Struktur und Fluktuationen festkörpergestützter Phospholipidmembranen

Abstract

In dieser Arbeit wird die Untersuchung festkörpergestützter Phospholipidmembranen mit der Methode der Röntgenreflektivität beschrieben. Sie sind Modellsysteme für biologische Membranen, an denen grundlegende physikalische Eigenschaften untersucht werden können. Eine Präparationsmethode, mit der erstmals Oligo-Membranstapel (Stapel aus ca. 2-30 Membranen auf einem Substrat) von Phospholipiden hergestellt werden konnten wird vorgestellt. Röntgenreflektivitätsmessungen wurden an geladenen und ungeladenen Oligo-Membranstapeln sowie an multilamellaren Systemen bei voller und partieller Hydratisation durchgeführt. Die Hydratisation wurde dabei durch Steuerung des osmotischen Druckes kontrolliert. Ausgehend von der kinematischen Theorie wird in der Arbeit ein theoretisches Modell zur Beschreibung der Reflektivitätsmessungen unter Berücksichtigung der Membranfluktuationen abgeleitet. Die Fluktuationen in substratgestützten Membranstapeln werden durch ein, auf dem smektischen Kotinuumsmodell basierendes Modell beschrieben. Aus Anpassungen des Modells an die gemessenen Reflektivitätskurven wird das Elektronendichteprofil von Membranen des ungeladenen Phospholipids DMPC (Dimyristoylphosphatidylcholin) unter verschiedenen osmotischen Drücken bestimmt. Die Veränderungen des Membranstapels durch den osmotischen Druck werden im Rahmen der Theorie der Membranpotentiale diskutiert. Durch die Berücksichtigung der Fluktuationen in der Beschreibung der Reflektivitätsmessungen konnten nicht nur die Struktur der Membranen sondern auch die Abhängigkeit der Biegesteifigkeit und des Kompressionsmoduls vom osmotischen Druck bestimmt werden.