Латеральная подвижность.

Гидрофобный эффект, объединяющий молекулярные компоненты в мембранах, препятствует их выходу в водную фазу за пределы мембраны. В то же время силы межмолекулярного взаимодействия не мешают молекулам в мембранах обмениваться друг с другом местами, поскольку площадь контакта между водой и гидрофобными участками молекул при этом практически не изменяется. Вследствие этого молекулярные компоненты в мембранных системах сохраняют индивидуальную подвижность и могут диффузионным путем передвигаться в пределах мембран.

Электростатические взаимодействия осуществляются между заряженными группами либо в пределах одного полуслоя (латеральные), либо между разными слоями (трансмембранные). Дисперсионные вандерваальсовы взаимодействия между поверхностями мембран обнаруживаются на расстояниях до 1000 А. Это намного превышает расстояния, где проявляется электростатическое отталкивание. Суммарный эффект этих сил может привести к появлению минимума энергии взаимодействия на расстояни­ях 30 - 80 А и слиянию поверхностей клеточных мембран. Этот эффект лежит в основе объединения отдельных клеток в клеточные агрегаты. Компоненты клеточных мембран характеризуются определенной под­вижностью.

Молекулы липидов легче всего совершают вращательное движение вокруг своей длинной оси. Время поворота на угол, равный 1 рад, в жидком состоянии ~ 10^-9 с и увеличивается до 10-⁸ с при температуре ниже точки плавления жирнокислотных цепей липидов.

Диффузионное перемещение молекул липидов вдоль слоя, обычно называемое латеральной диффузией, также совершается достаточно быстро. Коэффициент латеральной диффузии молекул фосфолипидов, жирных кислот в природных мембранах составляет Д ~ 10-⁷ -10^-8 с. Молекула липида за 1 с перемещается по мембране на расстояние порядка 5000 нм, т. е. может «обежать» всю плазматическую мембрану таких клеток, как эритроцит. Скорость латеральной диффузии зависит от липидного состава мембран и температуры. Так, холестерин, добавленный к яичному лецитину, снижает скорость латеральной диффузии более чем в два раза. При температурах ниже точки плавления углеводородных цепей липида константа латеральной диффузии снижается на порядок.

Молекулы белков в мембранах также проявляют диффузную подвижность. Однако вследствие большей массы они движутся существенно медленнее. Так, время корреляции вращения родопсина в фоторецепторных мембранах ~ 10^-6 с.

Латеральная подвижность белков также существенно ниже, чем липидов. Коэффициенты латеральной диффузии белков в природных мембранах при комнатных температурах обычно находятся в пределах 10^-10 -10^-12 см2 /с.

Это свидетельствует, что при комнатной темпереатуре мембраны проявляют свойства двумерной жидкости.