Тема 1. Биологические мембраны. Структура, свойства и пути их изучения. Транспорт веществ

Цель: Освоить стркутуру биологических мембран, их функции и назначение.

Знать методы исследования мембран. Ознакомиться с типами транспорта веществ через мембрану.

План лекции

· Виды биологических мембран и их функции. Виды мембранных липидов и их свойства.

· Свойства липидного монослоя. Бислойные липидные структуры. Холестерин. Динамика липидов в мембране. Фазовые переходы в мембране.

· Мембранные белки. Виды и функции мембранных белков. Структура биологических мембран. Искусственные мембраны.

Транспорт веществ через биологические мембраны.
Способы проникновения веществ в клетку. Виды транспорта.

Тезисы лекции:

Основу структуры любой мембраны представляет двойной липидный слой, который состоит из двух монослоев липидов. Гидрофобные “хвосты” обоих слоев направлены внутрь. При этом обеспечивается наименьший контакт гидрофобных участков молекул с водой. Наиболее вероятна следующая гипотеза: мембрана имеет жидко-кристалическую структуру т.е. фосфолипидная основа представляет собой двухмерный растворитель, в котором плавают белки. К искусственным мембранам относятся монослой липидов на границе раздела вода-воздух, липосомы, БЛМ (бислойная липидная мембрана). Физические методы изучения мембран: рентгеноструктурный анализ, спектроскопия, спектрофотометрия, спектрополяриметрия, круговой дихроизм и др. Электронная микрофотография плазматической мембраны эритроцитов показывает, что мембрана состоит из светлого слоя (фосфолипидный бислой) и двух темных полос (полярные головки и белки). Мембраны обладают высокой прочностью, устойчевостью, гибкостью, а также электроизоляционными свойствами. Пространственное перемещение массы, импульса, энергии, электрических зарядов и других физических величин относится к явлениям переноса. Существенные для биологических мембран явления переноса – перенос вещества и заряда. В биофизике больше используется термин «транспорт частиц». Транспорт веществ через клеточные мембраны имеет большое значение для медицины и биологии, так как нарушениями систем активного и пассивного транспорта объясняются причины многих заболеваний, а также действие лекарственных препаратов. При пассивным транспорте перенос вещества происходит по градиенту, т.е. молекулы и ионы переносятся из области повышенной концентрации в область пониженной. Поток вещества, переносимого при пассивном транспорте, зависит от градиента на мембране, от природы вещества (селективность), от строения и химического состава самой мембраны.

Иллюстративный материал:презентация в “Power Point” (лекция1)

Литература

1. Самойлов В.О. Медицинская биофизика, С-П,2007г.

2. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика, Киев, 2004г.

3. Ремизов А.М. Медицинская и биологическая физика, М.,1987г.

4. Ливенцев Н.М. Курс физики, М.,1982г.

5. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики Уч. для вузов М. 2002., Дрофа

6. Ремизов А.М. Курс физики, электроники и кибернетики, М.,1982г.

Контрольные вопросы (обратная связь):

· Виды биологических мембран;

· Химический состав мембран.

· Каковы свойства липидного слоя и как происходят фазовые переходы в мембране.

· Назовите виды и функции мембранных белков.

· Искусственные мембраны - липосомы.

· Какие методы исследования структуры мембран вам известны.

· Какие типы транспорта веществ через биологические мембраны вам известны

· Назовите способы проникновения веществ в клетку.

2. Тема: Активный транспорт. Понятие электровозбудимости. Потенциалы покоя

Цель:Изучить ионный тип транспорта веществ через биологическую мембрану. Знать механизмы и активного транспорта. Понять механизмы возникновения биопотенциалов покоя. Знать методы регистрации потенциалов, возникающие в живом организме.

План лекции:

1. Транспорт ионов.

2. Ионный транспорт веществ в каналах.

3. Активный транспорт через биологические мембраны

4. Понятие электровозбудимости.

5. Потенциалы покоя и действия и их молекулярные механизмы.

6. Методы измерения мембранного потенциала. Микроэлектродная техника.

Тезисы лекции:

Для активного транспорта необходимо энергетическое обеспечение этого процесса. Организм получает энергию при постепенном окислении питательных веществ: жиров, белков и углеводов. Эта энергия запасается макроэргическими соединениями в форме химической энергии. Химический контакт организма с внешней средой осуществляется через эпителиальные ткани, которые покрывают внешнюю поверхность тела и выстилают пищеварительную и дыхательную системы. Эпителиальные ткани представляют собой много мембранные системы, в которых происходит активный и пассивный транспорт различных веществ.

. Разность потенциалов – это следствие пространственного разделения электрических зарядов противоположного знака. Постоянные разности потенциалов характерны для живых систем, находящиеся в стационарном состоянии, т.е. таких, в которых градиенты постоянно поддерживаются в результате обмена веществ. При быстром изменении и вновь восстановлении имеет место переходный процесс из одного стационарного состояния в другое. Различают потенциалы типа: электронного (при наличии свободных электронов), ионного (при наличии свободных ионов). Общепризнанной теорией, объясняющей возникновение и поддержание потенциалов на мембране, является теория А.Ходжкина

Иллюстративный материал: презентация в “Power Point” (лекция 2)