Производят на спектрофлюоиметрах

Молекулы белков обладают флюоресценцией. Параметры флюоресценции чувствительны к структуре окружения флюоресцирующей молекулы. Поэтому по люминесценции можно изучать химические превращения и межмолекулярные взаимодействия.

Для исследования мембран к мембранным системам добавляют флюоресцирующие молекулы: флюоресцентные зонды, если молекула образует нековалентную связь с мембраной , или флюоресцентные метки, если молекула образует химическую связь с мембраной.

При освещении мембранной системы с флюоресцирующей молекулой поляризованным светом люминесценция оказывается также поляризованной. Если флюоресцентный зонд неподвижен (например, раствор заморожен), то степень поляризации будет мексимальной. Однако, если зонд или метка находятся в жидком растворе, то он за время возбужденного состояния успевает переориентироваться (перестроится), а поэтому изменится и степень поляризации люминесценции до величины . Изменение степени поляризации зависит от вязкости окружающих зонд молекул. Т.о люминесцентный анализ позволяет определить вязкость мембран, а также конформационные перестройки в белках и мембранах.

4. Рентгеноструктурный анализ.

В основе этого метода лежит дифракция рентгеновского излучения на структуре мембран. Т.к. липиды мембраны есть жидкий кристалл, то дифракционная картина непосредственно связана с внутренней структурой кристалла, т.е. с расположением атомов в кристалле. Т.о. рентгеноструктурный анализ позволяет определить строение и параметры липидных молекул.

5. ЭПР

6. ЯМР

К методу рентгеноструктурного анализа мы вернемся при изучении рентгеновского излучения, а методы ЭПР и ЯМР мы изучим в конце года.

Диффузия в жидкостях. Закон Фика

Важным элементом функционирования мембран является их способность пропускать или не пропускать атомы (молекулы) и ионы, т.е. проницаемость мембран.

Вероятность такого проникновения частиц зависит как от направления их перемещения (например, в клетку или из клетки), так и от разновидности молекул и ионов.

Эти явления изучаются в разделе физики, называемолм явлениями переноса (диффузия, теплопроводность, перенос импульса, электропроводность). Эти явления представляют собой необратимые процессы.

Мы рассмотрим только те явления, которые характерны для мембран: диффузию и перенос заряда (синоним слова перенос в биофизике - транспорт).

Диффузия – самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей концентрации в область меньшей концентрации в результате теплового хаотичного движения.

Качественными характеристиками диффузии являются:

Поток вещества

- масса вещества, переносимого через площадь , перпендикулярную движению частиц, в единицу времени.

2. Плотность потока вещества - масса вещества, переносимого через единицу площади , перпендикулярной движению частиц, за единицу времени.

Молекулы жидкости перескакивают из одного равновесного состояния в другое. В одном из равновесных состояний поместим площадку и определим, какое число молекул пройдет через неё из двух ближайших равновесных состояний и .

Отложим слева и справа от расстояния (длина свободного пробега молекулы) и построим параллепипеды и , площадью и толщиной .

Объёмы параллепипедов .

Для упрощения будем считать, что молекулы движутся с одинаковыми средними скоростями , где - время свободного пробега (перескока).

Пусть число молекул в единице объёма (концентрация) в первом объёме , во втором . Тогда общее число молекул в первом объёме , во втором - .

Молекулы движутся хаотично по всем трем направлениям: . Из них движется в направлении оси , - , - . Причем в направлении , например, половина из этой движется влево, половина - вправо. Поэтому вдоль оси от первого параллепипеда к площадке движется молекул, а от второго - . Т.о. за время через площадку проходит число молекул

.

Пусть масса одной молекулы , тогда за время через

площадку переносится масса вещества

.

Время пролета молекулами площадки параллепипедов и (через центральную оно будет таким же)

.