J. Phys. France 44, 1025-1034 (1983)
DOI: 10.1051/jphys:019830044090102500

On defects in different phases of two-dimensional lipid bilayers

D. Ruppel^{1, 2} et E. Sackmann<sup>1

1</sup>  Physik Department der Technischen Universität München, D. 8046 Garching/München, F.R.G.
²  Present address: Abteilung für biophysik, Universität Ulm, D-7900 Ulm/Donau, RFA

Abstract
The phospholipid bilayer is the basic structure of biological membranes as well as a suitable model of a two-dimensional system. Defects within these bilayers are studied electron microscopically by application of the freeze fracture method Topological and non-topological defects can be distinguished The first type is analysed in terms of the homotopy theory. Two defect systems, an Abelian and a non-Abelian, are found which are a consequence of a symmetry breaking. The effect of small amounts of impurities on the defect structure is studied An outline of the possible biological relevance of defects is given in the last part.

Résumé
La bicouche phospholipidique structure de base des membranes biologiques est un modèle approprié de système bidimensionel. Les défauts au sein de ces bicouches sont étudiés par microscopie électronique par la méthode de cryo-décapage. On peut différencier des défauts topologiques et non topologiques. Le premier type est analysé par la théorie de l'homotopie. Deux systèmes de défauts, un abélien et un non-abélien, ont été trouvés, ce qui est la conséquence d'une brisure de symétrie. L'effet de petites quantités d'impuretés sur la structure des défauts a été étudié. Un aperçu de l'intérêt biologique possible des défauts est donné dans la derniere partie.

PACS
8716D - Membranes, bilayers, and vesicles.

Key words
biomembranes -- electron microscope examination of materials -- impurity defect interactions -- lipid bilayers -- liquid crystals