Χημική σύσταση των βιολογικών μεμβρανών

Abstract

Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται η χημική σύνθεση των βιολογικών μεμβρανών. Αναλυτικότερα, στο υποκεφάλαιο που αφορά τα λιπίδια των μεμβρανών, παρέχονται χημικοί τύποι, αντιπροσωπευτικές χημικές αντιδράσεις και φυσικοχημικές ιδιότητες και μέθοδοι ανάλυσης. Μια ειδική ενότητα είναι αφιερωμένη στον πολυμορφισμό των λιπιδίων. Παρουσιάζεται το φυσικοχημικό υπόβαθρο της υπερμοριακής συγκρότησης και οργάνωσης των φωσφολιπιδίων σε υδατικά διαλύματα, έννοιες όπως η Κρίσιμη Μικροκυτταρική Συγκέντρωση (CMC), καθώς και σχετικές τεχνικές μελέτης. Στο υποκεφάλαιο που είναι αφιερωμένο στις μεμβρανικές πρωτεΐνες, παρουσιάζονται λεπτομερώς οι μέθοδοι απομόνωσης και οι τεχνικές πρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένης της διαλυτοποίησης με τη χρήση ειδικών απορρυπαντικών, οι χρωματογραφικές μέθοδοι καθαρισμού, η έννοια της υδρόφοβης-υδρόφιλης σταθεράς και οι τεχνικές ανασύστασης. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται χαρακτηριστικά παραδείγματα μεμβρανικών πρωτεϊνών με ιδιαίτερη βιολογική, φυσιολογική ή δομική σημασία. Περιγράφονται σύγχρονες βιοτεχνολογικές εφαρμογές, όπως η αξιοποίηση των λιποσωμάτων στη χορήγηση φαρμάκων, σε ενζυμικές μελέτες, καθώς και σε περιβαλλοντικές εφαρμογές, ως βιοαισθητήρες. Τέλος, ένα ειδικό υποκεφάλαιο είναι αφιερωμένο στη μελέτη των μεμβρανικών πρωτεϊνών και στη διαχείριση δεδομένων υψηλής απόδοσης με εργαλεία βιοπληροφορικής.

Chapter 2 presents the chemical composition of biological membranes. In detail, in the subchapter dealing with membrane lipids, chemical formulae, representative chemical reactions and physicochemical properties and methods of analysis are provided. A special section is devoted to lipid polymorphism. The physicochemical background of phospholipids’ super-molecular assembly and organisation in aqueous solutions, concepts such as Critical Micellar Concentration (CMC), as well as relevant study techniques are presented. In the subchapter devoted to membrane proteins, methods of isolation and protein techniques, including solubilisation using specific detergents, chromatographic methods of purification, the concept of the hydrophobic-hydrophilic constant and reconstitution techniques are presented in detail. Next, we present characteristic examples of membrane proteins with particular biological, physiological or structural importance. Modern biotechnological applications are described, such as the utilisation of liposomes in drug delivery, enzymic studies, as well as in environmental applications, as biosensors. Finally, a special subchapter is devoted to the study of membrane proteins and the management of high throughput data with bioinformatics tools.