dc.contributor.author
Thimmel, Johannes
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:29:52Z
dc.date.available
2000-02-23T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/12020
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-16218
dc.description
Titel und Inhalt
1 Einleitung 1
1.1 Einführung 1
1.2 Aufbau der Arbeit 8
2 Experimentelle Methoden 13
2.1 Proben 13
2.2 Lichtmikroskopie 17
2.3 Röntgenbeugung 22
3 Grundlagen 37
3.1 Krümmungselastizität fluider Membranen 37
3.2 Wechselwirkung zwischen Membranen 54
4 Quellen und Trennen von PC-Vielschichtsystemen in Überschußwasser 67
4.1 Einführung 67
4.2 Durch Wasserzugabe eingeleitete Hydratisierung 71
4.3 Trennen von Vielschichtsystemen 79
4.4 Proben mit und ohne Auflösungserscheinungen 123
5 Optisch isotrope Objekte im System DGDG/Wasser/NaCl 131
5.1 Einführung 131
5.2 Optische Beobachtungen 135
5.3 Röntgenuntersuchungen 155
5.4 Strukturmodell für isostrope Objeke 159
6 Zusammenfassung 161
7 Glossar 165
9 Literaturverzeichnis 167
dc.description.abstract
Neutrale Lipide wie Phosphatidylcholine (PC, z.B. DOPC: Dioleoyl-PC) bilden in
Überschußwasser ein Vielschichtsystem mit einem für die volle Hydratisierung
charakteristischen Schichtabstand aus.
Untersuchungen des Quellprozesses zeigen, daß es von der Präparationsweise
abhängt, ob diese aus fluiden Membranen bestehende Vielschichtsysteme stabil
sind oder nicht.
Um den Prozeß der Auflösung zu untersuchen, wurde das Quellen mit der
Wasserzugabe eingeleitet.
Durch Röntgenbeugung kann zwischen zwei Stadien unterschieden werden: Zunächst
erreicht das geordnete Vielschichtsystem seine volle Hydratisierung. Daraufhin
nimmt die Intensität der Beugungsordnungen bei gleichbleibendem Schichtabstand
ab, bis die lamellare Ordnung so gut wie verschwunden ist. Der Streuuntergrund
nimmt geringfügig zu, aber keine neuen Braggreflexe werden sichtbar. Zu Beginn
des zweiten Stadiums werden einzelne, vom Stapel getrennte Membranobjekte
optisch erkennbar. Neu entstandene Membranstrukturen wurden
polarisationsmikroskopisch untersucht: sie bestehen aus einem ausgedünnten
Vielschichtsystemen mit um mindestens zwei Größenordnungen höheren mittleren
Schichtabständen.
Der beobachtete Abbau der lamellaren Ordnung ist mit einem Modell vereinbar,
nach dem sich jeweils die äußeren Membranen sukzessive vom geordneten
Vielschichtsystem lösen. Als Ursache für das Abquellen kommt eine vergrößerte
Undulationswechselwirkung zwischen neutralen Membranen in Frage, welche
innerhalb des Stapels unterdrückt sein sollte.
Lichtmikroskopische Beobachtungen im System DGDG/Wasser/NaCl zeigen, daß bei
konstanten Quelltemperaturen (z.B. 50°C) ausgehend vom Vielschichtsystem in
Überschußwassser für Salzkonzentrationen zwischen 5mM und 100mM eine spontane
Bildung optisch isotroper Objekte stattfindet. Die isotropen Objekte besitzen
eine Phasengrenze zur umgebenden Lösung, welche eine geringere
Lipidkonzentration aufweist. Diese optisch nicht auflösbare Phase wird
"disperse Phase" genannt. Mit abnehmender Temperatur gleichen sich die
Konzentrationen beider koexistierender Lipidphasen zunehmend an. Ein unterer
Entmischungspunkt wird bei einer Temperatur im Bereich von 24°C vermutet.
Röntgenuntersuchungen ergeben, daß die dichtere isotrope Phase keine geordnete
Struktur bis zu Abständen von 65nm besitzt.
Innerhalb eines Strukturvorschlags für die beiden isotropen Lipidphasen werden
Beiträge höherer Ordnungen zur Biegeelastizität von Membranen als in der
klassischen Hookeschen Näherung berücksichtigt.
de
dc.description.abstract
Neutral lipids such as phosphatidylcholines (PC, e.g. DOPC: Dioleoyl-PC) in
excess water form a multilayer system with a characteristic full hydration
repeat distance. Investigations of the swelling process reveal that it depends
on the method of preparation, whether these multilayer systems consisting of
fluid membranes are stable or not.
To study the process of disintegration swelling was initiated by addition of
water. From X-ray diffraction measurements two stages may be inferred: First,
the multilayer system reaches its full hydration. Second, the intensitiy of
the Bragg reflections decays at constant peak position until hardly any
lamellar order is discernible.The scattering background increases slightly but
no new Bragg peaks develop. At the beginning of the second stage, single
membrane objects separated from the multilayer stack become optically visible.
New developed membrane structures were characterized by polarization
microscopy: They consist of a diluted multilayer system with an average repeat
distance increased by at least two orders of magnitude.
According to a model, the observed decay of lamellar order may be described by
a sucessive separation of the in each case outermost membrane from the ordered
stack. A reason for the peeling off could be an enhanced undulation force
between adjacent neutral membranes which should be supressed within the stack.
As observed by light microscopy, incubation of the multilayer system
DGDG/Water(excess)/NaCl at elevated swelling temperatures (e.g. 50°C) leads to
a spontaneous formation of optically isotropic objects, if the salt
concentration is choosen between 5mM and 100mM. A phase boundary separates the
condensed objectes from the surrounding diluted solution. The optically
unresolvable phase with the lower lipid concentration is called "dispersive
phase". With decreasing temperature, the two coexisting lipid phases achieve
similar lipid concentrations. A lower consolute point is conjectured at a
temperature of about 24°C.
As revealed by X-ray diffraction, the condensed isotropic phase is disordered
up to a length scale of 65 nm.
A model for the structure of the lipid phases is proposed. It takes into
account bending terms of a higher order than in the Hookean approximation.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
phosphytidylcholine
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik
dc.title
Quellen und Trennen von Lipidvielschichtsystemen: Untersuchung des Prozesses
und neuer Membranstrukturen
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Wolfgang Helfrich
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Maarten Peter Heyn
dc.date.accepted
2000-02-04
dc.date.embargoEnd
2000-08-24
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2000000202
dc.title.translated
Swelling and separation of lipid multilayer systems: Investigation of the
process and new membrane structures
en
refubium.affiliation
Physik
de
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FUDISS_thesis_000000000269
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