Тақырыбы Биологиялық мембраналар Құрылымы қасиеттері және оларды оқыту

Тақырыбы: Биологиялық мембраналар. Құрылымы, қасиеттері және оларды оқыту жолдары

Сұрақтары: Биологиялық мембраналардың түрлері және олардың қызметтері. Мембраналық липидтердің түрлері және олардың қасиеттері. Мембраналық ақуыздардың түрлері мен қызметтері. Жасанды мембраналар Мембранадағы фазалық ауысулар. Мембраналар құрылымын зерттеу әдістері.

Жасуша

Биологиялық мембраналар: Жасушаны сыртқы қоршаған ортадан шектейді және сыртқы ортаның кері әсерінен қорғайды 2. Жасуша мен оны қоршаған ортаның арасындағы зат алмасуды басқарады 3. Электрлік потенциалдардың пайда болуына ықпал етеді 4. Митохондриядағы АТФ энергиясын синтездеуге қатынасады 1.

Биологиялық мембрананың түрлері: Ø Плазмолемма (жасушаның сыртқы қабаты) Ø Жасушаішілік мембраналар Ø Базальды мембрана

Базальды мембрана гликолипидтер мен ақуыздардан тұрады және қанның құрамындағы қоректік заттардың ұлпаға, жасушаға енуін қамтамасыз етеді.

Мембрана негізінен екі маңызды қызмет атқарады Матрицалық Барьерлік (кедергі) әртүрлі қызмет атқарушы ақуыздарды ұстап тұрушы және өзара орналасуын, қалпын сақтайды Жасушалар мен жеке бөліктерге керексіз бөлшектердің еніп кетуінен қорғайды Мысалы, улы зат ішкен кезде.

Мембраналардың қалыңдығы бірнеше нм (5 -10 нм) шамасында, сондықтан оны оптикалық микроскоппен емес, электрондық микроскоппен ғана көруге болады

Мембрананың химиялық құрамы: Ø липидтер; Ø ақуыздар; Ø көмірсулар; Ø гликопротеидтер (көмірсулардың ақуыздармен байланысы); Ø органикалық заттар.

Мембраналық липидтер 3 негізгі топқа бөлінеді: Øфосфолипидтер Ø гликолипидтер Ø стероидтар

Фосфолипид Құрамы: Полярлы (гидрофильді) - (басы және денесі); Полярлы емес (гидрофобты) (құйрықшалары)

Құрылымы: Басы Денесі (мойны) құйрықша лары

Химиялық құрамы Басы – азотты (этаноламин, холин) және азотты емес (серин, инозин, треонин) негіздерінен құралған. Ортофосфорлы қышқылдардың әсерінен басы денесімен байланысады. Денесі глицериннен немесе сфингозиннен (қанықпаған аминспиртінен) тұрады. Құйрықшалары полярсыз май қышқылдарының СН тізбегінен тұрады.

холин фосфат Глицерин Поярлы бастары Полярсыз құйрықшалар

Бастары Глицерин Май қышқылды құйрықшалар

Мембрананы құрайтын фосфолипид молекулалары амфипатикалық қосынды болып келеді. Қызметі жағынан: Полярлық (гидрофиль) “бастары” Гидрофобты “құйрықша”

Кез келген мембрананың негізін екі қабаттық липидтер (көбінесе фосфолипидтер) құрайды.

Екі қабатты фосфолипидтер

Екі қабатты липидтік қабат екі жеке моноқабаттардан құрылады Гидрофобты “құйрықшалары” ішке бағытталады. Бұл кезде молекуланың гидрофобтық бөліктерінің сумен жанасу беті ең аз болады

СУ Бастары Құйрықшалары СУ

Фосфолипидтердің тығыздығы фосфолипидтер құрамына қандай май қышқылдарының енуіне байланысты болады?

Гликолипидтер Көмірсулар байланысы мен ақуыздардан тұрады. Жасушалық бетте өмір сүруін қамтамасыз етеді.

Стероидтар Стероид-холестирин фосфолипидтті биқабаттарға енуге қабілетті. Стероид – холестерин тығыздығына әсер етеді. – мембрана БМ–да холестериннің көбеюі мембрананың тығыздығын арттырып, заттар үшін өтімділігін азайтады.

Биологиялық мембрананың моделі 1931 жылы Н. Девсон және Р. Даниелли сэндвич (бутерброд) моделін ұсынды.

Биомембраның «Бутерброд моделі» : 1 – ақуыздар (белоктар), 2 - бимолекулалық фосфолипидтердің моноқабаты

1972 жылы ұсынылған Синджер мен Никольсонның сұйықтық – мозаикалық моделі кеңірек тараған. Мембрананың сұйық мозаикалық моделінің негізіне - липидтік биқабатты мембрана алынған. Бұл – фосфолипидтік негіз ішінде жартылай батып, қалқып жүрген ақуыздары бар еріткіш тәріздес.

Мұндағы 1 -беттік ақуыздар (белоктар); 2 - жартылай батқан ақуыздар; 3 -толық батқан ақуыздар; 4 -иондық канал жасаушы ақуыздар; 5 -канал.

Осы ақуыздардың есебінен толықтай және жартылай мембрананың мынадай қызметі жүзеге асады: Ø өтімділігі Ø мембрана арқылы белсенді өту Ø электрлік потенциалдың түрленуі және т. б.

Биомембраның мозаикалық моделі : 1 - ақуыздар, 2 - липидтер

Мембрана қозғалмайтын құрылым емес. Липидтер мен ақуыздар орын алмастырып отырады, олардың бір мембраналық қабат бойымен орын бір липидтік қабаттан басқа алмастыруын (латералдық диффузия) липидтік қабатқа өтуін: (“флип-флоп”)

Биологиялық мембрананың сұйық – мозаикалық моделі ақуыздар және микрофиламенттерден тұратын билипидтік қабат

Мембраналардың нақты құрылымы мен қасиеттерін оқып үйрену мембрананың физико – химиялық моделін (жасанды мембрана) пайдаланғаннан кейін ғана мүмкін болды.

1 -ШІ МОДЕЛІ МЕМБРАНАНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚХИМИЯЛЫҚ МОДЕЛІ су-ауа немесе су-май аралығындағы фосфолипидтердің моноқабаттарын қарастырайық

• Фосфолипидтер молекулалары өздерінің гидрофильді бастарын суға, ал гидрофобты “құйрықшаларын” ауаға немесе майға қаратып орналасады. • Моноқабаттың ауданын біртіндеп азайтса, ол мембрананың биқабаттарының біреуіндей ғана орын алады

БИОМЕМБРАНАНЫҢ 2 -ШІ МОДЕЛІ Бұл модельде БМ моделі ретінде липосома қарастырылады.

Липосомалар толығымен ақуыздық мембраналардан тазаланған БМ тәріздес

БМ 3 -ШІ МОДЕЛІБИЛИПИДТІК МЕМБРАНА (БЛМ) Бірінші рет бұл модель 1962 ж. П. Мюллер және оның әріптестерімен жасалды.

Мембрананың екі жағына электрод орналастырып, мембрананың кедергісін немесе потенциалды өлшеуге болады Егер алдын ала мембрананың екі жағына екі түрлі зат ерітіндісін орналастырса, онда мембрананың әр түрлі заттар үшін өтімділігін анықтауға болады

Мембрананың қасиеттері мен параметрлері Мембрана молекулаларының қозғалғыштығы мен мембрана арқылы жүретін бөлшектер диффузиясы оның билипидті қабатының сұйық зат тәріздес екендігін дәлелдейді Екінші жағынан алғанда мембрана реттелген жүйе Осы екі фактор сұйық-кристалдық күйде болатындығын нақтылайды

ü Мембрананың липидтік қабатының тұтқырлығы 30 -100 м. Па*с, яғни судың тұтқырлығынан үлкен, ал өсімдік майының тұтқырлығына шамалас ü Беттік керілуі 0, 03 -1 м. Н/м (судыдікінен 2 -3 дәрежедей кіші)

ü Температура өзгергенде кезде фазалық ауысулар орын алады: қыздырылған кезде липидтердің балқуы, ал керісінше де кристалдануы ü Фазалық ауысулар энергия алмасуға байланысты, яғни температура өсірілген кездегі жылу сиымдылықтың өзгеруіне байланысты болады

Мембрана құрылымы туралы жалпы мәліметтер рентгенқұрылымдық және рентгенспектрлік анализдер, электропарамагниттік және ядролық магниттік резонанс, люминесценттік анализ әдістерімен алынған.