ПРОФЕССОР РУЗУДДИНОВТЫҢ СТОМАТОЛОГИЯЛЫҚ КОЛЛЕДЖІ		СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ПРОФЕССОРА РУЗУДДИНОВА
« ЖАЛПЫ БІЛІМ БЕРУ,ЖАЛПЫ ГУМАНИТАРЛЫҚ ЖӘНЕ ӘЛЕУМЕТТІК-ЭКОНОМИКАЛЫҚ ПӘНДЕР БӨЛІМІ» «МЕДИЦИНАЛЫҚ БИОФИЗИКА» ПӘНІ БОЙЫНША САБАҚТЫҢ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ КАРТАСЫ

БЕКІТЕМІН

Директордың оқу әдістемелік

жұмысы жөніндегі орынбасары

Жантелиева Л.О.

«____»__________2016 ж.

______________________

Сабақтың технологиялық картасы

Пәні: Медициналық биофизика

Күні:

Тобы: Ф1К

Тақырыбы: 1. Биологиялық мембраналар құрылысы.

Биологиялық мембраналар түрлері мен олардың қызметі.

Сабақтың мақсаты:

• Білімділік: Пәнге кіріспе жасай отырып, биологиялық мембраналардың құрылысымен сабақтастыру және мембраналардың түрлерін,олардың атқаратын қызметінің маңыздылығын түсіндіру.

• Дамытушылық: студенттердің алған білімдерін іс жүзінде ұштастыруға, логикалық ойлау қабілеттерін, ойын технологияларын арқылы дамыту, компьютерлік сауаттылықтарын арттыру.

• Тәрбиелік: өз жеріне, еліне деген сүйіспеншілікке баулуды арттыру, оның қадір-қасиетін ұғынуға, іскерлікке, ұқыптылық тәрбиелеу.

Сабақтың типі: аралас сабақ

Сабақтың қамтамасыздандырылуы:

• оқу көрнекілік құралдар: презентация

• үлестірмелі материалдар: тест, үлестірме қағаздар

• ТОҚ: компьютер

Өз бетінше жұмыс: сұрақ – жауап

Сабақтың өту барысы

Ұйымдастыру кезеңі: (5 мин)

• Оқушылардың біліктілігі мен дағдысын тексеру: (25 мин)

Пәнге кіріспе ретінде ой қозғау, физика мен биология пәнінің байланысы туралы қарастыру.

1. Мембрана құрлысы және оның негізгі функцияларын атаңыз?

2. Биомембрананың қандай түрлері бар?

3. Мембрананың сұйық – мозайкалы моделі дегеніміз не?

• Жаңа тақырыптың мазмұны мен жүйесі (конспект): (40 мин)

Биофизика- ағзаның өмір сүруінің физика-химиялық негіздері мен оның әртүрлі сатыдағы дамуын зерттейтін ғылым. Жалпы биофизика - молекулалық биофизика, жасуша биофизикасы және күрделі жүйелер биофизикасы деп аталынатын бөлімдерден тұрады.

Молекулалық биофизика - биологиялық жүйелерді молеклалық деңгейде зерттеумен айналысады. Жалпы тіршілік күрделі биомакромолекулалық күйде, яғни ақуыза, нуклейн қышқылында, липидтерде байқалады.

Жасуша биофизикасы - тіршіліктің ең кішкетай бөлігі жасушаны зертттеумен айналысады.

Күрделі жүйелердің биофизикасы - ағзалардың физиологиялық жүйелерін, олардың шоғырларын зерттеумен және биологиялық кинбернетика сұрақтарымен айналысады.

Биофизика медициналық ғылымдармен біріге отырып, мынандай мәселелерді шешуге ат салысады:

• Тірі жүйелердің патологиясының пайда болу себебі мен механизімін (жүрек аритмиясы, гипертониялық аурулар, атеросклероз, т.б.), ауруды емдеудің жаңа әдістерін қарастырады.

• Ағза күйін диагностикалаудың жаңа физикалық әдістерін (электрография, хемилюминисценция,ЭПР, ЯМР, спектроскопия т.б.) қарастырады және негіздейді.

• Тірі ағзаға сырқы ортаның физикалық факторларының (вибрация, салмақсыздық, радио-сәулелер және т.б.) зиянды әсер ету механизмін зерттейді және оларды физиотерапияда қолдануды қарастырады.

Биофизикалық зерттеулерде физикалық, физико-химиялық әдістер кеңінен қолданылады. Оларға:

• рентген сәулесінің дифракциялық кескіні арқылы зерттелінетін зат құрылысын анықтауға негізделген рентгендік құрылымдық талдау әдісі;

• жәй сәуле орнына электрондар ағынын пайдаланатын, сол арқылы өлшемі 5 ангстремге (А) дейін заттарды көруді қамтамасыз ететін электрондық микроскоп;

• зерттелінетін заттардың сәулелерді жұтуы мен шығаруына негізделен оптикалық спектроскопия;

• зерттелінентін заттардың радиодиапозондағы электромагниттік толқындарды таңдамалы жұтуына негізделген (ЭМР және ЯПР) радиоспектроскопиялық әдістері.

Биофизикалық зетттеулердің өзіндік ерекшеліктері бар болғандықтан, биологиялық денелерді зерттеуде жаңа биофизикалық әдістерді қарастыруға, бұрыңғы әдістерді қайта қарап толықтыруға тура келеді. Мысалы оларға: биопотенциалды микроэлектродтық әдіспен өлшеу; биологиялық мембраналарды тоңазыту; спиндік, хемилюминсценциялық талдау әдістерін жатқызуға болады.

Мембрана биофизикасы – медицина үшін ең маңызды жасуша биофизикасы бөлімінің негізгі тарауы болып есептелінеді.

Тіршілікке қажетті көптеген үдерістер (процессер) биологиялық мембрана арқылы жүреді және іске асады. Мембранадағы үдерістердің бұзылуы – көптеген патологиялық өзгерістердің негізгі себебі болып табылады. Биологиялық мембранаға әсер ету арқылы адам ағзасына тигізетін емдік әсер, биологиялық мембранаға әсер ету арқылы іске асырылады.

Биологиялық мембрананың ең алғашқы моделiн 1902 жылы Овертон ұсынған. Ол мембрана арқылы липиттерде еритiн жақсы заттардың жеңiл өтетiндiгiн байқаған. Осы құбылысты басшылыққа ала отырып, ол биологиялық мембраны фосфолипиттерден құралған жұқа қабаттан тұрады деп санады. Яғни полярлы және полярсыз орталарды бөлiп тұрған қабатта (мысалы су мен ауа) фосфолипидтер молекулалары бiр қатар болып (моноқабат) орналасады. Олардың полярлы “бастары” полярлы ортаға батып, ал полярсыз “құйрықшалары” полярсыз ортаға қарай бағытталады.

1925 жылы Гортер мен Грендель эритроциттерден бөлiнiп алынған бiр қабат болып орналасқан мембраналардың бетiнiң ауданы, сол эритроциттердiң ауданынан 2 есе көп болатындығын анықтады. Олар гемолизденген эритроциттерден липидтердi ацетон арқылы бөлiп алып, оларды су бетiне құйып, пайда болған мономолекулалары бiр қабаттан тұратын пленканың ауданын анықтаған.

Осы зерттеу нәтижесiнде мембранадағы липидтер биомолекулалық екі (қатар) қабат түрiнде орналасқан деген тұжырым жасалынды (1 сурет).

Бұл тұжырымдардың дұрыстылығы биологиялық мембрананың электрлiк параметрлерiн өлшеу барасында дәлелдендi. Коул мен Кертис (1935 ж) биомембрананың электрлiк кедергiсiнiң (10⁷ Ом*м²) мен электрлiк сиымдылығының үлкен болатындығын

(0,5*10^-2 Ф/м²) анықтады.

1935 жылы Даниэль мен Давсон биологиялық мембрананың «бутербродтық» моделiн ұсынды. Бұл модель бойынша фосфолипидтер молекулалары мембрана бетiне перпендикуляр түрде екi қатар болып орналасқан. Липид молекулалары гидрофилдi жағымен мембрананың сыртына, гидрофобты жағымен оның iшiне қарай бағытталып орналасады. Липидтiң гидрофобты жағы деп полярлы болмауынан су молекулаларын өзiне қоса алмайтын липид молекуласының соңын айтады. Ал мембрананның екi қатар орналасқан фосфолипид молекулаларының полярлы топтарына ақуыз молекулалары жабысып орналасады, соның нәтижесінде мембранада иiлгiштiк, механикалық әсерлерге берiктiлiк, төменгi беттiк керiлу пайда болады.

Әр қатардағы липид молекуласының ұзындығы шамамен 3-4 нм деп алынса, онда мембрананың қалыңдығы 8 нм тең болады. Сондай-ақ әр ақуыз молекуласына 75-90 фосфолипид молекуласы сәйкес келетiнi анықталған.

Биологиялық мембрананың құрысын анықтауда биологиялық зерттелерде қолданылатын физикалық әдiстердiң көп ықпалы тидi. Мембрананың құрылысын анықтауда, мембрана атомдары мен молекулаларының өз ара орналасуын анықтауда қысқа рентгендiк сәуле дифракциясына негiзделген рентген құрылымдық талдау әдiсiнiң көп әсерi тидi. Рентген сәулесiнiң дифракциялық кескiндерiн зерттеу мембранадағы липид молекулаларын реттелiп, екi молекулалық қатар болып орналасқанын анықтады. Ал электрондық микроскоп арқылы биологиялық мембрананың кескiнi алынды. Липид қабатына батып тұрған, кейбiруеулерi оны тесiп өтiп тұрған ақуыздардың болатындығы анықталды.

Мембрананың динамикасы, яғни ондағы молекулалардың қозғалысын, мембрананы бұзбай-ақ ЭПР және ЯМР әдiстерiмен анықтауға бола ды.Осындай мәлiметтер мембрананың құрымы туралы жаңа тұжырым жасауға алып келдi. 1972 жылы Сингер мен Никольсон биологиялық мембрананың жаңа сұйық - мозайкалы моделiн ұсынды (2 сурет).

Б ұл моделге сәйкес мембрананың негiзi – екi қабаттан тұратын фосфолипидтер молекуласына жабысып орналасқан ақуыздардан тұрады. Орналасуына байланысты ақуыздар перифериялық (беткi қабатта орналасқан) және интегралдық (мембрана қабатына енiп орналасқан) деп бөлiнедi.

1- амфифилді липидтердің қос қабаты

2– липид молекуласы

2а-гидрофобты бөлігі, 2б-гидрофильді бөлігі

3-мембрананы тесіп өткен интегралды ақуыз

4-мембрананың біржағымен байланысқан ақуыздар

5- ақуыздармен мембрананың сыртқы жағында байланысқан көмірсулы қосылыстар

6- липидтік қос қабаттың орталық гидрофобты бөлігі

Физиологиялық қалыпты жағдайда липидтер сұйық агрегаттық күйде болады, мұны фосфолипидтер теңiзiнде қалқып жүрген «айсберг» ақуыздармен салыстыруға болады. Жүргiзiлген зерттеулер, химиялық талдаулар ақуызбен липидтер ара қатнасының әр мембранада әр түрлi болатындығын көрсеттi, ал бұрыңғы модель бойынша (Даниэль-Давсон) олардың ара қатынасы тең болуы тиiс болатын. Мысалы, миэлиндi мембранада ақуыздар липидтерден 2,5 есе болса, эритроцитте керiсiнше ақуыз липидтен 2,5 есе аз. Сонымен қатар мембранада фосфолипидтер және ақуыздар мен қатар басқа да химиялық қосылыстар болады. Мысалы, жануарлар жасушасында холестерин, гликолидтер, гликопротеидтер т.б. кездеседi

Тіршіліктің ең кішкентай бөлігі (элементі) болып саналатын, өз бетінше өмір сүре алатын жасуша кез-келген тіршілік көзінің (жәндік, өсімдік дүниесі және т.б.) негізі болып табылады. Жасушаның өмір сүруінің негізгі шарты болып: оның дербестігі (автономдығы) яғни өзін қоршаған ортамен бірігіп кетпейдіндігі, ондағы жүретін химиялық реакциялардың жеке дара өтуі, сонмен қатар, оның ортамен энергия, зат және ақпарат (информация) алмасуы табылады. Тірі жасуша ашық термодинамикалық жүйе болып саналады. Биологиялық мембраналардың негізгі қызметтері (функциялары):

1. Тосқауылдық (барьерлiк) – осының арқасында, жасуша өзiн қоршаған ортамен талғампаздық (селективный), реттелiнетiн, селқос және белсенді зат алмасуын қамтамасыз етедi. Тталғампаздық деп-кейбір заттардың мембрана арқылы өтуi, кейбір заттардың өте алмауын, ал реттелiнетiн деп-жасушаның кейбір заттарды өткiзуі оның күйiне байланыстылығын айтады. Селқос деп – заттың концентрациясы көп ортадан аз ортаға қарай, ал белсенді деп – заттың концентрациясы аз ортадан көп ортаға қарай тасымалдануын атайды.

2. Матрицалық осының арқасында мембранадағы ақуыздардың бiр-бiрiне байланысты кеңiстiктегi орналасуы мен олардың өз ара әсерлесуi қамтамасыз етiледi.

3. Механикалық - осының арқасында жасушаның және оның iшкi құрылымының берiткiлiгi мен дербестілігі (автономдығы) қамтамасыз етiледi.

4. Энергетикалық - мембрана митохондриясындағы АТФ-молекулалары-ның синтезiн, хлоропластағы фотосинтездi қамтамасыз ету.

5. Биопотенциалдардың пайда болу мен оларды тарату.

6. Рецепторлық (механикалық, акустикалық, көру, сезу, химиялық т.б.).

• Жаңа материалды бекіту, біліктілік пен дағдыны қалыптастыру: (15 мин)