Os fosfolipídios são moléculas anfifílicas que constituem o principal componente das membranas celulares. Na presença de água e para urna concentração suficientemente alta do fosfolipídio, as moléculas se auto organizam formando bicamadas separadas por água. Dentro das bicamadas, e dependendo da temperatura e a concentração, os fosfolipídios podem apresentar diferentes empacotamentos, dando origem a diferentes mesofases. Três mesofases são bem conhecidas: L IND. P IND. e L IND.. As mesofases L IND. e L IND. apresentam as bicamadas planas, porém, a diferença entre as duas está em que a fase L IND. apresenta as cadeias hidrocarbonadas ordenadas, com uma certa inclinação em relação à normal às bicamadas, e na fase L IND. as cadeias hidrocarbonadas estão completamente desordenadas. A fase P IND. conhecida como fase \"ripple\", apresenta uma ondulação periódica das bicamadas e as cadeias carbônicas com um certo grau de ordenamento. Existe na literatura urna grande discussão acerca da origem das mesofases lamelares, porém não existe um trabalho sistemático que permita caracterizar experimentalmente em forma completa as transições de fase entre as mesofases lamelares. Neste trabalho investigamos as transições de fases no sistema DMPC/água (dimiristoil-fosfatidil-colina/água), na região do diagrama de fases onde são observadas as fases L IND. P IND. e L IND.. Utilizamos as técnicas de calorimetria DSC e espalhamento de Raios X para levantar o diagrama de fases do sistema DMPC/água, e estudamos o comportamento da entalpia das diferentes transições de fase em função da concentração. Mediante microscopia de luz polarizada e espalhamento de Raios X caracterizamos o ordenamento induzido em amostras submetidas ao processo de \"shear\" . O procedimento permite observar por espalhamento de Raios X o comportamento da ordem no plano das bicamadas. Esse estudo permitiu também o acompanhamento do espaçamento entre as bicamadas nas transições de fase L IND. P IND. e P IND. L IND.. Tradicionalmente, em modelos teóricos, as transições L IND. P IND. e P IND. L IND. são tratadas corno de primeira ordem. Alguns modelos propõem que estas linhas de transição se encontram num ponto de Lifshitz. Mediante calorimetria de alta resolução estudamos o comportamento do calor específico em diferentes regiões do diagrama de fases. A transição P IND. L IND. para uma concentração de 28% em peso de água, não mostra a forma esperada para transições de primeira ordem, embora apresenta uma certa histerese. Encontramos que a primeira correção de \"scaling\" descreve bem o comportamento do calor específico a até uma temperatura onde este, claramente mostra-se arredondado. Essa região arredondada pode ser entendida no contexto das transições que envolvem ordem hexática, devido ao acoplamento entre o \"tilt\" e a ordem hexagonal. Essa observação é reforçada pela ordem bidimensional observada por espalhamento de raios-x. Finalmente investigamos a existência de fase \"ripple\" em outro fosfolipídio, DMPG (dimiristoil-fosfatidil-glicerol) que difere do DMPC apenas na cabeça polar. / Phospholipids are amphiphilic molecules that constitute the main component of the cellular membranes. In the presence of water and for concentrations sufficiently high of the lipid, the molecules self-assemble in bilayers separated by water. Inside the bilayers, and depending on the temperature and concentration, the phospholipids can present different packings, giving origin to different mesophases. Three mesophases are well-known: L´, P´ and La . The mesophases L´ and La present planar bilayers, even so, the difference between them is in the hydrocarbons chains. The L´ presents the chains orderly, with a certain tilt related to the normal of the bilayers, and in the La phase the chains are completely disordered. The P´ phase, known in the literature as ripple phase, presents periodic undulation of the bilayers and the carbonic chains with a certain degree of order. There is a great discussion in the literature concerning the origin of the lamellar phases, even though there is no systematic experimental work characterizing the phase transitions between lamellar phases. In this work we investigated the phase transitions in the DMPC/water system (dimiristoyl- phosphatidyl-choline), in the area of the phase diagram where the L´ P´, and La phases are observed. We used the calorimetric DSC technique and x-ray scattering to construct the phase diagram of DMPC/water, and we studied the behavior of the enthalpy associated to the different transitions as a function of the concentration. By means of polarized light microscopy and x-ray scattering we characterized the order induced in samples submitted to shear. The procedure allows us to observe the behavior of the in-plane order in the lamelas by means of x-ray scattering. This study also allowed to see the behavior of the lamellar spacing in the L´ -> P´, and P´, -> La phase transitions. Usually, the L´ -> P´, e P´ -> La are treated as first order transitions. Some models proposes that this transition lines encounters in a Lifshitz point. With high calorimetric resolution we study the behavior of the specific heat in different regions of the phase diagram. The P´ -> La transition for 28% of water, doesn\'t show the expected first order behavior. Instead of that we find that the first order correction to scaling succeeded to describe the specific heat near the transition, but clearly, de experimental data shows some rounding region. This rounded region can be understood in the context of the transitions involving hexatic order, where the tilt and the hexagonal ordering are coupled. This observation is reinforced by the 2D order observed by x ray scattering. We also investigated the existence of the \"ripple\" phase in another phospholipid, DMPG (dimiristoyl-phosphatidyl-glycerol) that just differs from DMPC in the polar head.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-04122013-092227 |
| Date | 20 December 2000 |
| Creators | Hidalgo, Angel Alberto |
| Contributors | Oliveira, Elisabeth Andreoli de |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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