Функции и модели мембран. Структура мембран. Физические свойства мембран

Кле́точная мембра́на — эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и липидов. Отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность; регулирует обмен между клеткой и средой. Липидная молекула состоит из полярной головки (заряжены либо отрицательно, либо нейтрально) и гидрофобного хвостика, несущего эл.заряд. Остаток глицерина связывает головку и хвостик.

Мембранный бислой выполняет 2 функции: барьерную (является преградой для ионов и водорастворимых молекул) и матричную (является структурной основой для размещения основных рецепторных и ферментных систем клетки).

Модели.

В 1935г. Даниели и Давсон – первая модель клет.мембраны (липиды расположены в 2 бислоя, с обеих сторон покрыты белками).

В 1972г. Синджер и Николсон – жидко-мозаичная модель (липидная основа как двумерный растворитель, в кот-ом плавают более менее погруженные белки.

 

Первая модель – монослой липидов на границе раздела вода-воздух или вода-масло. Гидрофильные головки располагаются в воде, а гидрофобные хвосты в воздухе или в масле. При изменении состояния липидных молекул, меняется площадь, занимаемая молекулами.

Вторая модель - 1962г. Мюллер бислойная липидная мембрана (БЛМ). Заполняют отверстие в тефлоновой перегородке, разделяющей два водных раствора, фосфолипидом, растворённым в гептане. После того как растворитель и излишки липида растекаются по тефлону, в отверстии образуется бислой толщиной несколько нанометров и диаметром 1мм. Расположив по обе стороны мембраны два электрода, можно измерить сопротивление мембраны или генерируемый в ней потенциал.

Третья модель – липосома. Это мельчайшие пузырьки(везикулы), состоят из билипидной мембраны и полученные обработкой ультразвуком смеси воды и фосфолипидов. Практически полностью лишены белковых молекул. Липосомы не токсичны, полностью усваиваются в организме и являются надежной липидной микрокапсулой для направленной доставки лекарства.

Свойства

1) В зависимости от температуры и состава мембраны могут существовать в различных физических фазах. При понижении температуры мембраны обнаруживают свойства твердых тел, при повышении температуры они переходят в жидкокристаллическое состояние, которое характеризуется большей подвижностью молекул в плоскости мембраны.

2) Проницаемость мембран для различных веществ зависит от поверхностного заряда, которые создают заряженные головки липидов, придающие мембране отрицательный заряд.

3) У мембран высокая прочность на разрыв, устойчивость и гибкость.

4) По электроизоляционным свойствам они превосходят многие изоляционные материалы.

Вопрос №96

Перенос молекул (атомов) через мембраны. Уравнение Фика. – отражает процесс переноса в жидкостях.

J – плотность потока диффундирующего вещ.ва; моль/л

D – коэффициент диффузии, м2/c

С – концентрация диффундирующего вещ-ва, моль/м3

– градиент молярной концентрации, моль/м4

Явление переноса – это термин, означающий необратимые процессы. в рез-те которых в физической системе происходит пространственное перемещение масс, импульса, энергии, заряда или какой-либо другой физической величины.

К таким явлениям относят диффузию (перенос массы вещества), вязкость (перенос импульса), теплопроводность (перенос энергии), электропроводность (перенос электрического заряда).

Вопрос№97. Перенос ионов через мембраны. Уравнение Нернста-Планка.

Ψ- безразмерный потенциал

l – толщина мембраны

J = - D

dφ/dx = / l, где - разность потенциалов на мембране