Презентация, доклад по медбиофизике на тему Строение и свойства биологических мембран

толщиной в несколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и большинство внутриклеточных структур, а также образующие единую внутриклеточную систему канальцев, складок и замкнутых полостей.

среды; осуществляет контакт с другими клетками, получение, обработку и передачу информации внутрь клетки, поддержание постоянства внутренней среды.

оболочку, которая отделяет хромосомный материал от цитоплазматических органелл; через поры ядерной оболочки происходит транспорт белков и нуклеиновых кислот в ядро и из ядра.

окислительного фосфорилирования, синтез АТФ (Аденозинтрифосфат).

клетки, препятствуют самоперевариванию (аутолизу) клеток, способствуют поддержанию постоянства рН среды в лизосомах.

новых мембран, осуществляют синтез белков, липидов, полисахаридов,
окисление гидрофобных метаболитов и ксенобиотиков

фосфолипидов, причем полярные головы находятся со стороны полярной среды, а неполярные хвосты – со стороны неполярной среды

фосфо-
липид

хвосты
(углеродные цепочки≈ 20 атомов углерода)

голова
(глицерин)

вода

мембран 1902 г.

что липиды должны располагаться в мембране в виде молекулярного бислоя

Мембрана как конденсатор

толщина
мембраны

Диэлектри-ческая прони-цаемость

d

цитоплазма

вода

можно рассматривать как элементарный конденсатор, одной пластиной которой является электролит наружного раствора с головами фосфолипидных молекул, а другой пластиной – цитоплазма клетки с головами фосфолипидных молекул, а хвосты образуют слой диэлектрика. Согласно вычислениям толщина фосфолипидного бимолекулярного слоя, а точнее его неполярной части, составляет 3,5 нм.
1 мм=10-3м
1 мкм (микрометр)=10-6м
1 нм (нанометр)=10-9м

коэффициентом поверхностного натяжения, предположили, что в состав мембраны входят белки: фосфолипидный бимолекулярный слой, расположенный между слоями белка.

белок

белок

изображение «однохвостовой» фосфолипидной молекулы

схема образования поры в мембране из «однохвостовой» молекул

плоскостное изображение;
1 — белки, примыкающие к липидному слою (А), погруженные в него (Б) или пронизывающие его насквозь (В);
2 — слои молекул липидов; 
3 —гликопротеины;
4 — гликолипиды;
5 — гидрофильный канал, функционирующий как пора.

находящимися в ней белками, которые могут быть поверхностными (периферичными и интегративными), такая модель называется жидкостно-мозаичной

рецепторные;
транспортные.

хаотическое тепловое перемещение молекул липидов и белков в плоскости мембраны);
из одного монослоя в другой называется флип-флоп – это диффузия молекул мембранных фосфолипидов поперек мембраны.
Таким образом мембрана является динамической структурой.
Есть в мембране и другие вещества – холестерин, холестерол, гликолипиды, гликопротеины, олигосахариды.

активный обмен веществ с окружающей средой
матричная – обеспечивает определенное взаимодействие и ориентацию мембранных белков, обеспечивает их оптимальное взаимодействие

внутриклеточных структур
энергетическая – синтез АТФ в митохондриях, фотосинтез
генерация и проведение биопотенциалов;
рецепторная (акустическая, обонятельная, зрительная, химическая, терморецепция;
ферметативная.

воды.
Размеры. По данным электронной микроскопии, толщина мембраны (L) варьирует от 4 до 13 нм, причем различным клеточным мембранам присуща разная толщина.

условиях организма средние деформации составляют около 0,01 %. Чтобы довести мембрану до разрыва, достаточно внутреннего давления 100 Па. Живая клетка может осуществлять осморегуляцию только за счет изменения своей формы, но не за счет растяжения мембраны.

потоке эритроцитов с градиентом скорости происходит вращение мембраны вокруг содержимого клетки. Это явление получило название «феномена гусеницы танка». Мембрана обладает высокой гибкостью. При оценке механических свойств мембраны эффективный модуль упругости принимается равным 0,45 Па.

мПас (что соответствует вязкости растительного масла).
6. Поверхностное натяжение равно 0,03-3 мНм-1, что на 2-3 порядка ниже, чем у воды (73 мНм-1).
7. Коэффициент проницаемости мембранного вещества для воды равен 25-33х10-4 см/с.

конденсатору, обкладки которого образованы электролитами внеклеточного и внутриклеточного (цитоплазмы) растворами с погруженными в них поверхностными белками и головками липидных молекул. Обкладки разделены диэлектрическим слоем, образованным неполярной частью липидных молекул - двойным слоем их хвостов. Электроемкость 1 см2 мембраны составляет 0,5-1,3 мкФ. Напряженность электрического поля в мембране составляет приблизительно 20х106 В/м.

= 2,0-2,2; для гидрофильной области ε = 10-20.
10. Электросопротивление 
1 см2 поверхности мембраны составляет 102-105 Ом (что в десятки миллионов раз больше сопротивления внеклеточной жидкости или цитоплазмы). Электроизоляционные свойства мембраны значительно превосходят свойства технических изоляторов.