Numéro
J. Physique Lett.
Volume 45, Numéro 16, août 1984
Page(s) 785 - 791
DOI https://doi.org/10.1051/jphyslet:019840045016078500
J. Physique Lett. 45, 785-791 (1984)
DOI: 10.1051/jphyslet:019840045016078500

On the nature of the lipid monolayer phase transition

A. Fischer, M. Lösche, H. Möhwald et E. Sackmann

Physik Department E22 (Biophysics Group), Technische Universität München, D-8046 Garching, F.R.G.


Abstract
An improved technique to study transferred lipid monolayers by electron microscopy and electron diffraction is presented. In combination with a microfluorescence technique it provides a powerful technique to study the microstructure of monolayers. It is demonstrated that the non-horizontal slope of the isotherms at the fluid-to-crystalline phase transition is due to the coexistence of fluid and crystalline phases up to the second order like transition to the completely condensed crystalline state. An electrostatic model is presented which explains (1) the thermodynamic stability of the fluid-solid coexistence, (2) the non-horizontal slope of the transition region, (3) the existence of a pressure dependent but uniform size of the crystalline platelets at the initial slope of the transition region.


Résumé
Nous présentons une technique améliorée pour l'étude par microscopie électronique et diffraction d'électrons de films monomoléculaires de lipide transférés d'une interface air/eau. Cette méthode, combinée avec une technique de microfluorescence, fournit un outil puissant pour étudier la microstructure des monocouches. Nous montrons que la pente non nulle qui apparaît dans les isothermes à la transition de phase fluide-cristalline provient de la coexistence de phases fluide et cristalline jusqu'à la transition de type second ordre vers l'état condensé complètement cristallin. Nous présentons un modèle électrostatique qui rend compte (1) de la stabilité thermodynamique dans la région de coexistence de l'état fluide et de l'état solide, (2) de la pente non nulle dans la région de transition, (3) de l'existence de plaquettes cristallines de taille uniforme à pression donnée au début de la région de transition.

PACS
8715B - Biomolecular structure, configuration, conformation, and active sites.
8720 - Membrane biophysics.
8780 - Biophysical instrumentation and techniques.

Key words
biological techniques and instruments -- biomembranes -- molecular biophysics -- fluid crystalline phase transition -- dimyristoylphasphatidic acid -- DMPA -- lipid monolayer phase transition -- electron microscopy -- electron diffraction -- microfluorescence technique -- microstructure -- crystalline state -- electrostatic model -- thermodynamic stability -- fluid solid coexistence