Бактериородопсин как молекулярный фотоэлектрический генератор.

Зрительный пигмент родопсин, так же как и бактериородопсин, — практически единственный белок в фоторецепторной мембране зрительной клетки сетчатки глаза (на его долю приходится до 80% всего белка в мембране). Пурпурные мембраны (ПМ), локализованные в цитоплазме клеток некоторых экстремально галофильных бактерий, например Halobacterium halobiutn, содержат единственный гидрофобный пигмент — белковый комплекс (ПБК) бактериородопсин, молекулы которого располагаются в ПМ строго упорядоченно. ПМ в интактных клетках и в изолированных препаратах представляют собой дискообразные образования диаметром около 0,5 мкм и толщиной 5—6 нм.

Бр расположен в ПМ симметричными группами по три молекулы, причем каждый такой тример стабилизирован 12—14 молекулами структурных липидов. Размер ячейки составляет около 0,6 нм. Тримеры, в свою очередь, образуют двумерную гексагональную «кристаллическую» решетку в плоскости ПМ с периодом 6,3 нм. Изучение химического состава ПМ показало, что они на 75% состоят из белка и на 25% из липидов. 60% липидов представлено фосфолипи-дами, подавляющая часть остальных — гликолипидами.

15% от всех липидов ПМ составляют фосфатидилглицеросульфат и гликолипидсульфат, характерные исключительно для ПМ. Единственным белком ПМ является сильно гидрофобный ПБК — бактериородопсин (молекулярная масса~26000). Данные спектров кругового дихроизма в УФ-области свидетельствуют о высокой степени а-спирализации белковой цепи Бр (75—80% а-спирализации). Хромофор белка — ретиналь — содержится в белке в молярном соотношении 1:1, т. е.

на каждую белковую цепь приходится один ретиналь. Бр в ПМ может находиться в двух различных состояних: после адаптации к темноте или к свету. Эти состояния отличаются по спектрам поглощения Бр. Максимум полосы, поглощения Бр в образцах, адаптированных к темноте, расположен около 560 нм. После освещения максимум сдвигается до 570 нм.

Изомеры Бр (13-цис-и транс-) при возбуждении светом вовлекаются в различные циклы превращений. В темноте наблюдается медленный процесс релаксации части Бр (транс-) в Бр (13-цис) до достижения темноадаптированного состояния. Скорость изомеризации обладает сильной температурной зависимостью

51. По каким физическим параметрам классифицируются биопотенциалы и какие требования предъявляются к усилителям биопотенциалов в этой связи.

Биопотенциал - обобщенная характеристика взаимодействия зарядов, находящихся в исследуемой живой ткани, например, в различных областях мозга, в клетках. Б. служат источником информации о состоянии и функционировании различных органов. В медицине измерение биопотенциалов применяется в электроэнцефалографии, электрокардиографии, электромиографии и других методах обследования.

Классифицируется в зависимости от клеток, тканей, органов которых он исследуется.

52. Структура и функционирование биологических мембран. Мембрана как универсальный компонент биологических систем.

Существование всего живого началось с обособления внутренней среды от внешней с помощью специальных структур- биомембран. Существуют клеточные мембраны, мембраны ограничивающие органоиды.

Мембраны отличаются плотной упаковкой составных компонент (белков, липидов, углеводов, макромолекул (гликолипиды, гликопротеиды), минорных компонент (нуклеиновые кислоты, коферменты, антиоксиданты, ионы Na+, K+, Ca2+ и др.) и составляют более 50% веса сухого вещества клеток. 110 лет назад (1890 г.) В.Пфеффер предложил название клеточной мембраны, однако только в 40-х годах 20-го века мы начали исследовать ультратонкую (размеры не более 10 нм) структуру БМ на электронных микроскопах.

В настоящее время существуют различные методы исследования БМ: 1. Путем разрушения 2. Рентгеноструктурный анализ БМ по изучению дифракционных картин. 3. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). 4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) 5. Электронная микроскопия. 6. Флуоресцентная микроскопия. 7. Инфракрасная спектроскопия (ИКС) и комбинационного рассеяния (КРС) для получения информации о конформации молекул.

8. Моделирование (физическое, математическое и т.д.) липидных Биологических Мембран. БМ содержат фосфолипиды, белки, углеводы, минорные комплексы (нуклеиновые кислоты, полиамины, Н2О, ионы. Причем белки- 60-65%, фосфолипиды- 35-40%.

Фосфолипиды в мембранах бывают 3-х классов: фосфолипиды, гликолипиды и стероиды. Производные фосфорной кислоты (фосфолипиды и глицерофосфолипиды) основные в процентном отношении. Часто встречаются: фосфатидилэтаноламин (ФЭА), фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилинозит (ФИ), сфинголипиты, сфингомиелин; в хлоропластах- моно- и дигалактодиглицериды. Белки в Биологических Мембранах - гидрофобные глобулярные структуры, связанные с мембранами (например, гликофорин в эритроцитах). Часто эти белки обладают ферментными свойствами, антигенными (ответственны за иммунную реакцию) и рецепторными (холинорецептор).