i

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АППАРА Т.

• СТАТИСТИЧЕСКАЯ И КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА

• РАВНОВЕСНАЯ И НЕРАВНОВЕСНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

• ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ

• ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

БИОФИЗИКА

ИЗУЧАЕТ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ И ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ.

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ:

МОЛЕКУЛЫ МОЛЕКУЛ. БФ

КЛЕТ. ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ

ТКАНИ БФ КЛЕТКИ

ОРГАНЫ

ОРГАНИЗМЫ

ПОПУЛЯЦИИ БФ

БИОЦЕНОЗЫ СЛОЖНЫХ

БИОСФЕРА СИСТЕМ

ПРЕДМЕТ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА - БИОЛОГИЧЕСКИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ - БЕЛКИ, НК.

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ - БИОМЕМБРАНЫ, БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ - ВЫСШИЕ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОЦЕССЫ, ОБЩИЕ ДЛЯ ВСЕХ УРОВНЕЙ: БИОЭНЕРГЕТИКА; БИОЛОГИЧ. КОЛЕБАТ. СИСТЕМЫ; БИОЛОГИЧ. ЭВОЛЮЦИЯ.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОПЫ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ, РАЗМЕРОВ, ФОРМЫ -СЕДИМЕНТАЦИЯ, РАССЕЯНИЕ, ...

2. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ - СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ

3. ИЗУЧЕНИЕ ПРЕВРАЩЕНИЙ - КАЛОРИМЕТРИЯ

БИОМЕМБРАНЫ

Лекция

СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ БИОМЕМБРАН

4. ФУНКЦИИ И ЗАДАЧИ БИОМЕМБРАН (БМ).

5. РАЗМЕРЫ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ.

6. АСИММЕТРИЯ БИОМЕМБРАН.

7. СИЛЫ, СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ МЕМБРАННУЮ СТРУКТУРУ.

8. ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ БИОМЕМБРАН.

9. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ БИОМЕМБРАН.

1. Функции и задачи биомембран

ДВОЯКАЯ ФУНКЦИЯ БМ:

- ПОДДЕРЖАНИЕ ЦЕЛОСТНОСТИ КЛЕТКИ, ЕЕ

ОБОСОБЛЕННОСТИ ОТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, АВТОНОМНОСТИ ЕЕ ВНУТРЕННЕГО УСТРОЙСТВА

- ПОСТОЯННЫЙ ОБМЕН С ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ

ВЕЩЕСТВАМИ, ЭНЕРГИЕЙ, ИНФОРМАЦИЕЙ

ИЗУЧЕНИЕ ВАЖНО

■ ДЛЯ ПОНИМАНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА В НОРМЕ

- ДЛЯ ВЫЯСНЕНИЯ МЕХАНИЗМА ПАТОЛОГИИ И ПРИНЯТИЯ

l/ГЛМП ПС1/ГЛ nCUCCULIV IV/1CD

ОСНОВНУЮ ЧАСТЬ МЕМБРАННЫХ ЛИПИДОВ СОСТАВЛЯЮТ ФОСФОЛИПИДЫ.

(ПОЧТИ ВСЕ ФОСФОЛИПИДЫ (ФЛ) КЛЕТКИ СОСРЕДОТОЧЕНЫ В ЕЕ БМ.)

ИМЕННО ОСОБЕННОСТЯМИ ИХ СТРОЕНИЯ И ОБУСЛОВЛИВАЕТСЯ СТРОЕНИЕ БМ В ЦЕЛОМ.

ОБЩАЯ СТРУКТУРНАЯ ФОРМУЛА ФЛ

сн₂ - сн - сн₂

I I I

он он он

ГЛИЦЕРИН (ТРЕХАТОМНЫЙ СПИРТ) 2 ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТЫ R- соон ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА Н₃Р0₄ СПИРТ

о

II

НО - Р-О-Х

I

о

I

СНг - СН — СНг I I

12. о

13. I

с=о с=о

I I

Ri R2

( X - остаток спирта, Ri и R₂ - углеводородные цепочки остатков высших жирных кислот)

10. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРАНСПОРТА ВЕЩЕСТВ

11. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

(СИНТЕЗ АТФ ПРИ ОКИСЛИТЕЛЬНОМ ФОСФОРИЛИРОВАНИИ, ГЕНЕРАЦИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ, РАСПАД АТФ ВХОДЕ НЕРВНО-МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ)

3) УЧАСТИЕ ВО ВСЕХ ВИДАХ РЕЦЕПЦИИ (ЗРЕНИЕ, СЛУХ, ОБОНЯНИЕ, ОСЯЗАНИЕ)

РАЗЛИЧАЮТ КЛЕТОЧНЫЕ (ПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ) И ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ МЕМБРАНЫ.

2. Размеры, химический состав и строение

БМ - НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ.

ПРИБЛИЖЕННО ДВУМЕРНЫЕ: ИХ ТОЛЩИНА ОЧЕНЬ МАЛА, ПОРЯДКА 10 НМ.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ.

БМ СОСТОЯТ В ОСНОВНОМ ИЗ ЛИПИДОВ И БЕЛКОВ.

СООТНОШЕНИЕ ВАРЬИРУЕТ, НО ЧАЩЕ ВСЕГО (ПО ВЕСОВОМУ

СОДЕРЖАНИЮ):

ЛИПИДЫ - 40%, БЕЛКИ - 60%.

ОБЫЧНО ВЕСЬМА ГЕТЕРОГЕННЫ

НО, НАПРИМЕР, БЕЛКОВАЯ ЧАСТЬ ВНУТРЕННИХ МЕМБРАН ПАЛОЧЕК СЕТЧАТКИ СОДЕРЖИТ ТОЛЬКО ОДИН БЕЛОК -

РОДОПСИН.

ВСЕ ФЛ СОДЕРЖАТ ПОЛЯРНУЮ, ГИДРОФИЛЬНУЮ ГОЛОВУ И ДВА НЕПОЛЯРНЫХ, ГИДРОФОБНЫХ ХВОСТА.

СТРОЕНИЕ.

МОЗАИЧНАЯ МОДЕЛЬ - 1972 г., ЗИНГЕР И НИКОЛЬСОН.

СТРУКТУРНАЯ ОСНОВА БМ -ДВОЙНОЙ (БИМОЛЕКУЛЯРНЫЙ) ЛИПИДНЫЙ СЛОЙ.

В НЕМ ГИДРОФОБНЫЕ «ХВОСТЫ» ЛИПИДОВ ОБРАЩЕНЫ ВНУТРЬ МЕМБРАНЫ. ОБРАЗУЯ НЕПРЕРЫВНУЮ (ЕДИНУЮ) УГЛЕВОДОРОДНУЮ ФАЗУ, _?)

А ПОЛЯРНЫЕ «ГОЛОВЫ» ВЫХОДЯТ НА ПОВЕРХНОСТЬ С ДВУХ СТОРОН ЛИПИДНОГО БИСЛОЯ

3. Асимметрия биомембран

КАК БЕЛКОВЫЙ, ТАК И ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ ДВУХ ПОЛОВИНОК МЕМБРАНЫ НЕОДИНАКОВ.

ФОСФОЛИПИДНЫЕ СЛОИ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ.

РАСПОЛОЖЕНИЕ МЕМБРАННЫХ БЕЛКОВ - ПРИНЦИПИАЛЬНО АСИММЕТРИЧНО (СОСТАВ КАЧЕСТВЕННО РАЗЛИЧЕН).

ТАК, В ПЛАЗМАТИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЕ К ВНУТРЕННЕЙ СТОРОНЕ ПРИМЫКАЕТ БОЛЬШИНСТВО ФЕРМЕНТОВ, К НАРУЖНОЙ - БЕЛКИ, УЧАСТВУЮЩИЕ В РЕАКЦИЯХ УЗНАВАНИЯ И ОБОРОНИТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЯХ КЛЕТКИ.

Сравнение мозаичной модели с исторически первой -«бутербродной»

( 1935, ДАНИЭЛЛИ - ДАВСОН)

ЭТОТБИСЛОЙ «ИНКРУСТИРОВАН» МОЛЕКУЛАМИ БЕЛКА.

БЕЛКИ МЕМБРАТЧ ДЕЛЯТСЯ НА ДВА КЛАССА: ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ ( I ) И ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ( II ).

(I ) ИМЕЮТ ЦЕЛИКОМ ГИДРОФИЛЬНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ И СВЯЗЫВАЮТСЯ ТОЛЬКО ПОВЕРХНОСТЯМИ МЕМБРАНЫ.

(II) ИМЕЮТ УЧАСТКИ ГИДРОФОБНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПОГРУЖЕНЫ НА РАЗНУЮ ГЛУБИНУ ВНУТРЬ БИЛИПИДНОГО СЛОЯ.

НЕКОТОРЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ БЕЛКИ ПРОНИЗЫВАЮТ МЕМБРАНУ НАСКВОЗЬ: ОНИ НАЗЫВАЮТСЯ ПРОШИВАЮЩИМИ.