Занятие № 7

ТЕМА: Биологические мембраны. Структура и функции

Цель: Изучить основные свойства билипидного слоя биологических мембран и методы их изучения

Одно из важнейших условий возможности существования живых организмов – это обеспечение оптимальных условий для функционирования отдельных систем, или гомеостаз. С другой стороны, существование организма в целом возможно только при взаимосогласовании активности всех систем, т.е. при условии максимальной доступности каждой из них информации о состоянии других систем. Компромисс между этими противоположно направленными требованиями обеспечивается свойствами особых структурно-функциональных образований – биологических мембран, сложного комплекса молекул различной природы – липидов, белков, углеводов. Особенности функционирования этого комплекса в большой степени предопределяются уникальностью свойств основного, матричного компонента мембран – липидного бислоя.

Вопросы для рассмотрения на занятии:

1. Основные функции биологических мембран: барьерная, матричная, механическая.

2. Структура биологических мембран.

• Жидкостно-мозаичная модель Ленарда-Сингера. Белково-кристаллическая модель Вандеркю и Грина.

• Типы белок-липидных взаимодействий.

3. Молекулярная организация липидного компонента биологических мембран.

• Жирнокислотный состав мембран. Ассиметрия структуры мембран.

• Вода в составе мембран – связанная, свободная, захваченная.

• Силы, определяющие свойства липидного компонента мембран. Формирование монослоя на границе раздела фаз вода-воздух. Фазовые состояния липидов мембран – ламеллярное, гексагональное.

4. Упругие и электрические свойства мембран. Образование и затекание поры. Электрическая стабильность мембран. Напряжение пробоя. Методы изучения.

5. Подвижность липидов в мембранах. Латеральная диффузия. Переходы «флип-флоп». Методы изучения.

6. Конформационная подвижность различных участков жирнокислотных цепей, параметр порядка, образование кинков. Методы изучения конформационной подвижности.

7. Фазовые переходы «смектическая жидкокристаллическая фаза – гель».

• Методы изучения фазовых переходов в мембранах.

• Термодинамика фазовых переходов.

• Кооперативность переходов, размер кооперативного звена.

• Изменения геометрии и электрических свойств мембран при фазовых переходах.

Самостоятельная работа

1. Факторы, влияющие на температуру главного фазового перехода в мембране.

2. Заполнить таблицу «Функции биологических мембран».

Клетки	Мембраны	Функции
1
2
3
4
5
6

Литература

• Антонов В.Ф. Биофизика. – М., 1999, с. 8-31

• Владимиров Ю.А. Биофизика. – М., 1983, с. 95-121

• Рубин А.Б. Биофизика. Т 2. – М., 2000, с. 6-59

• Рубин А.Б. Лекции по биофизике. – М., 1998, Лекция 13. Физико-химические особенности биологических мембран. Ионные равновесия

• Харакоз Д.П. О возможной физиологической роли фазового перехода «жидкое-твердое» в биологических мембранах // Успехи биол. химии, 2001, т.41, с. 333-364

• Владимиров Ю.А. Биологические мембраны. Строение, свойства, функции.

• Владимиров Ю.А. Тема 6. Фазовые переходы липидов в мембранах.

• Владимиров Ю.А. Перенос веществ через мембраны.