-химичес-5 мембран. Отсеки 4-6 измерительной

20

25

ких характеристик мембран и сокращение времени встройки компонент клеточной мембраны в липидный бислой.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из измерительной ячейки 1, представляющей собой емкость из оргстекла, в которую плотно вставляется тефЛоновый стаканчик 2, в который в свою очередь вставля- ется тефлоновый стаканчик 3. Таким образом, в измерительной ячейке 1 образуются три отсека 4,5 и 6. В стаканчиках 2 и 3 имеются отверстия, на KOTopbtx располагаются разделительные модельные биологические мембраны (липидные бислой) 7 и 6, Компоненты клеточных мембран встраивают в липидный бислой 8, а мембрана 7 служит чувствительным электродом (по изменению ее физико-химических характеристик определяется проницаемость мембраны 8 для различных ионов и молекул) . Определение физико-химических характеристик мембран ведется с помощью обратимых хлорсеребряных электродов 9 с агаровьми мостиками, подключенных через коммутатор 10 к измерителям физико-химических характеристик 11-14, а также с помощью ион- 35 селективного электрода 15 и общего электрода 16, подключенных к ионо- метру 17. В зависимости от поставлен- ной задачи электрод 15.может быть рН электродом или любым другим ион- селективньм электродом. Коммутатор 10 представляет собой систему переключателей, связанную на входе с электродами 9, а на выходе с измерительными блоками 11-14. Блок 11 слу- жит для регистрации вольт-амперных характеристик мембран и представляет собой осциллографический полярограф. Блок 12 служит для измерения элект30

40

ячейки 1 заполняются водными растворами, которые интенсивно перемешиваются с помощью мешалок 18.

Для повышения точности измерения физико-химических характеристик и со кращения времени встройки компонент клеточной мембраны в липидный бислой В устройство дополнительно содержит перистальтический насос 19, блок 20 управления коммутатором, а отверс тие в стаканчике 2 выполнено так, чт липидньш бислой 8 расположен под углом 45 к вертикальной оси. Расположение бислоя 8 под углом 10-60 к вертикальной оси позволяет с одной стороны обеспечить встройку в липидный бислой достаточное количество компонент клеточных мембран, с другой - повысить точность измерения за счет полного удаления растворителя из липидного бислоя.

Устройство работает следующим образом.

В измерительной ячейке-1 с раство ром 0,01 М трис-НС1 формируются мемб раны 7 и 8 из общих фосфолипидов сое вых бобов и холестерина (0,05%) и ре гистрируются характеристики мембран 7 и 8 с помощью обратимых электродов 9, подключенных через коммутатор 10 к измерителям физико-химических характеристик 11-14 мембран, ионселек- тивного электрода 15 и общего электрода 16. Затем в мембрану 8 поочеред но встраивают различные компоненты клеточных мембран, в данном случае реакционные центры фотосистемы 1, светособиракнцие хлорофилл-белковые комплексы, хлорофилл. После каждой из встроек среды с остатками липосом вьшодятся из отсека 4 ячейки и заменяются на рабочую среду с помощью перистальтического насоса 19 и соответственно регистрируются характерис

рической емкости мембраны и представ- 50 тики модифицированной мембраны: ем- ляет собой мост переменного тока. Блок 13 служит для регистрации тока через мембраны и представляет собой электрометрический усилитель. Блок 14 служит для измерения электрического сопротивления мембран и мембранного потенциала и представляет собой

кость, вольт-амперная характеристика электрическое сопротивление и т.д.

Использование в устройстве перистальтического насоса позволяет в од- 55 ном опыте произвести встройку ряда

различных компонент клеточных мембра в липидный бислой путем замены сред

набор стандартных сопротивлений, уси- с липосомами и выводом остатков лилитель и регистратор. С помощью блока 14 по разности потенциалов, необходимой для разрушения мембраны оценивается электромеханическая прочность

0

5

5

0

0

ячейки 1 заполняются водными растворами, которые интенсивно перемешиваются с помощью мешалок 18.

Для повышения точности измерения физико-химических характеристик и сокращения времени встройки компонент клеточной мембраны в липидный бислой В устройство дополнительно содержит перистальтический насос 19, блок 20 управления коммутатором, а отверстие в стаканчике 2 выполнено так, что липидньш бислой 8 расположен под углом 45 к вертикальной оси. Расположение бислоя 8 под углом 10-60 к вертикальной оси позволяет с одной стороны обеспечить встройку в липидный бислой достаточное количество компонент клеточных мембран, с другой - повысить точность измерения за счет полного удаления растворителя из липидного бислоя.

Устройство работает следующим образом.

В измерительной ячейке-1 с раствором 0,01 М трис-НС1 формируются мембраны 7 и 8 из общих фосфолипидов соевых бобов и холестерина (0,05%) и регистрируются характеристики мембран 7 и 8 с помощью обратимых электродов 9, подключенных через коммутатор 10 к измерителям физико-химических характеристик 11-14 мембран, ионселек- тивного электрода 15 и общего электрода 16. Затем в мембрану 8 поочередно встраивают различные компоненты клеточных мембран, в данном случае реакционные центры фотосистемы 1, светособиракнцие хлорофилл-белковые комплексы, хлорофилл. После каждой из встроек среды с остатками липосом вьшодятся из отсека 4 ячейки и заменяются на рабочую среду с помощью перистальтического насоса 19 и соответственно регистрируются характерис50 тики модифицированной мембраны: ем-

кость, вольт-амперная характеристика, электрическое сопротивление и т.д.

Использование в устройстве перистальтического насоса позволяет в од- 55 ном опыте произвести встройку ряда

различных компонент клеточных мембран в липидный бислой путем замены сред

31

посом из среды, омывающей мембрану. Наличие блока управления 20 коммутатором позволяет автоматизировать про цесс измерения и регист)ировать быстрые процессы, протекающие на поверхности модельных мембран, что так же повышает точность и сокращает вре мя измерений.

Фор м у л а и 3 о б р е т е н и я fO

Устройство для встройки компонент клеточной мембраны в липидный бислой и изучения физико-химических характеристик модельных биологических мемб- оан, содержащее измерительную ячейку

Редактор Н. Горват

Составитель Н. Алкеев

Техред Л.Сердюкова Корректор С, Шекмар

Заказ 7684/26 Тираж 500Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и отк1Я|1тий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,

2866254

с отсеками и разделительными мембранами, измерительные обратимые электроды, подключенные через коммутатор к измерителям физико-химических характеристик мембран, ионселективный и общий электроды, соединенные с ионометром, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения физико-химических характеристик и сокращения времени встройки компонент клеточной мембраны в липкд- ный бислой, устройство дополнительно содержит перистальтический насос и блок управления коммутатором, а одна

15 из лиридных мембран расположена под углом 10 - 80 к вертикальной оси.

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и направлено на сокращение времени встройки компонент клеточной мембраны в липидный бислой }1 повышение точности измерения физико- химических характеристик мембран. Устройство содержит измерительную ячейку 1 с тремя отсеками и разделительными мембранами 7 и 8 (липидные би- слои), измерительные обратимые электроды 9, подключенные через коммутатор 10 к измерителям 11,12,13 и 14 физико- химических характеристик мембран, ион- Селективный и общий злектрсды 16,15, соединенные с ионометром 17, перистальтический насос 19, блок 20 управления коммутатором. Одна из липидных мембран расположена под -углом 10-80° к вертикальной оси . 1 ил. (Л