Thermodynamic studies of purple membrane.
Thermodynamic studies of purple membrane.
复制标题
紫色膜的热力学研究。
DOI：
10.1016/0005-2736(86)90064-7
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发表时间：
1986
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Nagle,JF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tristram-Nagle,S;Yang,CP;Nagle,JF
差示膨胀和差示扫描量热测量是对紫色膜进行的，重点是温度范围 5° C< T< 45° C。热膨胀系数 α 在高达 30° C 时约为 7·10− 4/Cdeg，并在较高温度下减小。比热随着温度的升高而迅速增加，绝对值在 0.30–0.45 cal/Cdeg/g 范围内。几乎恒定的 α 与快速增加的比热并置，类似于凝胶相中的脂质双层和固相中的烷烃的性质。这种行为可以通过受阻振动的概念来解释，该概念现在似乎适用于至少一种完整的膜蛋白。还可能存在以 20-25°C 为中心的小范围转变，这对应于每个细菌视紫红质分子和相关脂质的小于 25 自由度的熔化。使用我们测量的表观比容，计算出紫色膜的平均厚度为 43.5 Å。使用细菌视紫红质的氨基酸序列和来自其他蛋白质结构研究的平均氨基酸体积，估计脂质和蛋白质相互作用的比体积约为紫色膜脂质比体积的11%或细菌视紫红质蛋白质体积的4%。相互作用的正体积与脂质-蛋白质相互作用一致，脂质-蛋白质相互作用是紫色膜热力学性质的重要决定因素。
Differential dilatometric and differential scanning calorimetric measurements have been made of purple membrane with an emphasis upon the temperature range 5° C< T< 45° C. The coefficient of thermal expansion α is about 7· 10− 4/Cdeg up to 30° C and decreases at higher temperatures. The specific heat increases rapidly with temperature with absolute values in the range 0.30–0.45 cal/Cdeg per g. A nearly constant α juxtaposed with a rapidly increasing specific heat is similar to the properties of lipid bilayers in the gel phase and alkanes in the solid phase. This behavior is explained by the concept of hindered vibrations which would now appear to apply to at least one integral membrane protein. There may also be a small broad transition centered near 20–25° C that would correspond to the melting of less than 25 degrees of freedom per bacteriorhodopsin molecule and associated lipids. Using our measured apparent specific volume the average thickness of purple membrane is calculated to be 43.5 Å. The specific volume of interaction of lipids and proteins is estimated, using the amino acid sequence of bacteriorhodopsin and average amino acid volumes from structural studies of other proteins, to be about 11% of the specific volume of the purple membrane lipids or 4% of the volume of the bacteriorhodopsin protein. A positive volume of interaction is consistent with lipid-protein interactions being an important determinant of the thermodynamic properties of purple membrane.
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