Биологическая мембрана это клеточная граница которой свойственна

Биологическая мембрана – это клеточная граница, которой свойственна полупроницаемость. вещество энергия информация Рис. Схема строения клетки, реконструированная по данным электронной микроскопии: слева – клетка животных, справа – клетка растений, в верхнем углу – бактерия (Б) и вирус (В), обладающий липопротеидной оболочкой. 1 – плазматическая мембрана; 2 – мембрана мезосомы; 3 – клеточная стенка; 4 - оболочка вируса; 5 – нуклеотид ; 6 – митохондрии; 7 – шероховатая эндоплазматическая сеть; 8 – гладкая эндоплазматическая сеть; 9 – комплекс Гольджи; 10 – лизосомы;

Функции БМ Общие Механическая Барьерная Матричная Спецификация Транспортная Рецепторная Генерация

Строение БП 40% 20 -80% БМ = липида + белки Рис. Схематическое трёхмерное изображение небольшого участка клеточной мембраны площадью около 10 нм 2.

Фосфолипиды амфофильны Схема фосфолипида: 1 – полярная (гидрофильная) часть; 2 – неполярная (гидрофобная) часть

Бислой – это каркас для БМ Рис. Схематическое изображение фосфолипидного бислоя в поперечном разрезе. Самосборка Самовосстановление

Мембранные белки Периферические Собственные = интегральные Гидрофобные Гидрофильные Электровосстановление взаимодействия Пример: ферменты, рецепторы Пример: Схема расположения молекулы родопсина в биологической мембране (α – спираль, пронизывающая 7 раз фосфолипидный каркас) Рис. Четыре способа ассоциации мембранных белков с липидным слоем. Некоторые белки пронизывают бислой насквозь (1), а некоторые удерживаются нековалентными взаимодействиями с другими мембранными белками (3). Окончательно не выяснено, существует ли белки, лишь частично погруженные в бислой (2). Недавно было показано, что есть мембранные белки, к которым ковалентно одна или более цепей жирных кислот, помогающих белку «заякориваться» в том или другом монослое. Хотя большинство таких белков являются трансмембранными, некоторые могут ими не быть (4).

Схема строения БМ Схематическое строение мембраны: L – толщина мембраны; пб – поверхностные белки; иб – интегральные белки; к – белки, формирующие ионный канал (пору)

Физические свойства БМ Жидкокристаллическая структура Текучесть ≈ const η = 100 м. ПА٠с (оливковое масло) Упругость EПМ = 109 Па практически на расстоянии Прочность на разрыв εлипидов = 2, 2 С = 1 мк. Ф/см 2 БМ - конденсатор Поверхностный заряд отрицательный -10 ÷ -30 м. В Препятствует слипанию клеток крови Электросопротивление 105 Ом/см 2 гораздо больше, чем у технических изоляторов Плотность 800 кг/м 2 Меньше, чем у H 2 O

Молекулярные движения в БМ Вращение Латеральная диффузия Рис. Ассиметрическое распределение фосфолипидов и гликолипидов в липидном слое Трансмембранная диффузия Рис. Различные типы движения фосфолипидных молекул в липидном бислое

Модели липидных БМ Монослои Липидных мембран Липосомы Рис. Схематическое изображение искусственного липидного бислоя, называемого черной мембраной, в поперечном разрезе. Мембрана закрывает небольшое отверстие в перегородке между двумя отделениями сосуда, заполненными водой. Черные мембраны используются для измерения проницаемости искусственных мембран.

Липосомы Применение в медицине Инкрустация белков Иммунизация Анестезия Химиотерапия злокачественных новообразований Липосомная косметика

Бутербродная модель Жидкостно-мозаичная модель Бутербродная модель мембраны: 1 – белковые компоненты: 2 – бимолекулярный фосфолипидный слой Мозаичная модель биомембраны: 1 – белковые глобулы: 2 – липидное «озеро»

Уравнение Фика описывает пассивный транспорт неэлектролитов I – плотность потока вещества через ВМ [моль/м 2٠с] или D – коэффициент диффузии [м 2/с] grad. C – градиент концентрации C=[моль/м 3] Cin out Cin D=Um. RT U=υ/F U=Um. NA in Cout

Уравнение диффузия для БМ

Уравнение Нериста – Планка описывает пассивный транспорт ионов Z – валентность иона F = 96500 Кл/моль – число Фарадея C – молярная концентрация Um – подвижность ионов для моля

Разновидности пассивного транспорта § Простая физическая диффузия (O 2, CO 2, N 2, яда, лекарства) § Через белок-канал (ионы). § Облегченная диффузия (с носителем). (АК, моносахариды, глюкоза) Рис. Схема пассивного транспорта по электрохимическому градиенту. Пассивный транспорт, происходящий путем простой диффузии, либо облегченной диффузии, осуществляется самопроизвольно.

Виды транспорта с носителем Рис. Схема работы транспортных белков, функционирующих по принципу унипорта, симпорта и антипорта.

Активный транспорт

Na+ K+ насос Рис. Схематическое изображение (Na+ + K+) – ATP-азы, активно качающей Na+ наружу, а K+ внутрь клетки против их градиентов концентрации. 3 Na+ наружу в клеточную жидкости 2 K+ внутрь клетки Отвечает за нервное возбуждение НА ТРИ Й

Ca 2+ - насос Ca 2+ наружу в органеллы 10 -3 М 10 -7 М Отвечает за расслабление. Наэлектризована.

H+ - ATФ-аза 2 H+ Отвечает за энергетику клетки. Перенос пары электронов по дыхательной цепи приводит к переносу двух протонов через БМ.

Опыт Уссинга 1949 г. – Это метод изучения активного транспорта Na+ через кожу лягушки Схема опытов Уссинга (A – амперметр, V – вольтметр, Б – батарейка. П – потенциометр)

Уравнение Теорелла 1953 г. Описывают пассивный транспорт и неэлектролитов и ионов μ – электрохимические потенциал – это свободная энергия моля иона в данной системе. Химическая энергия средства ионов к окружающие среде Осмотическая энергия Электрическая энергия