🗊Презентация Биологиялық мембраналар. Құрылымы, қасиеттері және оларды оқыту жолдары

Медициналық биофизика Медициналық биофизика Дәріскер Медициналық биофизика курсының доценті Байдуллаева Гульжахан Елтайқызы

Әдебиеттер: 1. Арызханов Б.,Биологиялық физика,1990 ж. 2. Кошенов Б.К. Медициналық биофизика, ,2011г. 3. Тиманюк В.А., Животова Е.Н. Биофизика, Киев, 2004г с.. 4. Ремизов А.М. Медицинская и биологическая физика, М.,2010г. 5. Антонов В.Ф. Биофизика, М., 2006 г.

№1 дәріс. №1 дәріс. Тақырыбы:Биологиялық мембраналар. Құрылымы, қасиеттері және оларды оқыту жолдары

Биофизика – тірі ағзаларда өтетін физикалық және физика-химиялық құбылыстарды қарастыратын, зерттеудің жаңа физикалық әдістерін қолдануға және тәжірибелерге негізделінген іргелі пәннің бірі.

Биофизиканың негізгі бағыты: - Жасушалар биофизикасы. - Кванттық биофизика. - Сезімтал мүшелерінің биофизикасы - Күрделі жүйелердің биофизикасы

«Жасушалар биофизикасы»: Жасуша және жасушааралық құрылымның физика – химиялық қасиетін Зат және энергия алмасу заңдылықтарын Жасуша қызметінің физикалық механизмі (биопотенциалдың пайда болуын, бұлшық еттердің жиырылуын, нерв импульстарының таралуын және т.б.) үйретеді.

Биологиялық мембрана — жасушаның және жасуша ішіндегі бөлшектердің (ядро, митохондрии, хлоропластар, пластидтер) бетінде орналасқан молекулалық мөлшердегі (қалыңдығы 5 — 10 нм), ақуызды-липидтік құрылымды жұқа қабықша. Биологиялық мембрана — жасушаның және жасуша ішіндегі бөлшектердің (ядро, митохондрии, хлоропластар, пластидтер) бетінде орналасқан молекулалық мөлшердегі (қалыңдығы 5 — 10 нм), ақуызды-липидтік құрылымды жұқа қабықша.

Биологиялық мембрана — аса күрделі құрылымды зат. Оның құрамында ферменттік ақуыздар, ерекше рецепторлар, электрондарды тасымалдаушы, энергияны өңдеуші құрылымдар сонымен қатар гликопротеиндер мен гликолипидтер болады. Биологиялық мембрана — аса күрделі құрылымды зат. Оның құрамында ферменттік ақуыздар, ерекше рецепторлар, электрондарды тасымалдаушы, энергияны өңдеуші құрылымдар сонымен қатар гликопротеиндер мен гликолипидтер болады.

Мембраналық ақуыздар түрлі қызмет (мысалы, гликопротеиндер антиген рөлін) атқарады. Кейбір химиялық реакциялар (мысалы, хлоропластарда жүретін фотосинтездің жарық реакциялары немесе митохондриидағы тотыға фосфорлану процесі) биологиялық мембрананың өзінде жүреді. Мембраналық ақуыздар түрлі қызмет (мысалы, гликопротеиндер антиген рөлін) атқарады. Кейбір химиялық реакциялар (мысалы, хлоропластарда жүретін фотосинтездің жарық реакциялары немесе митохондриидағы тотыға фосфорлану процесі) биологиялық мембрананың өзінде жүреді.

Биологиялық мембраналар: Жасушаны сыртқы қоршаған ортадан шектейді және сыртқы ортаның кері әсерінен қорғайды Жасуша мен оны қоршаған ортаның арасындағы зат алмасуды басқарады Электрлік потенциалдардың пайда болуына ықпал етеді Митохондриядағы АТФ энергиясын синтездеуге қатынасады

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

Плазмалық мембрана (плазматическая мембрана) — жасуша қабықшасы — плазмолемманың негізін құрайтын билипидті-протеинді құрылым, қалындығы 6-10 нм. Екі қабатты липидті мембрана құрамына фосфолипидтер, сфингомиелиндер, холестерин кіреді. Плазмалық мембрананы құрауға билипидті қабатпен байланысқан интегральды, жартылай интегральды және шеткі протеиндер молекулалары енеді. Плазмалық мембрананы 40% липид, 60% протеиндер құрайды. Плазмалық мембрана (плазматическая мембрана) — жасуша қабықшасы — плазмолемманың негізін құрайтын билипидті-протеинді құрылым, қалындығы 6-10 нм. Екі қабатты липидті мембрана құрамына фосфолипидтер, сфингомиелиндер, холестерин кіреді. Плазмалық мембрананы құрауға билипидті қабатпен байланысқан интегральды, жартылай интегральды және шеткі протеиндер молекулалары енеді. Плазмалық мембрананы 40% липид, 60% протеиндер құрайды.

Плазмалық мембрананың құрылымы

Жасушаның протоплазмасын қоршап тұрған биологиялық мембрана жасушалық мембрана деп аталады. Жасушаның протоплазмасын қоршап тұрған биологиялық мембрана жасушалық мембрана деп аталады. Жасушалық мембрана қос қабатты ақуызды-липидті молекулалардан тұрады.

Базальды мембрана гликолипидтер мен ақуыздардан тұрады және қанның құрамындағы қоректік заттардың ұлпаға, жасушаға енуін қамтамасыз етеді. Базальды мембрана гликолипидтер мен ақуыздардан тұрады және қанның құрамындағы қоректік заттардың ұлпаға, жасушаға енуін қамтамасыз етеді.

Мембраналардың қалыңдығы бірнеше нм (5-10 нм) шамасында, сондықтан оны оптикалық микроскоппен емес, электрондық микроскоппен ғана көруге болады

Мембрана жасушаның автономдығын, заттың тасымалын, тыныс алу функциясын және т.б. анықтайды. Мембрана жасушаның автономдығын, заттың тасымалын, тыныс алу функциясын және т.б. анықтайды. Мембрананың екі жағында қышқылдылық, температура, заттың ерітілген концентрациясы, электрлік потенциалы және т.б. бірдей емес.

Мембрананың құрылысы - Фосфолипидтердің екі қабаты - Липид молекулалары гидрофилды бастан және гидрофобты құйрықшаны түзейді - Билипидты қабатына ақуыз молекулалары, гликопротеиндер мен көмірсулар батырылған.

Құрылымы:

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

Мембраналық липидтер 3 негізгі топқа бөлінеді:

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

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

Мембрананың майлы қабатының 40 90%-ын глицерин немесе сфингозин туындылары, фосфолипидтер алып жатады. Мембрананың майлы қабатының 40 90%-ын глицерин немесе сфингозин туындылары, фосфолипидтер алып жатады.

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

Мембрананы құрайтын фосфолипид молекулалары амфипатикалық қосынды болып келеді. Қызметі жағынан:

Фосфолипидтер екі майлықышқыл қалдықтан тұрады. Фосфолипидтер екі майлықышқыл қалдықтан тұрады. Мұндай липидтер цилиндр пішінді болады. Егер бір май қышқылының біреуі болмаса, онда конус пішін алады.

Су ерітіндісінде липидтер мицелла, ал мембранада – гидрофилді саңылаулар түзейді Су ерітіндісінде липидтер мицелла, ал мембранада – гидрофилді саңылаулар түзейді

Мембраналық липидтер

Гликолипидтер Көмірсулар байланысы мен ақуыздардан тұрады.

Биологиялық мембрананың моделі 1931 жылы Н.Девсон және Р.Даниелли сэндвич (бутерброд) моделін ұсынды.

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

Биомембраның мозаикалық моделі : 1- ақуыздар, 2- липидтер

Мембраналық ақуыздардың көпшілігі мембрананы тесіп өтіп орналасса, ал кейбірі оған жартылай ғана еніп немесе жанасып жатады. Мембраналық ақуыздардың көпшілігі мембрананы тесіп өтіп орналасса, ал кейбірі оған жартылай ғана еніп немесе жанасып жатады.

Мембрана көптеген әртүрлі ақуыздардан тұрады. Мембрана көптеген әртүрлі ақуыздардан тұрады. Бір ақуыздар мембрананың беткі жағында орналасса (перифериялық немесе шеткері), басқалары мембрананы тесіп өтеді (интегралдық).

Бұлар сұйық күйде болғандықтан кейбір ақуыздар (шеткейлі түрлері) қалқып немесе малынып (бірлестіруші түрлері), мембрананың екі бетіне ұштары шығып тұрады. Шеткейлік ақуыздардың бәрі түгелдей энзимдік (ферменттік) қызмет атқарады. Мембрананың қабылдағыштары мен антитектері бірлестіруші және шеткейлік ақуыздардан құралған. Бұлар сұйық күйде болғандықтан кейбір ақуыздар (шеткейлі түрлері) қалқып немесе малынып (бірлестіруші түрлері), мембрананың екі бетіне ұштары шығып тұрады. Шеткейлік ақуыздардың бәрі түгелдей энзимдік (ферменттік) қызмет атқарады. Мембрананың қабылдағыштары мен антитектері бірлестіруші және шеткейлік ақуыздардан құралған.

Осы ақуыздардың есебінен толықтай және жартылай мембрананың мынадай қызметі жүзеге асады: өтімділігі мембрана арқылы белсенді өту электрлік потенциалдың түрленуі және т.б.

Мембраналық ақуыздар түрлі қызмет (мысалы, гликопротеиндер антиген рөлін) атқарады. Кейбір химиялық реакциялар (мысалы, хлоропластарда жүретін фотосинтездің жарық реакциялары немесе митохондриядағы тотыға фосфорлану процесі) биологиялық мембрананың өзінде жүреді. Мембраналық ақуыздар түрлі қызмет (мысалы, гликопротеиндер антиген рөлін) атқарады. Кейбір химиялық реакциялар (мысалы, хлоропластарда жүретін фотосинтездің жарық реакциялары немесе митохондриядағы тотыға фосфорлану процесі) биологиялық мембрананың өзінде жүреді.

1-ші моделі мембрананың физикалық-химиялық моделі су-ауа немесе су-май аралығындағы фосфолипидтердің моноқабаттарын қарастырайық

Биомембрананың 2-ші моделі Бұл модельде 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, мембрананың кедергісін немесе потенциалды өлшеуге болады Мембрананың екі жағына электрод орналастырып, мембрананың кедергісін немесе потенциалды өлшеуге болады Егер алдын ала мембрананың екі жағына екі түрлі зат ерітіндісін орналастырса, онда мембрананың әр түрлі заттар үшін өтімділігін анықтауға болады

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

Мембрананың липидтік қабатының тұтқырлығы 30-100мПа*с, яғни судың тұтқырлығынан үлкен, ал өсімдік майының тұтқырлығына шамалас Мембрананың липидтік қабатының тұтқырлығы 30-100мПа*с, яғни судың тұтқырлығынан үлкен, ал өсімдік майының тұтқырлығына шамалас Беттік керілуі 0,03-1мН/м (судыдікінен 2-3 дәрежедей кіші)

Т өзгергенде кезде фазалық ауысулар орын алады: қыздырылған кезде липидтердің балқуы, ал керісінше де кристалдануы Т өзгергенде кезде фазалық ауысулар орын алады: қыздырылған кезде липидтердің балқуы, ал керісінше де кристалдануы 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. Осы әдістерді қолдану нәтижесінде жасушаның барлық бөліктеріндегі биологиялық мембрана табиғатының ұқсас болатыны анықталды. Мембрана құрылымы туралы жалпы мәліметтер рентгенқұрылымдық және рентгенспектрлік анализдер, электропарамагниттік және ядролық магниттік резонанс, люминесценттік анализ әдістерімен алынған. Осы әдістерді қолдану нәтижесінде жасушаның барлық бөліктеріндегі биологиялық мембрана табиғатының ұқсас болатыны анықталды.

Бақылау сұрақтары (кері байланыс): Бақылау сұрақтары (кері байланыс): Биологиялық мембраналардың қандай түрлері және атқаратын қызметі Мембраналық липидтердің түрлері Мембраналық ақуыздардың түрлері мен қызметтерін ата. Мембранадағы фазалық ауысулар қалай жүзеге асады Жасанды мембраналар Мембраналар құрылымын зерттеудің қандай әдістері сіздерге белгілі.

НАЗАРЛАРЫҢЫЗҒА РАХМЕТ !