83

БАЙЛЯК М.М.

БІОЛОГІЧНІ МЕМБРАНИ

Курс лекцій

Івано-Франківськ – 2013

ББК 28.072

УДК 571.1

Байляк М.М. Біологічні мембрани: курс лекцій.

У посібнику розглядаються особливості хімічного складу, структурної організації біологічних мембран у взаємозв’язку із виконуваними ними функціями; наведено сучасні методичні підходи до вивчення мембранних структур, динамічної поведінки мембранних систем та білок-ліпідних взаємодій. Детально розглядаються основні функції мембран (транспорт речовин через мембрани, роль мембран у взаємодіях клітин з оточенням, механізми передачі сигналів через мембрани), біогенез різних мембран та їх функціональна спеціалізація.

Для студентів, які спеціалізуються в області біології та медицини. Посібник буде корисний всім тим, хто цікавиться широким колом біологічних явищ.

Затверджено до друку вченою радою Інституту природничих наук

Прикарпатського національного університету ім. В. Стефаника

(протокол № 5 від 7 лютого 2012 р.)

Рецензенти:

Завідувач кафедри біохімії Інституту природничих наук Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника, професор, доктор біологічних наук Лущак Володимир Іванович

Доцент кафедри біологічної та медичної хімії ім. акад. Г.О. Бабенка Івано-Франківського національного медичного університету, кандидат біологічних наук Максимчук Тарас Петрович

Тема 1. Вступ до біомембранології

1. Предмет та завдання біомембранології

2. Історія досліджень структури мембран

3. Клітинні мембранні структури

4. Біологічні функції мембран

1. Предмет та завдання біомембранології

З розвитком біологічної науки визначальна роль мембран в житті клітини стає все більш очевидною. Ця структура завдяки особливостям своєї будови є не тільки обов’язковою складовою будь-якої клітини, але й визначає особливості їхнього функціонування. До добре відомих властивостей мембран обмежувати клітини від зовнішнього середовища, контролювати вибіркове проникнення в клітину і з неї різноманітної кількості речовин, внаслідок бурхливого розвитку біологічної науки додались принципово нові властивості:

1) здатність сприймати, посилювати і передавати всередину сигнали із зовнішнього середовища;

2) забезпечувати утворення і транспорт вздовж по мембранних індукторах специфічної різниці потенціалів, які відіграють роль специфічного джерела енергії;

3) створювати спеціальні умови для протікання реакцій, які здійснюються гідрофобними мембранними ліпідно-білковими кластерами;

4) здійснювати контроль за взаємодією між окремими білками, які занурені в мембранну товщу.

Вивчення мембран є місцем «прикладання» різних наукових дисциплін – від біофізики до молекулярної біології.

Поширення і поглиблення наших знань про біологічні мембрани призвело до виникнення нової галузі знань – біомембранології.

На сьогодні, мембранологія – галузь знань, яка вивчає структуру і функції мембран та вплив на них різних факторів зовнішнього середовища.

Таким чином, предметом вивчення біомембранології є клітинні мембрани, їхній хімічний склад, роль у транспорті речовин, перетворенні енергії та передачі інформації всередину клітини та взаємодії із сусідніми клітинами. Значне зацікавлення викликає вивчення функціонування мембранних структур за умов захворювання організму. Знання про мембрани необхідне для розуміння таких процесів, як взаємодія клітин при утворенні тканин, живлення клітин, фагоцитоз і секреція. За сучасними уявленнями, мембрани складають основу структурної організації клітини. Це означає, що мембрани не тільки оточують клітину, а й знаходяться у всередині клітин.

Завдання біомембранології:

1) вивчення хімічного складу, структури і функцій мембранних ліпідів, мембранних білків та мембранних вуглеводів;

2) вивчення динамічної поведінки мембран та білок-ліпідних взаємодій; встановлення рухливості мембранних ліпідів та їх ролі в підтримці рідинно-кристалічної структури мембран;

3) вивчення транспортних процесів через мембрани, зокрема механізмів активного і пасивного транспорту; характеристика іонних каналів;

4) вивчення ролі мембран у взаємодії клітин з міжклітинним середовищем та іншими клітинами, з’ясування механізмів передачі сигналів через мембрани у різних типах клітин;

5) вивчення особливостей цитоплазматичних мембран органел та біогенезу мембран;

6) вивчення пошкоджень та змін біомембран за певних патологій, старіння та дії оксидативного стресу;

7) вивчення структурно-функціональних особливостей мембран клітин імунної, нервової та інших функціональних систем.