2. Строение и модели клеточных мембран

Структура биологических мембран.

-Мембрана состоит из бислоя фосфолипидов, в который встроены (или присоединены) белки

-Белки:поверхностные и интегральные (трансмембранные)

-Углеводы (гликолипиды и гликопротеины) расположены на внешней поверхности цитоплазматических мембран

Мембраны состоят из липидов трёх классов:фосфолипиды,гликолипидыихолестерол. Фосфолипиды и гликолипиды (липиды с присоединёнными к ним углеводами) состоят из двух длинныхгидрофобных «хвостов»(не заряженных), Образованных из

углеводородных цепей ,жирных кислот, которые связаны с заряженнойгидрофильной«головой». Холестерол придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. Поэтому мембраны с малым содержанием холестерола более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. Также холестерол служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку.

Функции мембран

• Барьерная:мембрана –селективная преграда для проникновения ионов и водорастворимых молекул

• Матричная:липидный бислой является матрицей (структурной основой) для удержания белков и ферментов

• Механическое разделениеклеток (или органелл) друг от друга

• Транспортная:через мембрану происходит перенос (транспорт) веществ

Модели биологических мембран

1. Монослой липидов на границе раздела вода-воздух или вода- масло. На таких границах молекулы липидов расположены так что гидрофильные головки находятся воде, а гидрофобные хвосты – в воздухе или в масле.

2. Бислойная липидная мембрана

3. Липосомы. Это мельчайшие пузырьки(везикулы) состоящие из билипидной мембраны и полученные обработкой ультразвуком смеси воды и фосфолипидов.

.

3. Физические свойства биологических мембран

-Мембрана состоит из бислоя фосфолипидов, в который встроены (или присоединены) белки

-Белки:поверхностныеиинтегральные (трансмембранные)

-Углеводы (гликолипидыигликопротеины) расположены на внешней поверхности цитоплазматических мембран

Мембрана по своей структуре напоминает плоский конденсатор, обкладки которого образованы поверхностными белками, а роль диэлектрика выполняет липидный слой. Диэлектрическая проницаемость фосфолипидной области =2,0-2,2, а длягидрофильной части= 10-20.

Велтчина поверхностного потенциала составляет 60-90 мВ(со знаком минус со стороны цитоплащмы) Из за очень малой толщины мембран напряженность электрического поля в них достигает величины около (6-9)*106В/м.

В целом, мембрана является является динамической структурой. Липиды могут перемещаться в плоскости мембраны(латеральная диффузия), а также переходить из одного монослоя в другой (флип-флоп переходы). Мембрана обладает высокой прочностью на разрыв, устойчивостью и гибкостью. По электроизоляционным св-вам они превосходят многи е изоляционные материалы.Общая площадь мембран в органах и тканях достигает огромных размеров. Одним их наиболее важных процессо, протекающих на мембране является процесс переноса веществ из клетки в клетку.

4. Концентрационный элемент и уравнение Нернста.

Концентрационные элементы, концентрационные цепи, один из видов гальванических элементов. Различают концентрационные элементы двух типов: с переносом ионов и без переноса ионов. Концентрационные элементы с переносом ионов получают погружением двух одинаковых электродов (например, серебряных) в разделённые полупроницаемой перегородкой растворы одного и того же электролита (например, нитрата серебра) различной концентрации. Электродвижущая сила в таких концентрационных элементах возникает в результате непосредственного переноса электролита из более концентрированного раствора в менее концентрированный. В концентрационных элементах второго типа выравнивание концентраций электролита происходит в результате химических процессов, происходящих на двух различных электродах. Пример концентрационного элемента без переноса ионов — серебряный и платиновый электроды, погруженные в раствор соляной кислоты. При одинаковом соотношении концентраций электролита электродвижущая сила концентрационного элемента без переноса ионов в два раза больше, чем у концентрационного элемента с переносом. Концентрационные элементы применяют при измерении коэффициента активности и чисел переноса. 

Между двумя сторонами мембраны образуется разность потенциалов, которая уравновешивает концентрационный градиент ионов, способных к диффузии. Мембранная разность потенциалов рассчитывается по формуле Нернста: φ_м=

Здесь с­₁ и с₂ – молярные концентрации ионов по обе стороны мембраны, R- универсальная газовая постоянная, T- термодинамическая температура, при которой происходит диффузия, F – постоянная Фарадея, Z- заряд иона. Эту разность потенциалов называют равновесным мембранным потенциалом.

_______________________________________________________________________________________