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Göttingen Göttinger Wissenschaftler beobachten Bewegung von Lipidmolekülen
Campus Göttingen Göttinger Wissenschaftler beobachten Bewegung von Lipidmolekülen
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17:53 11.09.2014
Innere Struktur schwingt: Stapel von Lipidmembranen. Quelle: pug
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Göttingen

Biomoleküle sind sehr beweglich: Unter dem Einfluss von Wärme schwingen, drehen und strecken sie sich. Da sich diese Bewegungen ständig überlagern, lassen sie sich experimentell nur gemittelt erfassen.

Wollte man die molekularen Strukturveränderungen direkt verfolgen, also gewissermaßen „filmen“, muss die räumliche Auflösung empfindlich genug für molekulare Längenänderungen und die zeitliche Auflösung besser als eine Milliardstel Sekunde sein.

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Diese hohe räumliche und zeitliche Auflösung ermöglichen die kurzen und brillanten Röntgenpulse des Speicherrings Petra III am DESY. Den Forschern gelang es, den exakten Schwingungszustand zu jeder Phasenlage innerhalb einer Periode genau auszulesen – ähnlich wie bei stroboskopischen Beleuchtungen, die Schwingungen zu jedem Zeitpunkt als quasi statisches Bild einfangen können.

Sie beobachteten, wie die aus zwei Lipidmolekülschichten bestehenden Membranen unter dem Einfluss der von außen erzwungenen Bewegung in periodischer Weise sowohl ihre Dicke als auch ihre Dichte veränderten. Aus den gemessenen Dichteprofilen ließ sich schließen, dass sich die Ketten der Lipidmoleküle dafür gemeinsam strecken und stauchen.

„Ähnliche Strukturveränderungen könnten sich in Membranen biologischer Zellen aus zeitlichen Kräfteschwankungen ergeben“, erläutert Prof. Tim Salditt vom Institut für Röntgenphysik der Universität Göttingen. Nicht ohne Grund bezeichnet man Verbünde aus Biomolekülen oder synthetischen Polymeren als „weiche“ Materie.

„Die Visualisierung der molekularen Strukturveränderungen mit unserer stroboskopischen Methode ermöglicht nun neue Erkenntnisse über die Eigenschaften dieser Materie“.

pug