Биофизика

Мембраналар биофизикасы

Тестік формадағы тапсырмаларымен кванттық мәтін

Медициналық биофизика пәні бойынша Жалпы медицина мамандығының 1 курс студенті

Аимбетов Талгат

Қарағанды Мемлекеттік Медицина Университеті

Медициналық биофизика және информатика кафедрасы

Анықтамасы

Мембрана – қалыңдығы 6-11 нм жасушаны ішкі ортадан бөліп тұратын майысқақ құрылым. Бұл туралы болжамды алғаш болып Дж.Даниели мен Х. Девсон ұсынды. Ол болжам бойынша, мембрана екі жағынан белокпен қапталған қосқабат липидтен тұрады. Кейін Дж.Робертсон ішкі және сыртқы мембрананың құрылысы бірдей екендігін көрсетті. Қазіргі кезде биологиялық мембрананың сұйықтау – өрнекті сүлбісі кеңінен тараған.

Мембрананың қасиеттері

1. Ағындылық. Мембрана құрамына кіретін белоктар мен липидтердің көбісі ұзына бойы жазықтықта ағып қозғала алады.

2. Асиметриялық. Сыртқы және ішкі қабаттарының құрамы әркелкі келеді.

3. Үйектік. Мембрананың сыртқы беті – оң, ішкі беті – теріс зарядты болады.

4. Таңдамалы өткізгіштік. Еріген заттардың белгілі ғана бөлшектерін және иондарын іріктеп өткізеді.

Пассивті тасымалдың негізгі механизмі

Бәсең тасымалдау үшін химиялық энергия жұмсалмайды. Ол диффузия есебінен жүзеге асырылады. Судың тасымалдауы және әрекет потенциалы тараған кездегі жүйке талшықтарының цитоплазмалық мембранасы арқылы натрий және калий иондарының тасымалдауы бәсең тасымалдаудың белгілі мысалдары болып табылады. Тыныштық жағдайындағы жасушада өтімділікпен байланысты иондар жоғалады, патология жағдайында өтімілік өседі.

Тасымалдау механизмдеріне тәуелді екі топ болады:

1. Әр молекула басқа молекулалардан тәуелсіз тасымалданады және концентрациялық қанықтану эффектісі болмайды (қарапайым диффузия және саңылаулар арқылы тасымалдау;

2. Тасымалдау молекула тасымалдаушымен байланысқаннан кейін жүзеге асырылады және концентрациялық қанығу эффектісі байқалады.

Фик теңдеуі зарятталмаған заттарды белсенсіз тасымалдауды, сондай-ақ, электрлік өрісі жоқ зарядталған заттарды белсенсіз тасымалдауды сипаттайды. бәсең тасымал кезінде зат тасылуының екі себебі болуы мүмкін: dC/dx концентрация градиенті және электрлік потенциал градиенті dφ/dx. Енді мембрана ішінде электрлік өріс есебінен иондардың тасымалдануын қарастырамыз.

Пассив тасымал - заттардың электрохимиялық потенциалының көп мәні жағынан аз мәні жағына қарай тасылуы.

Ходжкин–Хаксли моделіндегі иондық тоқтарға формалдық сипаттама.

Мембрананың қозуы Ходжкин-Хаксли теңдеуімен сипатталады. Ходжкин-Хаксли теңдеуінің бірі:

Мембрана қозған кезде төмендегідей процестермен сипатталады:

1. Алғашында Na⁺ионы үшін мембрана өткізгіштігі жоғарылайды.Na⁺ионы мембрана арқылы жасуша ішіне өтіп, нәтижесінде мембрананың ішкі үстілігі өзінің «-» зарядын «+» зарядына өзгертеді, яғни мембрананың деполяризациясы жүреді.

2. Импульс генерациясы кезінде натрийлік канал жабылады және калийлік канал ашылады. Біртіндеп К⁺ ионы жасушаның сыртқы жағына шығып, мембрананың ішкі жағы қайта қалпына келіп теріс зарядқа иеленеді.

3. Рефрактерлік кезең басталады, мембрананың импульсті қабылдамай, негізгі физиологиялық күйге көшуімен сипатталады. . Тыным күйде белсенді тасымалдану нәтижесінен мембранада К⁺ ионының концентрациясы сыртқы ортамен салыстырғанда едәуір жоғары (36 есеге), ал Na⁺ионы үшін бәрі керісінше (мембрана сыртында ішімен салыстырғанда Na⁺ионының концентрациясы 6 есеге жоғары). Бұл кезде мембрананың ішкі орталығы теріс зарядқа ие болады.

Каналда заттарды иондық тасымалдау

Иондар тасымалы – иондарды тасу арнайы мамандалған белок құрылымдары жасайтын ашық арналар арқылы жүзеге асады. Ондай арналардың Натрий, калий, кальций, натрий-кальций және хлор иондарын тасымалдау үшін жасалатын түрлері болады.Иондық арналардың қақпақтарында ашық, жабық немесе дәртсіз күйде ұстайтын тетіктер бар.

Иондық каналдардың негізгі құрылымы:

Селективтілігі. Иондық каналдар селективтілік немесе таңдаушылық қабілетіне ие. Мембрананың өткізгіштігі үстіліктің бірлігіне келетін ашық каналдардың санынан тәуелді.

Жеке каналдардың жұмыстарының тәуелсіздігі. Токтың канал арқылы ағуы токтың басқа каналдар арқылы ағуынан тәуелді емес.

Иондық каналдардың өткізгіштігінің дискретті сипаттамасы. Иондық каналдар – мембрананыны тігіп өтетін ақуыздан тұратын комплекс. Оның ортасында иондар өтетін қуыс болады.

Каналдың параметрлерінің мембраналық потенциалдан тәуелдігі. Селективтік қабілетімен қатар иондық каналдар мембраналық потенциал өзгерген кезде өздерінің өтімділігін өзгерте алады. Мембрананың деполяризациясынан кейін сәйкес келетін токтар өзгере бастайды, олардың кинетикалары әр түрлі болады.

Иондық каналдарды алғаш Р. Мак-Киннон сипаттаған. Канал фильтрмен бөлінген, сыртқы және ішкі қуыстан тұрады. Иондық каналдың қақпалары мембраналық потенциалымен реттеледі. Олар не ашық не жабық қалыпта болады. Натрийлік каналдардың тұрақты қалпы – жабық қалпы. Электір өрісінің әсерінен ашық қалпының ықтималдығы жоғарылайды да қақпалар ашылады, гидратацияланған иондардың ағыны селективті фильтр арқылы өтуге мүмкіндік алады.

Иондық каналдар басқа әсерлерге де сезімді болады – механикалық деформацияларға, химиялық заттарға.

Биологиялық мембраналар арқылы активті тасымал.

Активті тасымал – заттар мен иондардың арнайы қуат пайдаланып электрохимиялық градиентке қарсы ауысуы. Мұндай градиентке қарсы тасымал кезінде мөлшерлік не осмостық жұмыс атқарылады.

Белсенді тасымал екі түрге бөлінеді: иондарды және органикалық заттарды күш-қуат жұмсап тасу.Мысалға пиноцитозды жатқызуға болады. Белсенді тасымал АДҮ ыдырауынан бөлінген энергиясымен қамтамасыз етіледі.Тасымал кезінде АҮФ пайдаланылса, оны біріншілік белсенді тасымал дейді.

Екіншілік белсенді тасымал кезінде – молекула мен иондарды, мөлшерлік градиентке қарсы басқа өтіп жатқан заттардың қуатын пайдаланып тасиды.

Тапсырмалар

Сіздің назарыңызға бір, екі, үш және одан да көп дұрыс жауаптары болуы мүмкін тапсырмалар ұсынылған. Барлық дұрыс жауаптарының нөмірлері тетігін басыңыз.

1. «Мембрана екі жағынан белокпен қапталған қосқабат липидтен тұрады»- деп айтқан ғалымдар:

А) Бернштейн мен Робертсон

Ә) Ходжкин мен Хаксли

Б) Даниели мен Девсон

В) Нернст пен Планкт

Г) Дарвин мен Броун

Е) Уотсон мен Крик

2. ...... тасымал кезінде зат тасылуының екі себебі болуы мүмкін:

А) белсенді

Ә) бәсең

Б) пассив

В) актив

Г) иондық

Е) диффузиялық