50. Бактериородопсин как молекулярный фотоэлектрический генератор.

Зрительный пигмент родопсин, так же как и бактериородопсин, — практически единственный белок в фоторецепторной мембране зрительной клетки сетчатки глаза (на его долю приходится до 80% всего белка в мембране). Пурпурные мембраны (ПМ), локализованные в цитоплазме клеток некоторых экстремально галофильных бактерий, например Halobacterium halobiutn, содержат единственный гидрофобный пигмент — белковый комплекс (ПБК) бактериородопсин, молекулы которого располагаются в ПМ строго упорядоченно. ПМ в интактных клетках и в изолированных препаратах представляют собой дискообразные образования диаметром около 0,5 мкм и толщиной 5—6 нм. Бр расположен в ПМ симметричными группами по три молекулы, причем каждый такой тример стабилизирован 12—14 молекулами структурных липидов. Размер ячейки составляет около 0,6 нм. Тримеры, в свою очередь, образуют двумерную гексагональную «кристаллическую» решетку в плоскости ПМ с периодом 6,3 нм. Изучение химического состава ПМ показало, что они на 75% состоят из белка и на 25% из липидов. 60% липидов представлено фосфолипи-дами, подавляющая часть остальных — гликолипидами. 15% от всех липидов ПМ составляют фосфатидилглицеросульфат и гликолипидсульфат, характерные исключительно для ПМ. Единственным белком ПМ является сильно гидрофобный ПБК — бактериородопсин (молекулярная масса~26000). Данные спектров кругового дихроизма в УФ-области свидетельствуют о высокой степени а-спирализации белковой цепи Бр (75—80% а-спирализации). Хромофор белка — ретиналь — содержится в белке в молярном соотношении 1:1, т. е. на каждую белковую цепь приходится один ретиналь. Бр в ПМ может находиться в двух различных состояних: после адаптации к темноте или к свету. Эти состояния отличаются по спектрам поглощения Бр. Максимум полосы, поглощения Бр в образцах, адаптированных к темноте, расположен около 560 нм. После освещения максимум сдвигается до 570 нм. Изомеры Бр (13-цис-и транс-) при возбуждении светом вовлекаются в различные циклы превращений. В темноте наблюдается медленный процесс релаксации части Бр (транс-) в Бр (13-цис) до достижения темноадаптированного состояния. Скорость изомеризации обладает сильной температурной зависимостью

51. По каким физическим параметрам классифицируются биопотенциалы и какие требования предъявляются к усилителям биопотенциалов в этой связи.

    Биопотенциал - обобщенная характеристика взаимодействия зарядов, находящихся в исследуемой живой ткани, например, в различных областях мозга, в клетках. Б. служат источником информации о состоянии и функционировании различных органов. В медицине измерение биопотенциалов применяется в электроэнцефалографии, электрокардиографии, электромиографии и других методах обследования. Классифицируется в зависимости от клеток, тканей, органов которых он исследуется.

  52. Структура и функционирование биологических мембран. Мембрана как универсальный компонент биологических систем.

Существование всего живого началось с обособления внутренней среды от внешней с помощью специальных структур- биомембран. Существуют клеточные мембраны, мембраны ограничивающие органоиды. Мембраны отличаются плотной упаковкой составных компонент (белков, липидов, углеводов, макромолекул (гликолипиды, гликопротеиды), минорных компонент (нуклеиновые кислоты, коферменты, антиоксиданты, ионы Na+, K+, Ca2+ и др.) и составляют более 50% веса сухого вещества клеток. 110 лет назад (1890 г.) В.Пфеффер предложил название клеточной мембраны, однако только в 40-х годах 20-го века мы начали исследовать ультратонкую (размеры не более 10 нм) структуру БМ на электронных микроскопах. В настоящее время существуют различные методы исследования БМ: 1.      Путем разрушения 2. Рентгеноструктурный анализ БМ по изучению дифракционных картин. 3. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). 4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) 5. Электронная микроскопия. 6. Флуоресцентная микроскопия. 7. Инфракрасная спектроскопия (ИКС) и комбинационного рассеяния (КРС) для получения информации о конформации молекул. 8. Моделирование (физическое, математическое и т.д.) липидных Биологических Мембран. БМ содержат фосфолипиды, белки, углеводы, минорные комплексы (нуклеиновые кислоты, полиамины, Н2О, ионы. Причем белки- 60-65%, фосфолипиды- 35-40%. Фосфолипиды в мембранах бывают 3-х классов: фосфолипиды, гликолипиды и стероиды. Производные фосфорной кислоты (фосфолипиды и глицерофосфолипиды) основные в процентном отношении. Часто встречаются: фосфатидилэтаноламин (ФЭА), фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилинозит (ФИ), сфинголипиты, сфингомиелин; в хлоропластах- моно- и дигалактодиглицериды. Белки в Биологических Мембранах - гидрофобные глобулярные структуры, связанные с мембранами (например, гликофорин в эритроцитах). Часто эти белки обладают ферментными свойствами, антигенными (ответственны за иммунную реакцию) и рецепторными (холинорецептор). 53. Вкус. Вкусовые качества. Строение вкусовых клеток.

Восприятие запаха неразрывно связано с ощущением вкуса. В аналитической терминологии выделяют четыре основных вида вкуса: ·                   соленый - ощущение, для которого типичным вкусовым стимулом является раствор хлорида натрия; ·                   сладкий - ощущение, для которого типичным вкусовым стимулом является водный раствор сахарозы; ·                   горький - ощущение, для которого типичными вкусовыми стимулами являются водные растворы кофеина, хинина, и некоторых других алкалоидов; ·                   кислый - ощущение, для которого типичными вкусовыми стимулами являются водные растворы винной, лимонной, и ряда других кислот. Рецепторы вкуса. Вкусовые почки — рецепторы вкуса — расположены на языке, задней стенке глотки, мягком небе, миндалинах и надгортаннике. Больше всего их на кончике, краях и задней части языка. Каждая из примерно 10 000 вкусовых почек человека состоит из нескольких (2—6) рецепторных клеток и, кроме того, из опорных клеток. Вкусовая почка имеет колбовидную форму; у человека ее длина и ширина около 70 мкм. Вкусовая почка не достигает поверхности слизистой оболочки языка и соединена с полостью рта через вкусовую пору. Вкусовые клетки — наиболее короткоживущие эпителиальные клетки организма: в среднем через каждые 250 ч старая клетка сменяется молодой, движущейся к центру вкусовой почки от ее периферии. Каждая из рецепторных вкусовых клеток длиной 10— 20 мкм и шириной 3—4 мкм имеет на конце, обращенном в просвет поры, 30—40 тончайших микроворсинок толщиной 0,1— 0,2 мкм и длиной 1—2 мкм. Считают, что они играют важную роль в возбуждении рецепторной клетки, воспринимая те или иные химические вещества, адсорбированные в канале почки. Предполагают, что в области микроворсинок расположены активные центры — стереоспецифические участки рецептора, избирательно воспринимающие разные адсорбированные вещества. Этапы первичного преобразования химической энергии вкусовых веществ в энергию нервного возбуждения вкусовых рецепторов еще не известны. Электрические потенциалы вкусовой системы. В опытах с введением микроэлектрода внутрь вкусовой почки животных показано, что суммарный потенциал рецепторных клеток изменяется при раздражении языка разными веществами (сахар, соль, кислота). Этот потенциал развивается довольно медленно: максимум его достигается к 10—15-й секунде после воздействия, хотя электрическая активность в волокнах вкусового нерва начинается значительно раньше.

  55. Бислойные мембраны. Протеолипосомы. Поверхностный заряд мембранных систем. Моль ввел термин "мембрана", он изучал цитоплазму клеток растений и выяснил, что она окружена полупроницаемой мембраной. 1877 г. Пфейфер-ботаник, исследуя явление осмоса, пользовался как естественной, так и искусственной мембраной из осадочного ферроцианида. Cu → cсходства между ними → естественная мембрана участвует в явлении осмоса. Позднее стали говорить о генерации биопотенциала мембраны (конец XIX века). 1902 г – Бернштейн – мембранная теория потенциала покоя и потенциала действия → развитие мембранологии. Хаксли, Ходжкин и К0 впервые показала, что потенцилы покоя и действия базируются на избирательной проницаемости мембраны к определенным ионам (К+) – неодинаковое распределение ионов по обе стороны мембраны, в основе чего лежат процессы активного транспорта ионов через мембрану. С участием мембраны связаны: фоторецепция, рецепция, БАВ, передача нервного импульса, синтез ДНК. Достаточно высокое содержание липидов, они составляют мембранную матрицу; белки составляют вариабильную часть; углеводы в виде гликопротеидов и гликолипидов. В мембране всегда находится небольшое кол-во воды .Белки в мембране отличаются большим разнообразием. Большинство белков в мембране находятся в виде клубка, 30% белков могут находится на поверхности мембраны в виде спирали Интегральные белки погружены в мембрану или пронизывают ее насквозь. Периферические белки на поверхности мембраны и слабо связаны с ней – слабые взаимодействия. На поверхности интегральных белков имеется значительно меньше участков, несущих электрический заряд, чем на поверхности периферических белков.

Модели биологических мембран В 1935 г. модель Даниэля Доусона унитарная модель био мембран. Липидный бислой – структурная основа. Наружный и внутренний слои – глобулярные белки. Симметричная модель. Модель Робертсона (середина 60х г). Мембрана представляет собой 3х слойную структуру, средний слой из липидов. Белковые молекулы развернуты на поверхности двойного липидного слоя вследствие электростатических взаимодействий заряженными головками фосфолипидов. Модель Робертсона ассимметрична, так как на наружной поверхности мембраны – гликопротеиды. В группе моделей предполагается наличие белков матрицы. Модель Лючи (середина 60х г.) – белково-кристаллическая модель. Модель Сенгера и Николсона. 60-70 г. Основа – липидный бислой, в который включены молекулы интегральных и периферических белков. Жидкомозаичная модель. С ее помощью объясняется проницаемость мембран. Исскуственные бислойные мембраны : Протеолипосомы. Многие мембранные белки и мелкие фрагменты биологич. мембран легко могут быть включены в состав искусственных везикулярных мембран. Такие комбинированные сис-ы наз-ся протеолипосомами. Эффективность встраивания большинства белков в исскуственные мембранные системы резко зависит от липидного состава мембран, рН, солевого состава, t и т.д.Как правило, эффективность встраивания белковых молелукул или липопротеиновых фрагментов мембраны возрастает в присутствии небольших кол-в детергентов. Полагают, что сравнительно мелкие молекулы детергентов заполняют дефекты на границе белковой молекулы в мембране, экранируя гидрофобные участки мембраны от воды. Ценность протеолипосом как искусственных мембранных систем в первую очередь определяется широкими возможностями, которые эти системы предоставляют для исследования функционирования многих важных компонентов биологич. мембран. По существу, получение протеолипосом можно рассматривать как последний этап перед полной реконструкцией функционирующих мембранных  систем из составляющих их компонентов. 

  56. Фотохимические превращения родопсина. Рецепторные потенциалы. Родопсин – гликопротеин оболочки сетчатки, состоит из углеводородной цепочки (4%), связанной с белками М=28000 Да. Гликопротеиды являются рецепторами для гормонов, медиаторов, пептидов и др. Большое кол-во гликопротеидов в вирусных оболочках (до 40% оболочки). Родопсин. Фоторецепторная мембрана образована фосфолипидным бислоем, в ко­торый встроены молекулы зрительного пигмента родопсина. Вследствие крайне низкой вязкости фоторецепторной мембраны молекула родопсина испытывает в ней быструю вращательную и более медленную латеральную диффузию. Родопсин – хромопротеин с молекулярной массой порядка 40000. Больший гидрофобный фраг­мент молекулы (около 26 000) находится внутри рецепторной мембраны. В этом от­ношении родопсин напоминает Бр, однако в отличие от последнего он еше содержит меньший гидрофильный фрагмент (12 000) с С-концевым участком в гидрофильной области и на поверхности мембраны. Как и в случае Бр, хромофором родопсина служит ретиналь, представляющий собой половину молекулы β-каротина. Из всех изомеров этой сопряженной полиеновой структуры только 11-цис-форма является хромофором всех известных зрительных пигментов. В некоторых условиях может образовываться так называемый изородопсин, хромофор которого представляет собой не 11-цис-, а 9-цис-ретиналь. Полипептидная цепь описна содержит около 400 аминокислот, половина из которых гидрофобные. Ковалеитная связь ретиналя с опсином осуществляется при образовании альдиминной связи между ε – аминогруппой лизина и альдегидной группой ретиналя. Эта альдиминная связь протонирована и представляет собой протонированное шиффово основание находящееся в опсине в гидрофобном окружении.

57. Описать методику выполнения измерений длительности сенсомоторных реакций (Р-тест). С помощью ЭВМ войти в файл Р - тест и внимательно ознакомиться с прилагаемыми инструкциями для выполнения измерений длительности сенсомоторных реакций. Выполнить 10 измерений латентных периодов аудиомоторных реакций и зрительно- моторных реакций у одного и того же испытуемого. Сравнить полученные данные для одного испытуемого и затем для 2-х разных испытуемых. Сделать выводы по результатам экспериментов. 2. Оформить протокол наблюдений и подписать его у преподавателя. В работе предлагается   изучить   некоторые закономерности   функционирования   зрительного   анализатора, который   можно представить как обычную 3-х компартментную систему (периферическое звено-рецептор с проводящей системой, центральное звено и эфферентный компартмент). предлагается изучить статистические закономерности сенсомоторных реакций зрительного и звукового анализаторов, когда на вход системы мы подаем зрительный или слуховой сигнал, а на выходе регистрируем моторную реакцию (нажатие клавиши на ЭВМ). В целом, предлагается выполнить по 10 опытов отдельно для зрительного  и  слухового  анализатора  и  сравнить  их  латентные  периоды с доверительными интервалами. Сделайте выводы о скоростях реакций.