Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Фізичні процеси в біологічних мембранах

Читайте также:
  1. Варіант 10. Фізичні особи та їх об’єднання як суб’єкти адміністративного права
  2. Вкажіть процеси, які проходять із руйнуванням ароматичної системи бензену.
  3. Вплив властивостей грунту і хіміко-мінералогічного складу цементу на процеси твердіння
  4. Г) фізичні особи.
  5. Г) юридичні та фізичні особи, які у визначеному законом порядку можуть набути право користування землею для відповідних цілей і мають у зв’язку з цим певні права й обов’язки.
  6. Господарські процеси та відображення їх в обліку
  7. Демографічний потенціал, структура зайнятості: міграційні процеси в Молдові.
  8. Емоції й пізнавальні психічні процеси.
  9. Жовч, процеси жовчоутворення та жовчовиділення
  10. За допомогою методу самооцінки виявляють рівень здатності особистості оцінювати себе загалом або свої окремі морально-психологічні якості — психічні процеси, стани та властивості.

 

Важливою частиною клітини є біологічні мембрани. Вони відмежовують клітину від навколишнього середовища, захищають її від шкідливих зовнішніх впливів, управляють обміном речовин між клітиною і її оточенням, сприяють генерації електричних потенціалів, беруть участь у синтезі універсальних акумуляторів енергії АТФ у мітохондріях і т.д.

Будова й моделі мембран

 

Мембрани оточують усі клітини (плазматичні й зовнішні клітинні мембрани). Без мембрани вміст клітини просто б розтікся, дифузія привела до термодинамічної рівноваги, що означає відсутність життя. Можна сказати, що перша клітина з'явилася тоді, коли вона відгородилася від навколишнього середовища мембраною.

Внутрішньоклітинні мембрани підрозділяють клітину на ряд замкнених відсіків, кожний з них виконує певну функцію. Основу структури будь-якої мембрани представляє подвійний ліпідний шар (у значній мірі – фосфоліпіди). Подвійний ліпидний шар утворюється із двох монослоїв ліпідів так, що гідрофобні «хвости» обох шарів спрямовані усередину. При цьому забезпечується найменший контакт гідрофобних ділянок молекул з водою. Така вистава про структуру мембрани не давало відповідей на багато питань.

Надалі була запропонована модель, в основі якої лежить усе та ж ліпідна слоїста мембрана. Ця фосфолипидна основа являє собою як би двомірний розчинник, у якому плавають більш-менш занурені білки. За рахунок цих білків повністю або частково здійснюються специфічні функції мембран – проникність, генерація електричного потенціалу і т.д. Мембрани не є нерухливими, спокійними структурами. Ліпіди й білки обмінюються мембранами й переміщаються як уздовж площини мембрани – латеральна дифузія, так і поперек неї – так званий фліп-флоп.

Уточнення будови біомембрани й вивчення її властивостей виявилися можливими при використанні фізико-хімічних моделей мембрани (штучних мембран). Найбільше поширення одержали три такі моделі. Перша модель – монослої фосфоліпідів на границі розділів вода – повітря або вода – масло.

Другою широко розповсюдженою моделлю біомембрани є липосоми, які являють собою якби біологічну мембрану, повністю позбавлену білкових молекул. Третьою моделлю, що дозволила вивчати деякі властивості біомембран прямими методами, є біолипидна (биослойна ліпідна) мембрана (БЛМ).

Мембрани виконують дві важливі функції: матричну (тобто є матрицею, основою для втримання білків, що виконують різні функції) і бар'єрну (захищають клітину й окремі елементи від проникнення небажаних часток).

 

Фізичні властивості й параметри мембран

 

Вимір рухливості молекул мембрани й дифузія часток через мембрану свідчить про те, що билипидний шар поводиться подібно рідини. Однак мембрана є впорядкована структура. Ці два факти припускають, що фосфоліпіди в мембрані при її природньому функціонуванні перебувають у рідкокристалічному стані. При зміні температури в мембрані можна спостерігати фазові переходи: плавлення ліпідів при нагріванні й кристалізацію при охолодженні. Рідкокристалічний стан биослоя має меншу в'язкість і більшу розчинність різних речовин, чому твердий стан. Товщина рідкокристалічного биослоя менше, чим твердого.

Структура молекул у рідкому й твердому станах різна. У рідкій фазі молекули фосфоліпідів можуть утворювати порожнини (), у які здатні впроваджуватися молекули речовини, що диференціює. Переміщення порожнин в цьому випадку буде приводити до дифузії молекули поперек мембрани.

 

Перенос молекул (атомів) через мембрани

 

Важливим елементом функціонування мембран є їхня здатність пропускати або не пропускати молекули (атоми) і іони. Імовірність такого проникнення часток залежить як від напрямку їх переміщення (наприклад, у клітину або із клітини), так і від різновиду молекул і іонів.

Явища переносу – це необоротні процеси, у результаті яких у фізичній системі відбувається просторове переміщення (перенос) маси імпульсу, заряду або який-небудь інший физи30б ческой величини. До явищ переносу відносять дифузію (перенос маси речовини), в'язкість (перенос імпульсу), теплопровідність (перенос енергії), електропровідність (перенос електричного заряду).

На мембрані існує різниця потенціалів, отже, у мембрані є електричне поле. Воно впливає на дифузію заряджених часток (іонів і електронів). Перенос іонів визначається двома факторами: нерівномірністю їх розподілу (тобто градієнтом концентрації) і впливом електричного поля (рівняння Нернста-Планка):

 

Рівняння встановлює зв'язок щільності стаціонарного потоку іонів із трьома величинами:

1) проникністю мембран для даного іона, яка характеризує взаємодію мембранних структур з іоном;

2) електричним полем;

3) концентрацією іонів у водяному розчині, що оточує мембрану.

Явища переносу ставляться до пасивного транспорту: дифузія молекул і іонів відбувається в напрямку меншої їхньої концентрації, переміщення іонів – відповідно до напрямку сили, що діє на них з боку електричного поля.

Пасивний транспорт не пов'язаний з витратою хімічної енергії, він здійснюється в результаті переміщення часток убік меншого електрохімічного потенціалу.

 




Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 65 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав