3.Охарактеризувати біохімію,біофізику та еволюцію мембран.

Біологічні мембрани–структури,що обмежують клітини і внутрішньоклітинні органели(мембрани мітохондрій,хлоропластів,лізосом,ЕПР та ін.).Основними компонентами б.м.:ліпіди,білки і вуглеводи,є також:нуклеїнові кислоти,поліаміни та неорганічні іони, а також зв’язана вода.Мембранні ліпіди: фосфоліпіди (фосфатидилхолін),гліколіпіди,холестерин,тригліцерол і вільні жирні кислоти.М.л. поділяються на дві функціонально різні частини:неполярні(не несуть зарядів) «хвости»(гідрофобний–звернені всередину),що складаються з жирних кислот,і заряджені полярні «головки»(гідрофільна–звернені назовні).Полярні головки несуть на собі негативні заряди або можуть бути нейтральними.Наявність неполярних хвостів пояснює хорошу розчинність ліпідів у жирах і органічних розчинниках.Вільний простір між гідрофобними хвостами ліпідів займає холестерол-надає мембрані жорсткість,перешкоджає переміщенню полярних молекул з клітини і в клітину.Біол. мемб.можна розглядати як електричний конденсатор,в якому пластинами є електроліти зовнішнього та внутрішнього розчинів(позаклітинного і цитоплазми) із зануреними в них головами ліпідних молекул–подвійним шаром їхніх «хвостів».Ліпіди –діелектрики (це матеріали,в яких заряди не можуть пересуватися з однієї частини тіла в іншу(зв'язані заряди)) з діелектричною проникністю ε ≈ 2.Мембранні білки,групи: ферменти,рецепторні білки і структурні білки.У різних мембранах існує х-ний набір ферментів.Наприклад,в плазматичній мембрані локалізується К-Nа-залежна АТФ-аза, що бере участь у транспорті іонів.Рецепторні білки специфічно зв’язуються з тими чи іншими речовинами і як би «впізнають» їх:це білки-рецептори для гормонів,для пізнавання поверхні сусідніх клітин,вірусів і т.д.Структурні білки забезпечують міцність мембрани і пов’язані з різноманітними білковими структурами цитоплазми (в епітеліальних клітинах білки плазм.мембрани зв’язуються з елементами цитоскелету і беруть участь в утв.міжклітинних сполук- десмосоми,адгезивні контакти).Інтегральні білки пронизують ліпідний бішар мембрани,а периферичні білки локалізовані на поверхні мембрани (ферменти;білки,координуючі форму цитоскелету;білки,пов’язані з глікокаликсом).Асиметрія в будові мембран найяскравіше проявляється стосовно інтегральних білків.Білки,як правило,гідрофобні глобулярні структури,досить міцно зв’язані з мембранами за рахунок не тільки гідрофобних,але й електростатичних взаємодій.Основну роль в орієнтації інтегральних білків в мембрані грають гідрофобні взаємодії.Периферичні білки утримуються на мембрані переважно електростатичними взаємодіями.Молекули периферичних білків руйнуються протеолітичними ферментами (протеазами) повністю,а інтегральних білків–частково;протеолізу піддаються лише ті компоненти інтегральних білків,які вступають в контакт з гідрофільним середовищем.Вуглеводи мембран-молекули вуглеводів розташовані в зовнішніх шарах мембран.Це короткі лінійні або розгалужені ланцюжки,до складу яких входять галактоза,маноза,фруктоза,сахароза,N-ацетилглюкозамін,арабіноза, ксилоза та ін.Їх основне призначення–зчеплення між сусідніми клітинами та обмін інформацією між ними.Клітинні мембрани мають вибіркову проникність:через них повільно дифундують глюкоза,амінокислоти,жирні кислоти,гліцерин і іони,причому самі мембрани певною мірою активно регулюють цей процес-одні речовини пропускають,а інші ні.Існує чотири основних механізми для надходження речовин в клітину або виведення їх з клітини назовні:дифузія (процес взаємного проникнення речовин при безпосередньому стиканні або крізь пористу перетинку),осмос(спонтанний перехід,однобічна дифузія через напівпроникну мембрану,яка відокремлює розчин від чистого розчинника або розчину меншої концентрації),активний транспорт і екзо-або ендоцитоз (процес поглинання клітиною речовин із навк.середовища шляхом обволікання їх ділянками плазмалеми).Два перших процеси носять пасивний характер,тобто не вимагають витрат енергії;два останніх-активні процеси,пов'язані зі споживанням енергії. Вибіркова проникність мембрани при пасивному транспорті обумовлена ​​спеціальними каналами-інтегральними білками.Вони пронизують мембрану наскрізь,утворюючи свого роду прохід.Для елементів K,Na і Cl є свої канали.Щодо градієнта концентрації молекули цих елементів рухаються в клітину і з неї.При подразненні канали натрієвих іонів розкриваються,і відбувається різке надходження в клітину іонів натрію.При цьому відбувається дисбаланс мембранного потенціалу.Після чого мембранний потенціал відновлюється.Канали калію завжди відкриті,через них в клітину повільно потрапляють іони калію.Еволюція мембран:Паралельне існування білків і нуклеїнових кислот у просторі,відкрило шлях для виникнення живих організмів.Це могло статися тільки при наявності біологічних мембран.Завдяки біологічним мембранам утворюється зв'язок між навколишнім середовищем і білками, нуклеїновими к-ми.Тільки через біологічні мембрани йде процес обміну речовин і енергії.Утворення мембранної структури вважається найважчим етапом хімічної еволюції.Біомембрани могли виникнути або в ході формування коацерватів (драглисті крапельки,утворені в розчині орг.реч.К.здатні вбирати розчинені речовини і збільшуватися),або при адсорбції(вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища поверхневим шаром твердого тіла (адсорбенту) чи рідини) полімерів на поверхні глин.Протягом мільйонів років первинні біологічні мембрани,поступово ускладнюючись,приєднували до складу різні білкові молекули. Таким чином,шляхом поступового ускладнення з'явилися перші живі організми (протобіонти).