🗊Презентация Поверхностный мембранный потенциал. Равновесие Доннана

Поверхностный мембранный потенциал Равновесие Доннана

План

Проницаемость мембран для различных веществ, работа мембранных ферментов и рецепторов непосредственно зависят от физических свойств липидной фазы мембраны: поверхностного заряда и межфазного скачка потенциала, микровязкости и способности растворять в себе различные соединения

Поверхностный потенциал мембраны Поверхностный потенциал мембраны обусловлен фиксированными зарядами мембраны, образованными диссоциированными группами в полярных головках липидов, а также ионизируемыми группами аминокислот, входящих в состав структурных белков мембраны. Фиксированные на поверхности мембраны заряды и притягивающиеся к ним противоионы образуют двойной электрический слой.

Значение заряда мембраны и поверхностного мембранного потенциала Наличие заряда мембраны важно для стабильности мембранных структур (которые при нейтрализации зарядов начинают слипаться друг с другом), а также для связывания органических и неорганических ионов; Распределение электрического потенциала в мембране и у её границ можно считать главным фактором, определяющим направление и скорость переноса ионов через мембрану. В частности, разность потенциалов Δφ – основная движущая сила переноса ионов через мембрану; Величина межфазного потенциала (называемого иногда поверхностным потенциалом) имеет большое значение для связывания ионов мембраной.

Метод флуоресцентных зондов как способ изучения поверхностного потенциала мембран Экспериментальное изучение поверхностного потенциала мембран и его изменения в патологии или при действии лекарственных препаратов, например местных анестетиков, может проводиться рядом методов, включая метод флюоресцентных зондов.

Флуоресцентный зонд представляет собой флюоресцирующую молекулу, которая находится в липидном слое мембраны или же адсорбируется на ее поверхности. Параметры флюоресценции зонда зависят от свойств непосредственного окружения молекул зонда в мембранах: Флуоресцентный зонд представляет собой флюоресцирующую молекулу, которая находится в липидном слое мембраны или же адсорбируется на ее поверхности. Параметры флюоресценции зонда зависят от свойств непосредственного окружения молекул зонда в мембранах: вязкости полярности среды; близости заряженных групп; наличия различных молекул – акцепторов энергии электронного возбуждения; диффузии молекул – тушителей флюоресценции, в частности воды.

Структура некоторых флюоресцентных зондов, применяемых при изучении биологических мембран

Важной характеристикой мембраны является распределение зонда между мембраной и окружающей водной средой. Это распределение зависит от потенциала поверхности мембраны Δφ, если сам зонд заряжен, и от сродства зонда к мембране. Важной характеристикой мембраны является распределение зонда между мембраной и окружающей водной средой. Это распределение зависит от потенциала поверхности мембраны Δφ, если сам зонд заряжен, и от сродства зонда к мембране.

Поверхностный потенциал мембран влияет также и на связывание ионов, например кальция. При этом измерение связывания кальция мембранами можно проводить с помощью другого флюоресцентного зонда – антибиотика тетрациклина, поскольку комплекс кальция с тетрациклином в липидном окружении обладает более яркой флюоресценцией, чем со свободным тетрациклином в водной фазе. Поверхностный потенциал мембран влияет также и на связывание ионов, например кальция. При этом измерение связывания кальция мембранами можно проводить с помощью другого флюоресцентного зонда – антибиотика тетрациклина, поскольку комплекс кальция с тетрациклином в липидном окружении обладает более яркой флюоресценцией, чем со свободным тетрациклином в водной фазе.

Мембранное равновесие (Доннана равновесие) – равновесие, устанавливающееся между двумя растворами, разделенными мембраной, непроницаемой хотя бы для одного вида ионов, находящихся в одном из растворов. Мембранное равновесие (Доннана равновесие) – равновесие, устанавливающееся между двумя растворами, разделенными мембраной, непроницаемой хотя бы для одного вида ионов, находящихся в одном из растворов.

Как показал Доннан (F. D. Donnan), при установлении мембранного равновесия диффундирующий через мембрану электролит распределяется по обе стороны мембраны неравномерно: его концентрация в растворе, содержащем непроникающие через мембрану ионы, будет меньше, чем в растворе по другую сторону мембраны.

Доннан показал, что это передвижение ионов будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесие, и равновесие это описывается следующим уравнением: Доннан показал, что это передвижение ионов будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесие, и равновесие это описывается следующим уравнением: [K+]out[Cl-]out=[K+]in[Cl-]in   = На этапе 1: = На этапе 2: =

В растительных клетках осмотическое давление несколько выше, чем в окружающей среде, но эти клетки не разрываются, так как их стенки окружены плотной оболочкой из целлюлозы. В растительных клетках осмотическое давление несколько выше, чем в окружающей среде, но эти клетки не разрываются, так как их стенки окружены плотной оболочкой из целлюлозы. В животных клетках осмотическое равновесие в животных клетках достигается благодаря тому, что недостаток электролитов в наружной среде компенсируется NaCl (этап 3). Na+ не может входить в клетку, так как мембрана для него относительно непроницаема. Благодаря этому Na+, содержащийся во внеклеточной среде, уравновешивает осмотическое давление внутриклеточных органических анионов.

Значение Доннановского равновесия Значение Доннановского равновесия

Список литературы Владимиров Ю. А. и др. Биофизика: Учебник. – М.: Медицина, 1983, 272 с. ил. Геннис Р. Биомембраны: молекулярная структура и функции: Пер. с англ. – М.: Мир, 1997. – 624 с., ил. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия: В 3т. Т. 3. Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 536 с., ил. Шеперд Г. Нейробиология: в 2-х т. Т. 1 Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. 454 с., ил.

Спасибо за внимание!