1. Будова мембрани.

Мембрана – це подвійний шар ліпідів в який включені білкові молекули

(також вуглеводи, неорганічні іони і вода).

Ліпіди – це низькомолекулярні речовини, що погано розчиняються у воді. Вони складають ≈ 40% сухої маси біологічних мембран, з них – 80% - фосфоліпіди (є ще гліколіпіди і нейтральні ліпіди).

Молекула фосфоліпіда:

два гідрофобних хвости, - це вуглеводні ланцюги, мають властивості жирів (СН₂),

голова – полярна, гідрофільна

Фосфоліпіди повернути головами назовні, хвостами – всередину.

1- білок; 2- канал; 3- пора.

Товща мембрани – 6 -10 мм.

Білки мають різне призначення: транспортні канали, АТ Фази, рецептори, білки, що забезпечують синтез АТФ, переніс протонів, тощо.

Функції мембрани (основні):

Бар’єрна – мембрана забезпечує вибірковий регульований переніс

речовин всередину клітини і назовні.

Механічна – забезпечує міцність і автономність клітин і частин

(розділяє).

На ній генеруються і нею проводяться біопотенціали.

Рецепторна – з участю мембран відбувається рецепція: вкусова, здорова, акустична, механічна тощо.

Матрична функція – забезпечує певне взаємне розташування мембранних білків, їх орієнтацію і взаємодію.

Енергетична функція – синтез молекул АТФ на внутрішніх мембранах мітохондрій і фотосинтез в мембранах хлоропластів тощо.

Патологія мембран.

Під дією деяких речовин (наприклад, фермента фосфоліпази А, який є в яді змій) один хвіст ліпіда може відчепитись і молекула фосфоліпіда з циліндричної перетворюється на конічну, утворюється пора, зникає бар’єрна функція, проникненість для всіх іонів становиться однакова, зникають або зменшуються біопотенціали, нервові клітини не проводять імпульс. Подібні процеси можуть бути під дією вірусних і бактеріальних інфекцій, іонізуючого випромінювання.

Дія багатьох лікарських речовин направлена на відновлення бар’єрних функцій.

Динамічні властивості мембрани.

Мембрана – рідкий кристал, температура фазового переходу ≈ t тіла людини, тому частина мембрани – в рідкому стані, що необхідно для функціонування, а частина в твердому – гель – для створення каркасу (у рідкому стані – фосфоліпи рухаються вздовж поверхні, у твердому – коливаються).

II Рух речовин через мембрану.

Мембранний транспорт.

Озн. Перенесення речовин через мембрану називається мембранним транспортом.

Розрізняють пасивний і активний транспорт.

I. Пасивний транспорт – не зв’язаний з витратами енергії.

Види:

1.Проста дифузія і з області з більшою концентрацією в область з меншою.

Мембрана напівпроникнена для різних іонів. Коефіцієнти проникненості відносяться, як:

Р_к : Р_Na : Р_Cℓ = 1 : 0,04 : 0,45

Іони калія в 20 разів краще проходять через мембрану, ніж іони натрія

К⁺ N^{+ (в 8-10 разів більше зовн.)}

К⁺ (в 20-50р. більше всередині). N⁺

У стані спокою, коли закриті всі канали, за рахунок дифузії іонів калія і різної їх концентрації зовнішня поверхня мембрани зарядж. +, внутр. -, утворюється різниця потенціалів, яка називається потенціал спокою (всі рівняння: М., 4.2.1).

Виникне електричне поле, завдяки якому встановлюється динамічна рівновага руху К⁺.

Існує незначна дифузія іонів Na⁺ і Cℓ^-.

Таким чином, внаслідок дифузії іонів К⁺ зовнішня поверхня мембрани заряджена «+», а внутрішня «-», утворюється електричне поле і різниця потенціалів між поверхнями, яка називається потенціал спокою.

Приклад: ПСп (волокно міокарда) = -90 мВ.

ПСп (нерв.вол.) = -80 мВ

Навіщо потрібен ПСп? Для перенесення деяких речовин через мембрану за допомогою електричного транспорту.

Приклад: існують білки – переносники цукру: білок приєднує іон Na⁺ і ц укор і втягується всередину клітини електричним полем.

білок – карета

цукор – сідок

Na⁺ - кінь

Завдяки дифузії через мембрану проникає кисень.

Цікаво: на поверхні мембрани може бути адсорбція (налипання) молекул, утворюються примембранні шари молекул білків, що погіршує проникненість. При деяких патологічних процесах уповільнюється циркуляція міжклітинної рідини і цитоплазми, тоді використовують ультразвук для активізації руху цитоплазми і міжклітинної рідини.

2. Переніс молекул через пори – нерозчинні в ліпідах цукри, амінокислоти, спирти.

3. Переніс іонів через іонні канали. Існують натрієві, калієві, кальцієві і протонні канали. Канали бувають:

а) потенціалзалежні – відкриваються при певній різниці потенціалів;

б) хемізбуджувані – відкриваються певними хімічними речовинами.

Найкраще через канали проходять іони, які підходять за діаметром, але можуть і інші.

Кожному каналу відповідає свій іонний насос, який відновлює різницю концентрацій іонів всередині і поза клітиною.

Іонні блокатори.

Приклади: варапаміл, інфедипін – на деякий час блокують канали Са²⁺, чим знижують м’язовий тонус судин.

Паралітичні яди:

тетродотоксин – блокує канали Nа⁺

(3 риби)

тетраетил амоній – К⁺

Є активатори каналів,

приклад: міноксіділ – активує канали К⁺

4. Перенесення іонів рухомими переносниками.

Приклад: антибіотик валіноміцин має всередині порожнину, захвачує в неї іон К⁺ на одній стороні мембрани, переносить на іншу, проникненість зростає в 400 разів.

в серед.

І снують переносчики для глюкози, лактози, амінокислот, гліцерола, нуклеотидів тощо

зовні.

5.Естафетне перенесення.

Приклад: антибіотик граміцидін захвачує іон Na⁺ на зовнішній стороні мембрани, далі дифундує вздовж мембрани, зустрічає іншу молекулу, що знаходиться на внутрішній стороні мембрани, передає їй іон Na⁺, який викидається всередину клітини – порушується нормальне функціонування клітин, тому використовується у вигляді мазі як контрацептив, що блокує функціонування сперматозоїдів і яйцеклітин.

з овні Na⁺

всередині.

Речовини, що полегшують переніс іонів через мембрану, називається іонофорами (нон актин, валіноміцин, граміцидін, мон актин тощо).

6. Електричний транспорт – див. вище.

II. Активний транспорт – відбувається при витраті хімічної енергії.

Звідки береться енергія:

а) хімічна енергія виділяється при гідролізі АТФ (аденозинтрифосфорна кислота)

АТО + Н₂О → АДФ + Ф + Q

^фосфат

За добу утворюється АТФ за вагою ½ від ваги людини.

б) 30-40% всієї енергії отримується при переносі електронів по дихальному ланцюгу мітохондрій:

4 Н⁺ + 4 ē + Q₂ → 2 Н₂О + Q

Ця енергія іде на синтез АТФ.

Приклади активного транспорта:

1) АТФаза – фермент – білок переносить іони за рахунок енергії АТФ в бік більшого електрохімічного потенціалу (аденозинтрифосфатаза – АТФаза).

Існує 3 іонних насоса:

а) натрій-калієва помпа К⁺ - Na⁺ - АТФаза (в клітину переноситься 2 іона К⁺ і виноситься 3 іона Na⁺)

зовні 3 Na⁺

всеред. 2К⁺

б) Са²⁺ - АТФаза – зовні виноситься 2 іона Са²⁺

в) протонна помпа – викидає 2Н⁺ назовні.

2) Крім АТФази існує вторинно-активний транспорт (уніпорт, симпорт і анти порт), при якому застосовується не енергія АТФ чи інші види енергії, а градієнт, тобто різниця концентрацій різних іонів.

Приклад: всмоктування глюкози в стінках кліток – розглянуте раніше всмоктування глюкози.

Самостійна робота №7.

Тема: «Обладнання (електроди та датчики) для реєстрації медико – біологічної інформації».

Література: М. гл. 9.1.

Питання.

1.Блок – схема діагностичної апаратури.

2.Два види пристроїв для знімання інформації, їх означення.

3.Види електродів.

4.Приклади різних видів датчиків.

5.Що таке радіотелеметрія?

Теоретичні відомості.