Тақырыбы: Биологиялық Мемраналардың өткізгіштік механизмі

Тақырыбы: Биологиялық Мемраналардың өткізгіштік механизмі

Орындаған: Бекебай Бакыт
Қабылдаған: Ұлдана Дастанқызы
Топ: ОМ 112

Жоспар:

I. Кіріспе.
II. Негізгі бөлім.
1. Биологиялық мембраналар.
2. Биологиялық мембрананың қызметі.
3. Өтімділік механизмі.
2. Пассивті тасымал (диффузия).
3. Фик теңдеуі.
4. Каналдардағы заттардың иондық тасымалы.
5. Биологиялық мембрананы зерттеу әдістері: оптикалық микроскопия және электрондық микроскопия.
III. Қорытынды

Кіріспе

Ағзаның өмір сүруін оқып үйренудің күрделілігінің бірі тірі ағзаның жоғары құрылымдығы. Тірі ағзаның құрылымдық және функционалдық бірлігі негізгі өмірлік функциялары өтетін жасуша болып табылады. Жасуша қоршаған ортамен заттың, энергияның және ақпараттың алмасуы жүретін ашық жүйені құрайды. Барлық жасушалар плазмалы (жасушалық) мембранамен қоршалған цитоплазмадан тұрады.

Кез-келген мембрана құрылымының негізін липидтердің екі моноқабатынан тұратын екі липидтік қабат құрайды. Екі қабаттың да гидрофобты “құйрықтары” ішке қарап жатады. Бұл кезде молекуланың гидрофобты бөлігінің сумен жанасуы азырақ болады. Келесі гипотеза шындыққа жанасады: мембрана сұйықтық-мозаикалық түрде болады, яғни фосфолипидті негіз–ақуыздар жүзіп жүретін екі өлшемді еріткіштер түрінде болады.

Сараптамаларға сүйене отырып Даниэль мен Давсон 1935 ж. мембрана құрылымын ұсынды. Бұл моделде бір-біріне перпендикуляр орналасқан фосфолипидтер молекуласының екі қабаты бар.

Даниэль – Давсон бойынша жасушалық мембрананың құрылысының схемасы.

Липидтер молекулаларының гидрофилды жағы сыртқа, гидрофобты –мембрананың ортасына қарай бағытталған. Гидрофобты жағы – бұл полярлы топтар құрамында жоқ, су молекулаларымен қосыла алмайтын бөлігі. Әдетте молекуланың гидрофобты жағы органикалық қышқылдардың қаныққан көмірсуларының тізбегі түрінде болады.

Мембрана өз құрылымына қарай жазық конденсаторға ұқсайды, онда астарлары ретінде ақуыздардың беті алынса, ал диэлектриктің ролін липидті қабат орындайды. Жазық конденсатордың формуласын пайдалана отырып, мембрананың гидрофобты және гидрофилді бөліктеріндегі диэлектрик өтімділігін мембрана қалыңдығының шамасының өзгеру шегін біле отырып, бағалауға болады.

Қазіргі кезде пайдаланатын 1971 жылы Николсон мен Сингер ұсынған құрылысы екі қабатты липидтерден тұратын биологиялық мембрананың сұйық – мозаикалы моделі болып табылады.

Мембрананың липидтері мен ақуыздары жылулық қозғалыстың әсерінен үлкен қозғалғыштыққа ие.

Липидтер мен ақуыздар (белоктар) орын алмастырып отырады және олардың мембрана жазықтығының бойымен орын алмастыруын латеральды диффузия, ал көлденең орын ауыстыруын флип – флоп деп атайды. Латеральды диффузияға липидтердің жоғарғы бөлігінің қозғалысы, ал «флип-флопқа» төменгі бөлігінің қозғалысы сәйкес келеді, яғни мембрананың екі жағындағы липидтердің орын ауыстыруы сирек процесс болып табылады.

Латериалды диффузияның нәтижесінде молекуланың секіру жиілігі мынаған тең:

Бір бағыттағы молекуланың тұрғылықты өмірінің уақыты секіру жиілігіне кері пропорционал:

Сондықтан t уақыт ішіндегі молекуланың орташа квадраттық ығысуы мынаған тең:

Мембраналар жоғары меншікті электр кедергісі (жуықтағанда 107Ом*м) мен жоғары сыйымдылыққа ( Ф/м2 мөлшерінде) ие болады. Мембраналық липидтердің диэлектрлік өтімділігі 2-ге тең.

Мембраналар саны көп әртүрлі ақуыздардан тұрады. Олардың саны көп болғаны соншалық мембрананың беттік керілуі «липид-су» бөлігіне қарағанда «ақуыз-су» бөлігінің шекарасындағы беттік керілудің шамасына жақын. Мембраналық ақуыздарының концентрациясы жасушаның түріне байланысты.

Липосомалар фосфолипидтерді полярлы ерітіндіге қосқанда пайда болады. Сонда өздігінен биқабатты тұйықталған құрылымдар түзіліп, ол минималды энергия күйге жауап береді. Липосомаларды табиғи мембраналарға бұзатын факторлар (ультрадыбыс, механикалық әсерлер) әсер еткенде де түзіледі. Липосомалар көмегімен емдік препарат үшін мембрананың өтімділігі анықталады. Сол үшін липосомаларды оқылатын препараттан тұратын ерітіндіден алады. Липосомалар тек ғылыми зерттеулерде ғана емес практикада да пайдалануға болады. Ішке емдік препараттың липосомасын ендіргенде оның жеткізілуі және ұлпаға немесе мүшеге өтуі жеңілдейді.

Температура төмендегенде мембрана сұйық кристалл күйден қатты кристалл күйге (гель-жағдайға) өтеді. Осындай ауысуда мембрананың жалпы құрылымы сақталады: липидтер сол қалпында екі қабат түзейді, бірақ жүйедегі тәртіп өзгереді: липидтердің «құйрықтары» бір-біріне параллель орналасып, тербелістері шектеледі.

Биологиялық мебраналар ағзада көптеген функциялар атқарады: олар тепе-теңдік емес жағдайдағы ағзаны ұстап тұруға мүмкіндік беретін, жасушаны жеке бөліктерге бөліп отыратын (компартаменттер) жасушаны (цитоплазматикалық мембраналар немесе плазмалемма деп аталатын) және жасушалық органеллаларды қоршап тұрады; жасуша аралық байланысты түзейді, жасушаның механикалық қорғайды, зат тасымалын, нерв импульсін жүргізеді, АТФ синтезіне қатысады, кеңістікте ферментативті реакцияларды жүзеге асыратын мембрана ақуыздарының орналасуын, рецепторлар және иммундық жүйенің қызметін қамтамасыз етеді.

Биологиялық ультрақұрылымды оқып уйрену мүмкіндігі электрондық микраскоп көмегімен анықтау болып табылады. Оның рұқсат ету мүмкіндігі жарық микраскопына қарағанда жоғары. Рұқсат ету шегі қазіргі кездегі микраскопта 0,51-км, ал үлкейтуі жүз мыңдаған есе жоғары болады. Электрондық микраскопта жарық шоғы ретінде электрондар ағыны, ал линзаның рөлін электростаттық немесе электромагниттік өріс атқарады.

Сонымен қатар жасушаның құрылымын зерттеуде рентген құрылымды сараптама (рентген сәлелерінің дифракциясы) үлкен роль атқарады. Бұл әдіс дифракция құбылысына негізделген. Сараптамадан рентгенографияда объектінің құрылымын молекулалық және атомдық деңгейдегі мәліметтері алынады. Жасушаның химиялық құрылымын зертеу үшін ультрахимиялық әртүрлі әдістері қолданылады. Бұл әдістер арқылы жасушадағы заттар мөлшері және жасуша құрамы алынады Содан кейін арнайы химиялық әдістер алынған заттардың сапалық және сандық сараптамасы жасалады.

Бұл әдістер тобына мембрананың ақуыздар мен липидтерге бөлінуін талқылау да жатады. Қазіргі кезде зерттеушілер мембрана ақуыздарының конформациясын оқып үйренуге көңіл бөліп отыр. Мұнда люминесценттік сараптама инфрақызыл спектраскопиясы, оптикалық белсенділікті өлшеу және т.б әдістері пайдаланылады.