Münster 1999 – scientific programme

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SYNS: Symposium Neutronenstreuung zur Untersuchung kondensierter Materie

SYNS 2: Neutronenstreuung II

SYNS 2.1: Invited Talk

Tuesday, March 23, 1999, 11:30–12:00, R4

Domänenbildung und molekulare Dynamik von Steroiden in Membranen — •Thomas Bayerl — Experimentelle Physik 5; Uni-Würzburg; Am Hubland; 97074 Würzburg

Natürliche Membranen sind aufgrund ihrer Zusammensetzung aus einer Vielzahl von Lipiden und Proteinen äußerst heterogene Systeme. Das Verständnis der interessanten physikalischen Eigenschaften von Membranen wie z.B. ihre Dynamik und Mikromechanik erfordert die Kenntnis der Wechselwirkungen zwischen den Membranbestandteilen auf molekularer Ebene. Wir haben die Cluster- bzw. Domänenbildung von Lipiden in Modellmembranen mittels kohärenter Streuung evaneszenter Neutronen in der Ebene der Lipidbilayer untersucht. Hierzu wurden entweder binäre Lezithin-mischungen aus zwei unterschiedlich langen Lecithinmolekülen (DMPC und DSPC) oder eine biologisch relevante Mischung aus Lezithin und dem Steroid Cholesterin verwendet. Unsere Resultate zeigen, daß Domänen in Modellmembranen existieren, jedoch mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 8 nm äußerst klein sind. In weiteren Experimenten wurde die molekulare Dynamik von zwei biologisch relevanten Steroiden, dem Cholesterin und seinem evolutionären Vorläufermolekül, dem Lanosterin, in Lecithinmembranen bei hohen Steroidkonzentrationen untersucht. Hierzu wurde die quasi-elastische Neutronenstreuung (QENS) angewandt. Ein besonders überraschendes Ergebnis dieser Messungen ist die hohe Anisotropie der Cholesterinbewegung in der Membran. Wir beobachten eine hohe Amplitude dieser Bewegung im GHz Bereich in Normalenrichtung zur Membran, während die Amplitude in der Membranebene vergleichsweise gering ist. Damit bieten die Ergebnisse einen Erklärungsansatz für die Fähigkeit von Cholesterin zur Modulation der Membranfluidität auf dynamischer Basis.