Структура биологических мембран
Молекулы ПАВ состоят из двух частей: полярной (гидрофильной) и неполярной (гидрофобной). При адсорбции полярная группа, обладающая большим сродством с полярной фазой (например, с водой) втягивается в нее. В то же время неполярная группа выталкивается в неполярную фазу (рис.8).
При малых концентрациях ПАВ углеводородные радикалы «лежат» на поверхности полярной жидкости, а полярные группировки погружены в нее (рис.8 а).
С увеличением концентрации ПАВ в растворе число молекул, находящихся в поверхностном слое, возрастает. Это приводит в пределе к образованию на граничной поверхности насыщенного мономолекулярного адсорбционного слоя (рис.8 б), в котором молекулы ПАВ предельно ориентированы. Данный слой образно называется молекулярным частоколом Лэнгмюра. Существованием мономолекулярного насыщенного слоя объясняется постоянство предельной адсорбции Г¥ у органических веществ одного и того же гомологического ряда.
Представления об ориентации молекул ПАВ в насыщенном адсорбционном слое сыграли большую роль в развитии учения о структуре биологических мембран
Клеточные мембраны образованы главным образом молекулами двух типов: липидами и белками.
Липиды нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях. Особенностью мембранных липидов является то, что на одном конце их молекулы есть полярные группы (например, –СООН), обладающие гидрофильными свойствами, тогда как другой ее конец представляет собой длинную углеводородную цепь с гидрофобными свойствами. Липиды образуют бимолекулярные пленки (толщиной около 70 
), в которых полярные группы располагаются на обеих поверхностях мембраны, а неполярные погружены внутрь ее.
Молекулы белка могут располагаться вблизи внешней и внутренней поверхностей мембраны, а также проникать, частично или полностью, через всю ее толщину.
Обычно клеточные мембраны весьма прочны и обладают свойствами электрического изолятора. Биологические мембраны не являются жесткими структурами. Например, во многих случаях белки и липиды внутри мембран находятся в постоянном движении.
Дополнение к вопросу:
Значение поверхностных явлений в медицине. Вода – наиболее часто применяющийся растворитель. Она обладает большим поверхностным натяжением (72,75 мДж / м при 20 С ), поэтому по отношению к ней многие вещества являются поверхностно-активными. Поверхностное натяжение биологических жидкостей (например, сыворотки крови – см. табл.1) меньше воды вследствие наличия в них ПАВ различной природы (кислоты жирного ряда, стероиды и др.). В результате эти вещества самопроизвольно накапливаются (адсорбируются) у стенок сосудов, клеточных мембран, что облегчает их проникновение сквозь эти мембраны.
Изменение поверхностного натяжения биологических жидкостей используется в диагностических целях. К примеру, поверхностное натяжение плазмы крови значительно изменяется при различных заболеваниях (анафилактический шок, рак и др.). С возрастом человека поверхностное натяжение сыворотки крови уменьшается.
Из многочисленных методов измерения поверхностного натяжения при биохимических, физиологических и клинических исследованиях чаще всего используют сталагмометрический метод (описан в экспериментальной работе.)
Вопрос №25. Классификация дисперсным систем: по степени дисперсности, по агрегатному состоянию фаз, по силе межмолекулярного взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Природа коллоидного состояния. Молекулярно-кинетические свойства коллоидно- дисперсных систем.
Дисперсные системы - системы, состоящие из дисперсной фазы – совокупности раздробленных частиц и непрерывной дисперсионной среды, в которой во взвешенном состоянии находятся эти частицы.
Классификация д.с.
1. По степени дисперсности:
· Грубодисперсные (размер частиц от 10-7 до 10-5 м)
· Коллоидно-дисперсные (размер частиц от 10-9 до 10-7 м)
2. По агрегатному состоянию фаз:
Коллоидно-дисперсные:
· Системы с твердой дисперсионной средой – солидозоли
· Системы с жидкой дисперсионной средой - лиозоли (золи)
· Системы с газообразной дисперсионной средой – аэрозоли
Грубо-дисперсные:
3. По интенсивности межмолекулярного взаимодействия:
· Лиофобные – со слабым взаимодействием. Являются необратимыми: частицы дисперсионной фазы не способны самопроизвольно диспергироваться в дисперсионной среде. Характерны существенные отличия в химическом составе и строении граничащих фаз.(золи металлов, оксидов металлов, труднорастворимых солей в воде)
· Лиофильные – с сильным взаимодействием. К ним относятся растворы высокомолекулярных веществ (мыло,алкалоиды,красители и т.д.)
Природа коллоидного состояния. Свойства коллоидно-дисперсных систем.
1. Все коллоидные растворы способны рассеивать свет или опалесцировать.
2. Диффузия частиц в коллоидных растворах протекает весьма медленно.
3. Коллоидные растворы имеют очень малое осмотическое давление, которое часто даже трудно обнаружить.
4. Коллоидные растворы способны к диализу, т. е. с помощью полупроницаемой перегородки (мембраны) могут быть отделены от растворенных в них примесей низкомолекулярных веществ. При диализе молекулы растворенного низкомолекулярного вещества проходят через мембрану, а коллоидные частицы, неспособные проникать через полупроницаемую перегородку остаются за ней в виде очищенного коллоидного раствора.
5. Коллоидные растворы агрегативно неустойчивы (лабильны) - т. е. коллоиднорастворенное вещество способно сравнительно легко выделяться из раствора (коагулировать) под влиянием незначительных внешних воздействий. В результате в коллоидном растворе образуется осадок (коагулят, коагулюм)
6. Коллоидные растворы обычно обнаруживают явление электрофореза