Әдебиеттер: 1. Арызханов Б.,Биологиялық физика,1990 ж. 2. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика, Киев, 2004 ж. 3. Самойлов В.О. Медицинская биофизика, С- П,2007 ж. 4. Ремизов А.М. Медицинская и биологическая физика, М.,2002 ж. 5. Антонов В.Ф. Биофизика, М., 2006 ж. 6. Волькенштейн М.В. Биофизика. С-П.2008 ж.

1-ші дәріс Тақырыбы: Биологиялық мембраналар. Құрылымы, қасиеттері және оларды зерттеу әдістері

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

Жасуша

Барлық жасушалық мембраналар негізінен липидтерден, белоктардан және көмірсутектен тұрады. Барлық жасушалық мембраналар негізінен липидтерден, белоктардан және көмірсутектен тұрады. Мембрананың құрылымының негізі - липидті бимолекулалық қабат. Мембрананың құрылымының негізі - липидті бимолекулалық қабат. Оның құрылуы мембраналық липидтердің сумин әсерлесу ерекшеліктеріне негізделген Оның құрылуы мембраналық липидтердің сумин әсерлесу ерекшеліктеріне негізделген

Биологиялық мембраналар: 1. 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 қатыносады

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

Базальды мембрана гликолипидтер мен ақуыздардан тұрады және қанның құрамындағы қоректік затратдың ұлпаға, жасушаға енуін қамтамасыз етеді. Базальды мембрана гликолипидтер мен ақуыздардан тұрады және қанның құрамындағы қоректік затратдың 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 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 емс, электрондық микроскоппен ғана көруге болады

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

Мембраналық липидтер 3 негізгі топқа бөлінеді: фосфолипидтер гликолипидтер стероидтар

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

Құрылымы: Басы Денесі (мойны) құйрықша лары

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

Поярлы бастеры Полярсыз құйрықшалар холин фосфат Глицерин

Бастары Глицерин Май қышқылды құйрықшалар

Мембрананы құрайтын фосфолипид молекула лары амфипатикалық қосынды болып келеді. Қызметі жағынан: Полярлық (гидрофиль) бастеры Гидрофобты құйрықша

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

Екі қабатты фосфолипидтер

Екі қабатты липидтік қабат екі жеке моноқабаттардан құрылады Гидрофобты құйрықшалары ішке бағытталлоды. Бұл кезде молекуланың гидрофобтық бөліктерінің сумин жанасу беті ең аз болады

Бастары СУ Құйрықшалары СУ

Фосфолипидтердің тығыздығы фосфолипидтер құрамына қандай май қышқылдарының енуіне байланысты болады.

Көптеген фосфолипидтерде майқышқылдарының екі қалдығы бар. Бұл липидтер цилиндрге ұқсас пішін аллоды. Егер липидте майқышқылының екеуінің біреуі жоқ бокса (мысалы липидтердің перекистік тұтығуының нәтижесінде, немсе кейбір фосфолипаздардың әсерінен), одна молекула «конусты» пішінді көрсетеді. Су ерітіндісінде мұндай липидтер мицеллаларды, ал мембрана да судың молекуласы мен иоднар өте алтын гидрофильтры тесіктер түзейді. Заттар үшін мембрана өтімділігінің өзгеруі жасушаның зақымдалуы мен жұмыс жасау функция сын өзгертеді.

Мицелла

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

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

Биологиялық мембранныйң моделі 1931 жилы Н.Девсон және Р.Даниелли сэндвич (бутерброд) моделін ұсынды.

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

Мембраналар өте көп санды әр түрлі ақуыздардан (белоктардан) тұрады Кейбір белоктар мембранныйң бетіне орналосады – перифериялық белоктар, ал басқалары липидтік қабатқа жартылай батыр немсе түгелдей сіңіп орналосады – интегралдық белоктар.

1972 жилы ұсынылған Синджер мен Никольсонның сұйықтық – мозаикалық моделі кеңірек тараған. Мембрананың сұйық мозаикалық моделінің негізіне - липидтік биқабатты мембрана алынған. Бұл – фосфолипидтік негіз ішінде жартылай батыр, 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 мембранныйң мынадай қызметі жүзеге осады: өтімділігі өтімділігі мембрана арқылы белсенді өту мембрана арқылы белсенді өту электрлік потенциалдың түрленуі және т.б. электрлік потенциалдың түрленуі және т.б.

Биомембраның мозаикалық моделі : 1- ақуыздар, 2- липидтер

Интегралдық ақуыздарға көмірсутектер жалғасып орналосады. Мұндай комплекс тер гликопротеин дер деп аталлоды, олар ағзаның иммундық реакцияларында маңызды орын алтын рецепторлар болып табылады. Мысалы, мембранный жеті рет қиып өтетін фоторецепторлық мембрана ақуызы - бактериородопсин, полипептидті тізбегіне әртүрлі олигосахарид тер жалғаса алтын эритроците ақуызы - гликофориндер. Бұл гликопротеин дер АВО жүйесінде қан тобин анықтайды.

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

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

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

1-ші моделі мембранныйң физикалық- химиялық моделі су-ауа немсе су-май аралығындағы фосфолипидтердің моноқабаттарын қарастырайық

Фосфолипидтер молекула лары өздерінің гидрофильді бастерын суға, ал гидрофобты құйрықшаларын ауаға немсе майға қаратып орналосады.Фосфолипидтер молекула лары өздерінің гидрофильді бастерын суға, ал гидрофобты құйрықшаларын ауаға немсе майға қаратып орналосады. Моноқабаттың ауданын біртіндеп азайтса, ол мембранныйң биқабаттарының біреуіндей ғана орын аллоды Моноқабаттың ауданын біртіндеп азайтса, ол мембранныйң биқабаттарының біреуіндей ғана орын аллоды

Биомембранныйң 2-ші моделі Бұл модель де БМ моделі ретінде липосома қарастырылады.

Липосомалар толығымен ақуыздық мембраналардан тазаланған БМ тәріздес

БМ 3-ші моделі- билипидтік мембрана (БЛМ) Бірінші рет бұл модель 1962 ж. П. Мюллер және оның әріптестерімен жасалды.

Мембрананың екі жағына электрод орналастырып, мембранныйң кедергісін немсе потенциалды өлшеуге болады Мембрананың екі жағына электрод орналастырып, мембранныйң кедергісін немсе потенциалды өлшеуге болады Егер алдын ала мембранныйң екі жағына екі түрлі зат ерітіндісін орналастырса, одна мембранныйң әр түрлі затрат үшін өтімділігін анықтауға болады Егер алдын ала мембранныйң екі жағына екі түрлі зат ерітіндісін орналастырса, одна мембранныйң әр түрлі затрат үшін өтімділігін анықтауға болады

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

Мембрананың липидтік қабатының тұтқырлығы м Па·с, яғни судың тұтқырлығынан үлкен, ал өсімдік майының тұтқырлығына шамалас Мембрананың липидтік қабатының тұтқырлығы м Па·с, яғни судың тұтқырлығынан үлкен, ал өсімдік майының тұтқырлығына шамалас Меншіктік электр кедергісі ~ 10 Ом · м 2 Меншіктік электр кедергісі ~ 10 Ом · м 2 Меншіктік электр сиымдылығы ~ 0,5 · 10 Ф/м 2 Меншіктік электр сиымдылығы ~ 0,5 · 10 Ф/м 2 Беттік керілуі 0,03-1 мН/м (судыкінен 2-3 дәрежедей төмен) Беттік керілуі 0,03-1 мН/м (судыкінен 2-3 дәрежедей төмен) Липидтік қабатының тұтқырлығы м Па · с (судыкінен 2 дәреже жоғары) Липидтік қабатының тұтқырлығы м Па · с (судыкінен 2 дәреже жоғары)

Т өзгерген кезде фазалық ауысулар орын аллоды: қыздырылған кезде липидтердің балқуы, ал керісінше де кристалдануы Т өзгерген кезде фазалық ауысулар орын аллоды: қыздырылған кезде липидтердің балқуы, ал керісінше де кристалдануы Фазалық ауысулар энергия алмасуға байланысты, яғни температура өсірілген кездегі жылу сиымдылықтың өзгеруіне байланысты болады 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. Мембрана құрылымы туралы жалпы мәліметтер рентгенқұрылымдық және рентгенспектрлік анализдер, электропарамагниттік және ядролық магниттік резонанс, люминесценттік анализ әдістерімен алынған.

Бақылау сұрақтары: Биологиялық мембраналардың қандай түрлері бар? Биологиялық мембраналардың қандай түрлері бар? Липидтік қабаттардың қандай қасиеттері бар және мембрана дағы фазалық ауысулар қалай жүзеге осады Липидтік қабаттардың қандай қасиеттері бар және мембрана дағы фазалық ауысулар қалай жүзеге осады Мембраналық ақуыздардың түрлері мен қызметтері Мембраналық ақуыздардың түрлері мен қызметтері Жасанды мембраналар - липосомалар. Жасанды мембраналар - липосомалар. Мембраналар құрылымын зерттеудің қандай әдістері сіздерге белгілі. Мембраналар құрылымын зерттеудің қандай әдістері сіздерге белгілі.

Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика, Киев, 2004 ж беттир, беттир. 4. Ремизов А.М. Медицинская и биологическая физика, М.,2002 ж.

НАЗАРЛАРЫҢЫЗҒА РАХМЕТ !