Nöronların ve eritrositlerin özel membranlarının genel özellikleri. Model lipid membranlar

1.5.Pratik derslerin konuları

BÖLÜM 1. MEMBRANLARIN BİYOFİZİĞİ

1. 1. Biyolojik membranlar. Yapı, özellikler.

Akson zarının hücre içi bir mikroelektrotla ölçülen spesifik elektriksel kapasitansının 0,5 mikrofarad/cm2'ye eşit olduğu ortaya çıktı. Düz kapasitör formülünü kullanarak, membranın hidrofobik katmanının kalınlığını dielektrik sabiti 2 olacak şekilde tahmin edin.

Bir fosfolipit molekülü, yanal difüzyon sonucu eritrosit zarı yüzeyinde 1 saniyede ne kadar yol kat eder? Yanal difüzyon katsayısı 10-12 m2/s'ye eşit alınır. 8 mikron çapındaki bir kırmızı kan hücresinin çevresi ile karşılaştırın.

Membran fosfolipidlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl değişecek? Membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişecek?

Spin etiketli fosfolipid molekülleri kullanılarak membran kalınlığı boyunca bir viskozite gradyanı oluşturuldu. Deneyi açıklayın. Viskozite nerede daha yüksektir: membranın yüzeyinde mi yoksa merkezinde mi?

1.1.1. Biyolojik membran kalınlığı:

10 A, 3. OD mikron

10 nm 4. 10 µm

1.1.2. Biyolojik zarın akışkan mozaik modeli şunları içerir:

protein tabakası, polisakkaritler ve yüzey lipitleri

lipit tek tabakası ve kolesterol

lipit çift katmanı, proteinler, mikrofilamentler

lipit iki tabakalı

1.1.3. Biyolojik zarın lipit kısmı aşağıdaki fiziksel durumdadır:

sıvı amorf

katı kristal

katı amorf

likit kristal

1.1.4. Akson zarının spesifik elektriksel kapasitansı:

1.1.5. Bir fosfolipid molekülünün difüzyonu sırasında bir denge konumundan diğerine transferi için karakteristik transfer süresi:

1.1.6. Membranların lipit çift katmanının sıvı kristal durumdan jele faz geçişine aşağıdakiler eşlik eder:

membranın incelmesi

membran kalınlığı değişmez

membranın kalınlaşması

1.2. Maddelerin biyolojik zarlardan taşınması.

Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler

1. Bir zardaki lipit gözeneğinin kritik yarıçapı hangi parametrelere bağlıdır?

2. Membran potansiyeli yokluğunda kritik gözenek yarıçapını hesaplayın. Gözeneğin kenar geriliminin 10-11 N olduğunu, lipit çift katmanının yüzey geriliminin 0,3 mN/m olduğunu varsayalım.

3. Membran lipitlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişinden sonra, valinomisin molekülünün katılımıyla kalsiyum iyonlarının kolaylaştırılmış difüzyonu nasıl değişecek?

4. Hücre içi bir mikroelektrotla ölçülen akson zarının spesifik elektriksel kapasitansının 0,5 mikrofarad/cm2'ye eşit olduğu ortaya çıktı. Düz kapasitör formülünü kullanarak, membranın hidrofobik katmanının kalınlığını dielektrik sabiti 2 olacak şekilde tahmin edin.

Tipik izleme testleri

1.2.1. İyon transferi şu yönde gerçekleşir:

1.2.2. Elektrolit olmayanların (Fick) difüzyon denklemi şöyle yazılmıştır:

2.3. Valinomisin molekülü membran boyunca taşınır:

1.2.4. Kolaylaştırılmış difüzyon sırasında madde transferi basit difüzyonla karşılaştırılır:

ters yönde

Yavaş
1.3. Biyoelektrik potansiyeller.
Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler
(Cevap: 1.З*10 7 V/m.)
7. Eğer bağlıysa, aksiyon potansiyelinin genliğini hesaplayın.
uyarılabilir doku hücresi içindeki potasyum ve sodyum konsantrasyonu
ikisi de sırasıyla: 125 mmol/l, 1,5 mmol/l ve dış
2,5 mmol/l ve 125 mmol/l.
(Cevap: 160 mV.)
Tipik izleme testleri
1.3.1 Membran potansiyeli f m denir:
1.3.2. Kullanılan hücre içi elektrotun ucunun çapı İçin membran potansiyeli ölçümleri:
1.4. Aksiyon potansiyeli oluşumunun mekanizması.
Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler
1. Uyarılabilir bir hücrenin zarında, aynı yük işaretine sahip farklı iyonların aynı anda birbirine doğru aktığı bir sürecin meydana gelmesi mümkün müdür?
2. İfadenin anlamı nedir
kardiyomiyosit aksiyon potansiyelinin II. aşaması için?
3. Kanaldan geçen akımın ayrık olmasına rağmen zardan geçen akımın sürekli ve düzgün bir şekilde değişmesinin nedeni nedir?
Tipik izleme testleri
1.4.1. Akson uyarımı sırasında depolarizasyon aşamasında Na + iyon akışları yönlendirilir:
1. cehennem 2. bd 3. cehennem 4. 5. ag'da
1.4.2. Akson repolarizasyon aşamasında iyon akışları yönlendirilir:
1.reklam 2.bd 3.be 4.g
4.3. Akson aksiyon potansiyeli ile karşılaştırıldığında kardiyomiyosit aksiyon potansiyeli süresi
1. büyük 2. küçük 3. eşit
4.4. Kardiyomiyositteki plato fazı iyon akışlarıyla belirlenir:
1. Antonov V.F.. Membranların biyofiziği // Sorov eğitim dergisi. – 1997. – T. – 6. S. 1-15.
2. Antonov V.F., Smirnova E.Yu., Shevchenko E.V. Faz dönüşümleri sırasında lipit membranları. – M.: Nauka, 1992. – S. 125.
3. Klenchin V.A. Biyolojik membranlar. – 1993. – T. 10. –P. 5-19.
4. Chizmadzhaev Yu.A., Arakelyan V.B., Pastushenko V.F. Membranların biyofiziği. – M.: Nauka, 1981. - S. 207-229.
5. Kotek A., Janacek K. Zar taşınımı. M.: Mir, 1980.
6. Hafif Ayak E. Canlı sistemlerdeki aktarım olayları. M.: 1977.
7. Rubin A.B. Biyofizik. M.: Daha yüksek. Okul, 1987.
8. Biyolojik membranlar: Koleksiyon / Pod. Ed. DS Parsons. M.: Atomizdat, 1978.
9. Membranlar: İyon kanalları: Sat. Sanat. M.: Mir, 1981.
10. Hills B.V. Doygunluk. Membranlar: iyon kanalları. M.: Mir, 1981.
11. Kalbin fizyolojisi ve patofizyolojisi. Altında. ed. N. Sperelakis: M.: Tıp, 1998.
12. İnsan fizyolojisi. Altında. ed. Schmidt R. ve Tevs G.T. 1.M.: Mir, 1996.
BÖLÜM 2. HÜCRE VE ORGANLARIN BİYOFİZİĞİ
2. 1. Organların elektriksel aktivitesi.
Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler
1. Eşdeğer jeneratörün prensibi nedir? Bu prensibin nasıl kullanılabileceğine dair örnekler verin.
2. Elektrokardiyografinin ters problemi neden doğrudan bir görev değil de bir teşhis görevidir?
3. İnsan vücudunun yüzeyinde elektriksel potansiyellerin bir haritasının oluşma mekanizması nedir?
4. Örneğin bir tane değil de en az 3 EKG derivasyonunun kaydedilmesi neden gereklidir?
Tipik izleme testleri
2.1.1. Bir EKG modellenirken dipolleri çevreleyen ortamın olduğu varsayılır.
A. homojen a", heterojen
B. izotropik b", anizotropik
V. sınırlı", sonsuz
1. abc 2. a"b"c" 3. ab"c 4. abc"
2.1.2. Bir çalışma döngüsü sırasında kalbin integral elektrik vektörünün büyüklüğünde ve yönünde değişikliklere ne sebep olur?
2.1.3. Aynı EKG dalgalarının aynı anda farklı derivasyonlardaki genlikleri neden aynı değil?
2.1.4. Kalbin E integral elektrik vektörü P, QRS, T döngülerini tanımlar:
1. yatay düzlemde
2. göğüs yüzeyinin düzleminde
Z. XYZ hacimsel uzayda
4. sağ, sol el ve sol bacağın noktalarını birleştiren düzlemde
2.1.5 Kaydedilen potansiyel farklar
1. ag 2. olmak 3. vg 4. dv
2.2. Aktif ortamda otomatik dalga işlemleri.
Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler
Tipik izleme testleri
2.2.1. Aktif ortamda (örneğin miyokardın yapısı boyunca) yayılan bir uyarma dalgası (otomatik dalga) zayıflamaz:
2.2.2 Aktif ortamdaki uyarılma dalga boyu aşağıdakilere bağlıdır:
A. kardiyomiyosit aksiyon potansiyeli genlikleri
B. miyokard boyunca dalga yayılma hızına bağlı
V. kalp pili darbe frekansında
g. uyarılmış olanın refrakter döneminin süresinden itibaren
hücreler
1. ab 2. bg 3. vg 4. ag
2.2.3 Çevresi / olan bir halkada X süreli bir otomatik dalganın (yeniden giriş) dolaşımı aşağıdaki koşullar sağlandığında gerçekleşebilir:
2.2.4. Heterojen bir aktif ortamda refrakterliği R1 ve R2 olan bölgeler (R2 > R:) varsa ve kalp pilinden gelen impulslar bir T periyoduyla takip ediliyorsa, o zaman ritim dönüşümü şu şartlarla gerçekleşebilir:
1.T R 1 3.T = R 2 -R 1
2.3. Kas kasılmasının biyofiziği.
Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler
Tipik izleme testleri
2.3.1. Kas kasılması sırasında:
A. Aktin filamentleri miyozin boyunca sarkomere doğru kayar
B. Miyozin bir yay gibi kasılır
V. köprüler aktin aktif bölgelerine bağlanır
g. köprüler açık
1. av 2. bg 3. bv 4. ag
2.3.2. Bir kasın ürettiği kasılma kuvveti şu şekilde belirlenir:
1. aktif ipliğin uzunluğu
2 bir köprünün ürettiği kuvveti değiştirmek
2.3.3. Tek bir kas kasılmasının hızının v P yüküne bağımlılığı şu şekildedir:
2.3.4.Elektromekanik bağlantı aşağıdaki olaylar zinciriyle belirlenir:
A. Ca2+ iyonlarının miyofibrillere salınması
B. hücre zarının uyarılması
V. Ca2+ iyonlarının sarkoplazmik retikuluma aktif taşınması
d. aktin aktif merkezlerine giden köprülerin kapatılması
e. aktinin sarkomere kayması
1. İnsan fizyolojisi. T. 2. M.: Mir, 1996.
2. Vasiliev V.A., Romanovsky Yu.N., Yakhno V.G. Otomatik dalga işlemleri. M.: Nauka, 1987.
3.Ivanitsky G.R., Krinsky V.I., Selkov E.E. Hücrelerin matematiksel biyofiziği. M.: Nauka, 1978.
4. Çerniş A.M. Kalp kası homojensizliklerinin biyomekaniği. M.: Nauka, 1993.
5. Bendol J. Kaslar, moleküller ve hareket. M.: Mir, 1989.
BÖLÜM 3. KARMAŞIK SİSTEMLERİN BİYOFİZİĞİ
3.1. Biyofiziksel süreçlerin modellenmesi.
Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler
Tipik izleme testleri
3.1.1. Yırtıcı-av modeli, yırtıcı hayvanların ve avların popülasyon büyüklüklerinin harmonik salınımlara maruz kaldığını göstermektedir. Bu salınımların frekansları ve fazları aynı mıdır?
A. frekanslar aynıdır c. aşamalar aynı
B. frekanslar farklı, fazlar farklı
1. av 2. bv 3. ag 4. bg
3.1.2. Hücrelerdeki elektrojenezi incelemek için hangi model uygundur?
1. lipozom 2. iki katmanlı lipid membran
3. Kalamar aksonu 4. Frank modeli
3.2. Dolaşım sisteminin biyofiziği.
Seminerler için test soruları, görevler ve ödevler
1. “Ekonominin devlet düzenlemesi” disiplini için eğitimsel ve metodolojik kompleks
  Eğitim ve metodoloji kompleksi
  ... eğitici-metodikkarmaşıkİledisiplin“EKONOMİNİN DEVLET DÜZENLEMESİ” UFA -2007 Ekonominin devlet düzenlemesi: eğitici-metodikkarmaşık... Ekonomi Bilimleri eğitici-metodikkarmaşıkİledisiplin"Durum...
2. Genel mesleki eğitim disiplini için eğitimsel ve metodolojik kompleks “Biyoloji Öğretimi Teorisi ve Yöntemleri”, uzmanlık “050102 65 - Biyoloji”
  Eğitim ve metodoloji kompleksi
  eğitici-metodikkarmaşıkİleEğitim ve metodoloji kompleksi
  ... __________________________________________________________ (Ad Soyad.) eğitici-metodikkarmaşıkİledisiplin Bilgisayarların organizasyonu ve... Samme G.V. eğitici-metodikkarmaşıkİledisiplin Bilgisayarların ve sistemlerin organizasyonu (isim disiplinler) derlendi...
1
1 Devlet Bütçe Yüksek Mesleki Eğitim Kurumu “Saratov Devlet Tıp Üniversitesi adını almıştır. VE. Razumovsky Rusya Sağlık Bakanlığı"

1. Normal fizyoloji: ders kitabı / Ed. AV. Zavyalova, V.M. Smirnova, 2011. – 368 s.
2. Normal fizyoloji: ders kitabı [N.A. Agadzhanyan, N.A. Barabash, A.F. Belov ve diğerleri] / Ed. prof. V.M. Smirnova. – 3. baskı. – M.: Yayın Merkezi “Akademi”, 2010. – 480 s.
3. İnsan fizyolojisi / V.F. Kirichuk, O.N. Antipova, N.E. Babiçenko, V.M. Golovchenko, E.V. Ponukalina, I.V. Smyshleeva, L.K. Tokaev / Düzenleyen: V.F. Kirichuk. – 2. baskı. – Saratov: Saratov Tıp Üniversitesi Yayınevi, 2009. – 343 s.
4. Kırmızı kanın fizyolojisi ve patofizyolojisi: ders kitabı. ödenek / N.P. Chesnokova, V.V. Morrison, E.V. Ponukalina, T.A. Nevvazhay; genel altında ed. prof. N.P. Chesnokova. – Saratov: Sarat yayınevi. Bal. Üniversite, 2013. – 80 s.
5. Hematolojik atlas / S. Lugovskaya, M.E. Postacı. 3. baskı. – Moskova – Tver: Triada Publishing House LLC, 2011. – S. 3–23.
6. Sağlık ve patolojide hemostaz sisteminin düzenlenmesinin hücresel ve moleküler mekanizmaları: monografi / B.I. Kuznik. – Chita: Ekspres Yayınevi, 2010. – s. 261–368.
7. Hematoloji / Düzenleyen prof. O.A. Rukavitsina, M.S. Pavlova, E.F. Morshchakova ve diğerleri - St. Petersburg: LLC "D.P.", 2007. - S. 29–34.

Eritrosit zarının yapısal organizasyonunun özellikleri

Kırmızı kan hücresi, yapısı iyi çalışılmış ve diğer hücrelerinkiyle aynı olan bir plazma zarı ile çevrilidir. Kırmızı kan hücrelerinin sitoplazmik zarı, çift katmanlı bir fosfolipit içerirken, proteinler ya zarların yüzeyinde "yüzer" ya da lipitlere nüfuz ederek zarlara dayanıklılık ve viskozite sağlar. Bir kırmızı kan hücresinin zar alanı yaklaşık 140 µm2'dir.

Yaklaşık %49'unu proteinler, %44'ünü lipitler, %7'sini karbonhidratlar oluşturur. Karbonhidratlar kimyasal olarak proteinlere veya lipitlere bağlanır ve sırasıyla glikoproteinler ve glikolipitler oluşturur.

Eritrosit zarının en önemli bileşenleri, %48'e kadar kolesterol, %17-28 fosfotidilkolin, %13-25 sfingomiyelin ve bir takım diğer fosfolipitleri içeren lipidlerdir.

Eritrosit zarındaki fosfotidilkolin nötr bir yük taşır ve pratik olarak pozitif yüklü Ca2+ kanallarıyla etkileşime girmez, böylece eritrositlerin atrombojenitesini sağlar. Akışkanlık ve plastisite gibi özelliklerinden dolayı kırmızı kan hücreleri ~3 µm çapındaki kılcal damarlardan geçebilmektedir.

Kırmızı kan hücresi zarı proteinleri periferik ve integral olarak ayrılır. Periferik proteinler arasında spektrin, ankirin, protein 4.1, p55 proteini, adusin vb. yer alır. İntegral protein grubu, fraksiyon 3'ün yanı sıra glikoforinler A, B, C, O, E'yi içerir. Ankirin, p-spektrin ile bir bileşik oluşturur. Eritrositlerde yaklaşık 340 membran ve 250 çözünür protein bulundu.

RBC plastisitesi, membran proteinlerinin, özellikle bant 4.1 proteinlerinin fosforilasyonuyla ilişkilidir.

Protein fraksiyonu 4.2. - pallidin, spektrin-aktin-ankirin kompleksinin transglutaminaz proteinleri grubuna ait olan fraksiyon 3'e bağlanmasını sağlar.

Eritrosit zarının kasılabilir proteinleri arasında p-aktin, tropomodulin, stromatin ve tropomiyosin bulunur.

Glikoforinler, eritrosit zarının, eritrositlerin birbirlerinden ve vasküler endotelden itilmesini destekleyen negatif yükü belirleyen entegre proteinlerdir.

Protein 3, eritrositlerin fosforilasyonunu düzenleyen ana aktin proteinidir.

Yukarıda bahsedildiği gibi eritrosit zarı, eritrosit zarının dış, orta ve iç katmanlarını oluşturan, belirli bir şekilde organize edilmiş lipitler, proteinler ve karbonhidratlardan oluşan karmaşık bir komplekstir.

Eritrosit zarının çeşitli kimyasal bileşenlerinin mekansal düzenlemesi ile ilgili olarak, dış katmanın, grup kan antijenlerinin terminal bölümleri olan dallanmış oligosakarit komplekslerine sahip glikoproteinler tarafından oluşturulduğuna dikkat edilmelidir. Dış tabakanın lipit bileşenleri fosfatidilkolin, sfingomiyelin ve esterleşmemiş kolesteroldür. Eritrosit zarının dış tabakasındaki lipitler, zar yapısının sabitliğinin ve çeşitli substratlar ve iyonlar için geçirgenliğinin seçiciliğinin sağlanmasında önemli bir rol oynar. Kolesterol, fosfolipidlerle birlikte, membran viskozitesini değiştirerek membrana bağlı enzimlerin aktivitesini düzenler ve ayrıca enzimlerin ikincil yapısının değiştirilmesinde rol oynar. İnsanlarda ve birçok memelide hücre zarlarındaki kolesterol/fosfolipit molar oranı 0,9'dur. Yaşlılıkta ve kolesterol metabolizmasının bozulmasıyla ilişkili bazı hastalıklarda bu oranda yukarı doğru bir değişiklik gözlenir.

Sfingomiyelin içeriğinin artmasıyla birlikte eritrosit zarının akışkanlığında azalma ve özelliklerinde de değişiklik gözlenir,

Eritrosit zarının orta çift katmanı, polar lipitlerin hidrofobik "kuyrukları" ile temsil edilir. Lipit çift katmanı, çift katmanın hidrofobik kısmının doymuş ve doymamış yağ asitleri arasındaki belirli bir oran ile sağlanan belirgin bir akışkanlığa sahiptir. Enzimleri, reseptörleri ve taşıma proteinlerini içeren integral proteinler, yalnızca aktivite için gerekli uzaysal konfigürasyonu kazandıkları çift tabakanın hidrofobik kısmında yer almaları durumunda aktiftir. Bu nedenle, eritrosit zarının lipitlerinin bileşimindeki herhangi bir değişikliğe, akışkanlığında bir değişiklik ve integral proteinlerin işleyişinde bir bozulma eşlik eder.

Eritrosit zarının sitoplazmaya bakan iç tabakası spektrin ve aktin proteinlerinden oluşur. Spektrin, eritrositlerin spesifik bir proteinidir; aktin mikrofilamentlerine ve zarın iç yüzeyindeki lipitlere bağlanan esnek uzun molekülleri, bir tür eritrosit iskeleti oluşturur. Kırmızı kan hücresi zarının iç tabakasındaki lipitlerin küçük bir yüzdesi fosfatidiletanolamin ve fosfatidilserindir. Lipid çift katmanını tutan proteinlerin hareketliliği, spektrinin varlığına bağlıdır.

Önemli glikoproteinlerden biri, eritrosit membranlarının hem dış hem de iç yüzeylerinde bulunan glikoforindir. Glikoforin büyük miktarda sialik asit içerir ve önemli bir negatif yüke sahiptir. Membranda düzensiz bir şekilde bulunur ve immünolojik belirleyicilerin taşıyıcıları olan zardan çıkıntı yapan alanlar oluşturur.

Eritrosit zarının yapısı ve durumu, normal hemoglobinin düşük viskozitesi, eritrositlere önemli plastik özellikler sağlar; bu sayede eritrosit, hücrenin çapının yarısı kadar olan kılcal damarlardan kolayca geçer ve çok çeşitli görevleri üstlenebilir. şekiller. Eritrositlerin bir başka periferik membran proteini, P-spektrin molekülü ile bir bileşik oluşturan ankirindir.

Eritrosit zarının fonksiyonları

Eritrosit zarı, elektrolitlerin aktif enerjiye bağlı taşınması veya bileşiklerin ozmotik gradyan boyunca pasif difüzyonu nedeniyle hücrenin elektrolit dengesinin düzenlenmesini sağlar.

Eritrosit zarında Na+, K+ katyonları, O2, CO2, Cl-HCO3- için iyon geçirgen kanallar bulunur.

Elektrolitlerin eritrosit zarından taşınması ve zar potansiyelinin korunması, enerjiye bağımlı Na+, K+, Ca2+ - ATPaz sistemleri tarafından sağlanır.

Eritrosit zarı, sözde protein ve lipit yollarının yanı sıra anyonların, gazlı bileşiklerin katılımıyla suya karşı oldukça geçirgendir ve tek değerlikli potasyum ve sodyum katyonlarına karşı zayıf geçirgendir.

Transmembran su transferinin protein yolu, glikoforinin yanı sıra eritrosit membranını geçen “band 3” proteininin katılımıyla sağlanır.

Suyun eritrosit zarı boyunca taşınmasını sağlayan lipit yolunun moleküler yapısı pratikte bilinmemektedir. Küçük hidrofilik elektrolit olmayan moleküllerin eritrosit zarından geçişi, protein ve lipit yolları nedeniyle su transferiyle aynı şekilde gerçekleştirilir. Üre ve gliserolün eritrosit zarından transferi enzimatik reaksiyonlarla sağlanır.

Eritrosit zarının karakteristik bir özelliği, taşıyıcı proteinlere bağlı olarak tek değerlikli anyonlar (klor ve flor) ve iki değerli anyonlar (SO42-, PO42-) için güçlü bir aktif taşıma sisteminin varlığıdır.

Organik anyonların eritrosit zarından taşınması, inorganik anyonların taşınması gibi “band 3” proteininin katılımıyla sağlanır.

Eritrosit zarı, kinetiği Michaelis-Menten bağımlılığı ile sağlanan glikozun aktif taşınmasını sağlar. Glikozun eritrosit zarı boyunca taşınmasında önemli bir rol, bant 4.5 polipeptidine atanır (55 kD'lik bir MW'ye sahip proteinler, bant 3 polipeptidinin olası parçalanma ürünleridir). Eritrosit zarında şekerleri taşıyan proteinlerin spesifik bir lipit ortamına sahip olduğu ileri sürülmüştür.

Eritrosit-kan plazma sistemindeki monovalan katyonların eşit olmayan dağılımı, eritrosit Na+ iyonlarının kan plazmasındaki K+ iyonları için zar ötesi değişimini 3:2 oranında gerçekleştiren, enerjiye bağımlı bir Na+ pompasının katılımıyla sağlanır. Belirtilen transmembran Na+/K+ değişimine ek olarak, Na+ pompası en az dört taşıma işlemi daha gerçekleştirir: Na+ → Na+ değişimi; K+→K+değişimi; Na+ iyonlarının tek değerli girişi K+ çıkışıyla birleştirilir.

Na+ pompasının moleküler temeli, MW'si 80-100 kDa olan 2 polipeptit alt biriminden oluşan, membran lipitleriyle sıkı bir şekilde bağlantılı bir integral protein olan Na+, K+ -ATPase enzimidir.

Taşıma sistemi, zarın sitoplazmik tarafında lokalize olan Na + iyonlarını bağlayan 3 merkeze sahiptir. Taşıma sistemindeki membranın dış tarafında K+ iyonları için 2 bağlanma merkezi vardır. Membran fosfolipidleri yüksek enzim aktivitesinin korunmasında önemli bir rol oynar.

Ca2+ pompasının işleyişi, nükleotidlerin yanı sıra başta ATP, CTP, GTP ve daha az ölçüde GTP ve CTP olmak üzere yüksek enerjili bileşikler tarafından sağlanır.

Na+ pompasında olduğu gibi, eritrositlerdeki Ca2+ pompasının çalışması da Ca2+, Mg2+ -ATPase aktivitesinin belirtileriyle ilişkilidir. Bir eritrositin zarında yaklaşık 700 Ca2+, Mg2+ -ATPase molekülü bulunur.

Eritrosit zarı bariyer ve taşıma fonksiyonlarının yanı sıra reseptör fonksiyonunu da yerine getirir.

Eritrositlerin zarında insülin, endotelin, seruloplazmin, a2-makroglobulin, a- ve β-adrenerjik reseptörler için reseptörlerin varlığı deneysel olarak kanıtlanmıştır. Kırmızı kan hücrelerinin yüzeyinde oldukça yüksek özgüllüğe sahip fibrinojen reseptörleri vardır. Kırmızı kan hücreleri ayrıca membranlarında histamin, TxA2 ve prostasiklin için reseptörler taşır.

Katekolamin reseptörleri eritrosit membranında bulunur ve bu reseptörler, eritrosit membran lipitlerindeki yağ asitlerinin hareketliliğini ve ayrıca eritrositlerin ozmotik stabilitesini azaltır.

Düşük konsantrasyonlarda insülin, insan büyüme hormonu ve prostaglandinler E ve E2'nin etkisi altında eritrosit membran yapısının yeniden yapılandırılması kurulmuştur.

Eritrositlerin membranlarında c-AMP aktivitesi de yüksektir. Eritrositlerdeki c-AMP konsantrasyonlarının artmasıyla (10-6 M'ye kadar), protein fosforilasyon süreçleri yoğunlaşır, bu da fosforilasyon derecesinde ve eritrosit zarlarının Ca2 + iyonlarına geçirgenliğinde bir değişikliğe yol açar.

Eritrosit zarı, insan kanının bu sistemlere göre grup ilişkisini belirleyen çeşitli immünolojik reaksiyon sistemlerinin izoantijenlerini içerir.

Eritrosit zarının antijenik yapısı

Eritrosit zarı, tür, grup ve bireysel özgüllükte çeşitli antijenler içerir. İnsan kanının grup özgüllüğünü belirleyen iki tip eritrosit izoantijeni vardır - A ve B aglütinojenler. Buna göre, plazma veya serumda iki tip izoantikor bulunur - aglütininler α ve β. İnsan kanı aynı aglütinojenleri ve aglütininleri içermez. Uyumsuz kan gruplarının transfüzyonu sırasında buluşmaları ve etkileşimleri meydana gelebilir ve bu da kırmızı kan hücrelerinin aglütinasyon ve hemolizinin gelişmesine yol açabilir.

Bilindiği gibi kan grubu I (0), eritrositlerde aglütinojen A ve B'nin bulunmaması, plazma veya serumda aglütinin α ve β varlığı ile karakterize edilir; orta Avrupa ülkelerindeki insanların %40-50'sinde görülür.

Kan grubu II (A), eritrosit zarında aglütinojen A'nın varlığı ile karakterize edilirken, kan plazması β aglütinin içerir. Bu kan grubu insanların %30-40'ında yaygındır.

III (B) kan grubu, eritrositlerin zarında aglütinojen B'nin varlığıyla ve plazma veya serumda a aglütinin tipinin varlığıyla karakterize edilir. Bu kan grubu popülasyonun yaklaşık %10'unda görülür.

Kan grubu IV (AB), kırmızı kan hücrelerinin zarında sabit A ve B aglütinojenlerin varlığı ile karakterize edilirken, kan plazması veya serumunda doğal aglütininler α ve β yoktur. Bu kan grubu nüfusun %6'sında görülür.

Eritrosit membranlarının A, B, O antijenik sisteminin genetik kontrolü, 9. kromozom çiftinin uzun kolunda lokalize olan O, H, A, B genleri ile temsil edilir.

Aglütininler α ve β, Ig M sınıfına aittir, doğal antikorlardır, bir çocukta yaşamın ilk yılında oluşur ve maksimum 8-10 yaşına kadar ulaşır.

Eritrosit membranlarının antijenik özellikleri arasında klinik açıdan ikinci sırada Rh - Hr sistemi yer almaktadır. Rh faktörü ilk olarak 1940 yılında K. Landsteiner ve A. Wiener tarafından keşfedilmiştir ve beyaz ırkın %85'inde kırmızı kan hücrelerinde bulunmaktadır. İnsanların %15'inde bu eritrosit antijenleri eksiktir. Şu anda, bu sistemin antijenlerinin lipoprotein yapısı tespit edilmiştir, yaklaşık 20 tanesi vardır, eritrosit zarında çeşitli kombinasyonlar oluştururlar. En yaygın al yanaklı antijenlerin 6 çeşidi vardır: Rh0 (D), rh' (C), rh'' (E), Hr0 (d), hr' (c), hr'' (e). Bu grubun en güçlü antijeni Rh0 (D)'dir.

Rh ve Hr sisteminin antikorları - anti-rhesusagglutininler edinilir, bağışıklık kazanır, doğum anından itibaren Rh (-) kişilerin kanında yoktur, Rh (+) kanın Rh (-)'ye ilk transfüzyonu sırasında sentezlenir. ) alıcının yanı sıra Rh (-) kadın (+) meyvenin ilk hamileliği sırasında. İlk hamilelik sırasında bu antikorlar, anne ve fetüste ciddi komplikasyonlara neden olmadan, birkaç ay boyunca küçük bir titrede yavaş yavaş sentezlenir. Rh negatif bir kişi, Rh pozitif kırmızı kan hücreleriyle tekrar tekrar temas ettiğinde Rh çatışması mümkündür. Rh - Hr sisteminin antikorları Ig G sınıfına aittir, bu nedenle plasenta bariyerine kolayca nüfuz ederler, yenidoğanlarda hemolitik sarılık gelişiminin eşlik ettiği fetal kırmızı kan hücrelerinin aglütinasyon reaksiyonlarına ve hemolizine neden olurlar. Rh antijenleri açısından uyumsuz olan donör ve alıcı kanının tekrar tekrar transfüzyonu durumunda transfüzyon şoku meydana gelebilir.

Bibliyografik bağlantı
Chesnokova N.P., Ponukalina E.V., Bizenkova M.N. DERS 2. ERİTROSİT ZARININ YAPISI VE İŞLEVLERİNİN ÖZELLİKLERİ // Modern doğa bilimindeki gelişmeler. – 2015. – Sayı 1-2. – S.328-331;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34842 (erişim tarihi: 25.10.2019). "Doğa Bilimleri Akademisi" yayınevinin yayınladığı dergileri dikkatinize sunuyoruz
Kan ve kırmızı kan hücreleri. Kanla ilgili materyaller yayınlamaya devam ediyoruz.
Kırmızı kan hücresi neye benziyor? Kan dolaşımındaki normal fizyolojik koşullar altında, kırmızı kan hücreleri, kenarlar boyunca eşit kalınlaşmalar ve merkezi daha hafif bir kısım olan solgunluk ile çift içbükey bir şekle sahiptir.
Işıklı optik incelemede, rutin olarak asidik boyalarla boyanan normal bir eritrosit, çapı 6,9-7,7 ve 9,0 mikrona kadar olan bir disk şeklindedir. Kırmızı kan hücreleri boyutlarına bağlı olarak mikro ve makrositlere ayrılır, ancak bunların büyük bir kısmı normositler/diskositlerle temsil edilir.
Eritrositlerin morfofonksiyonel özellikleri
Bir eritrosit, ortalama hacmi 90.0 µm3 ve alanı 142 µm2 olan, çekirdeksiz, çift içbükey bir hücredir. Maksimum kalınlığı 2,4 mikron, minimum kalınlığı ise 1 mikrondur.
Kurutulmuş preparasyonda kırmızı kan hücresinin ortalama boyutu 7,55 mikrondur; Kuru maddesinin %95'i demir içeren protein hemoglobinden, yalnızca %5'i diğer maddelerden (diğer proteinler ve lipitler) gelir. Bu tür hücreler, sağlıklı bir kişinin kırmızı kan hücrelerinin mutlak çoğunluğunu (%85'ten fazlasını) temsil eder.
Eritrosit soyunun nükleer formları, sitoplazmalarında granül bulunmaması nedeniyle lökosit soyunun çoğu hücresinden kolayca ayırt edilebilir (hatalar yalnızca patlama hücrelerini tanımlarken mümkündür). Eritroblastlar daha granüler ve yoğun nükleer kromatin içerir.
Eritrosit diskinin merkezi boşluğu (solgunluk), yüzeyinin% 35 ila 55'ini oluşturur ve enine kesitte eritrosit, bir yandan hemoglobinin korunmasını sağlayan ve diğer yandan da çörek şeklindedir. diğeri eritrositin en ince kılcal damarlardan bile geçmesini sağlar. Bir eritrosit yapısının şu anda mevcut modelleri, bu hücrenin spesifik özellikleri, özellikle de deforme edici basınca karşı duyarlılığına rağmen bükülmeye karşı direnç ve toplam yüzeyde bir artış sağlayan kabuğunun spesifik özellikleri fikrine karşılık gelmektedir.
Literatür verileri, eritrosit zarının boyutunun ve deforme olabilirliğinin, yüksek göç kabiliyeti, metabolik süreçlere katılım (öncelikle oksijen değişiminde) dahil olmak üzere bu hücrelerin normal işleyişiyle ilişkili en önemli özellikleri olduğunu göstermektedir.
Eritrositlerin mikroelastometrik özelliklerindeki değişiklikler ve diskositlerin diğer morfolojik formlara "dönüşümü" çeşitli ajanlardan kaynaklanabilir. Bu nedenle, yüzey büyümelerinin ortaya çıkması, zarın esnekliğinde bir azalmaya yol açar; bu, eritrositin deformasyon sürecinde ortaya çıkan karşıt kuvvetlerden kaynaklanabilir; Hücrelerdeki ATP konsantrasyonu azaldıkça deformasyon artar.
Hücre zarının bütünlüğü ihlal edilirse, eritrosit karakteristik şeklini kaybeder ve hemolize uğrayan bir sferoplasta dönüşür. Eritrosit (diskosit) zarının yapısı baştan sona aynıdır; ve çeşitli yerlerinde çöküntüler ve çıkıntılar görülebilmesine rağmen, hücre içi veya hücre dışı basınçta ±%15'lik bir yayılımla meydana gelen değişiklikler, tüm hücrenin büzülmesine neden olmaz çünkü önemli bir "deformasyon önleme" rezervine sahiptir. . Eritrosit zarı, eritrositin kan dolaşımında dolaşımı sırasında ortaya çıkan çeşitli faktörlerin etkilerine dayanabilecek yeterli esnekliğe sahiptir.
Eritrosit zarının bileşimi şunları içerir: fosfolipitler (%36,3), sfingomiyelinler (%29,6), kolesterol (%22,2) ve glikolipitler (%11,9). İlk iki element, sulu bir ortamda amfifilik moleküllerdir ve karakteristik bir lipit çift katmanı oluşturur; bu katman, aynı zamanda eritrosit içinde hücre iskeleti ile ilişkili entegre protein molekülleri tarafından da nüfuz eder.
Membran lipitleri sıvı haldedir ve düşük viskoziteye sahiptir (suyun viskozitesinin yalnızca 10-100 katı). Membranın dış yüzeyinde lipitler, sialik asit, antijenik oligosakkaritler ve adsorbe edilmiş proteinler bulunur; zarın iç yüzeyi glikolitik enzimler, sodyum ve kalsiyum, ATPaz, glikoproteinler ve hemoglobin ile temsil edilir.
Membranın lipit çift katmanı üç işlevi yerine getirir: iyonlar ve moleküller için bir bariyer işlevi, reseptörlerin ve enzimlerin (proteinler, glikoproteinler, glikolipitler) işleyişi için yapısal bir temel ve mekanik bir temel. Özel bir solunum fonksiyonunun (oksijen veya karbon dioksitin taşınması) uygulanmasında ana rol, lipit çift katmanına "yerleşik" olan membran proteinleri tarafından oynanır. Olgun kırmızı kan hücreleri, nükleik asitleri ve hemoglobini sentezleme yeteneğine sahip değildir; Bu hücrelerin oldukça uzun bir ömrünü (120 gün) sağlayan düşük düzeyde bir metabolizma ile karakterize edilirler.
Kırmızı kan hücresi yaşlandıkça yüzey alanı azalırken hemoglobin içeriği değişmeden kalır. "Olgun" yaşta kırmızı kan hücrelerinin uzun süre sabit bir kimyasal bileşimi koruduğu, ancak hücreler yaşlandıkça içlerindeki kimyasal madde içeriğinin giderek azaldığı tespit edilmiştir. Eritrosit hücre iskeleti, bu son derece uzmanlaşmış hücrenin işlevini ve biçimini destekleyen özel membran alanlarını organize eden multigen ve membranla ilişkili protein "aileleri" tarafından oluşturulur ve kontrol edilir.
Kırmızı kan hücresinin elektrik potansiyeli
Eritrosit zarı %50'ye kadar protein, %45'e kadar lipit ve %10'a kadar karbonhidrat içerir. Sağlam hücrelerin yüzeyinde, yüklerin "ağ" dağılımı, hücrenin yüzey negatif yükünün %62'sine kadar belirleyen sialik (nötramik) asit içeren bir glikoprotein tarafından belirlenir.
Her elektrik yükünün bu asidin 1 molekülüne karşılık geldiğine inanılmaktadır. Eritrosit yüzeyinden sialik asit kaybı, elektroforetik hareketliliğinde (EPM) bir azalmaya ve katyon taşınmasının baskılanmasına yol açar. Sonuç olarak, hücrelerin yüzeyinde, katyonik ve anyonik gruplar tarafından belirlenen bir yük "mozaiği" vardır ve bunların oranı, eritrositlerin genel elektrik yükünü belirler.
Optimum homeostazis durumunu sürdürmek için kan hücrelerinin sabit bir yüke sahip olması gerekir. EPP'nin yüksek stabilitesi, düzenlemesinin ince bir mekanizmasıyla sağlanır - eritrosit membranlarındaki lipit peroksidasyon (LPO) süreçlerinin dengesi ve antioksidan sistemin koruyucu etkisi.
Antikorlara yönelik reseptörlerin eritrosit zarı üzerinde yer aldığı ve yüzeyde az miktarda bulunmasının bile vücuttaki normal fizyolojik fonksiyonları bozabileceği ve eritrositlerin EFP'sini değiştirebileceği ampirik olarak tespit edilmiştir. Hemoglobin ve EPP içeriği kesin olarak koordine edildiğinden, bu ikincideki hemoglobin seviyesini etkileyebilir.
Negatif faktörlerin vücut üzerindeki aşırı etkileri altında, lipit peroksidasyon ürünlerinin eritrositlerin elektrokinetik özelliklerini etkilediğini de hesaba katmak gerekir. Bu da membranlarındaki peroksit işlemlerinin hızına yansıyor.
Benzer şekilde yüklü kırmızı kan hücrelerinin elektrostatik itişi (Chizhevsky'ye göre "itme") sayesinde, ikincisi kan damarlarında serbestçe hareket ederek oksijen taşıma işlevini yerine getirir. Bu nedenle, şarj stabilitesinin ihlali, vücuttaki patolojik değişikliklerin ayrılmaz bir göstergesi olarak düşünülebilir.

Aktif taşımacılık - kimyasal enerjinin küçükten büyüğe doğru harcanmasıyla ortaya çıkan molekül ve iyonların transferi.

Bu durumda nötr moleküller daha yüksek konsantrasyonlu bir alana aktarılırken, iyonlar da elektrik alanından kendilerine etki eden kuvvetlere karşı aktarılır. Böylece aktif taşıma, gradyanların (öncelikle konsantrasyon ve elektriksel) etkisi altında gerçekleşmesi gereken maddelerin taşınmasının tersi yönde transferini gerçekleştirir. Enerji, özel bir kimyasal bileşik olan adenosin trifosforik asit (ATP) moleküllerinin hidrolizi yoluyla elde edilir. Bir ATP molekülünün bozunma enerjisinin, dışarıdaki üç sodyum iyonunu uzaklaştırmaya ve hücreye iki potasyum iyonu sokmaya yeterli olduğu deneysel olarak tespit edilmiştir. Aktif taşımanın diyagramı Şekil 13'te gösterilmektedir.

Bir aktif merkezle dış ortamdan bir potasyum iyonu, diğeriyle iç ortamdan bir sodyum iyonu yakalayan sistem, ATP tüketerek zarın içinde 180° döner. Sodyum iyonu hücrenin dışına çıkar ve orada ayrılır, potasyum iyonu da içeri girerek serbest kalır, ardından protein molekülü orijinal pozisyonunu alır ve her şey yeniden başlar.

Aktif taşıma nedeniyle hücre, kendi içinde yüksek konsantrasyonda potasyum ve düşük konsantrasyonda sodyum tutar. Bu durumda iyonlar konsantrasyon gradyanlarına karşı hareket edebilir (gaza benzetme: gazın düşük basınçlı bir kaptan yüksek basınçlı bir kaba pompalanması).

Şekil 13. Aktif taşıma şeması

Maddelerin biyolojik membranlardan aktif taşınması büyük önem taşımaktadır. Aktif taşıma nedeniyle vücutta yaşam süreçlerini destekleyen konsantrasyon gradyanları, elektriksel potansiyel gradyanları, basınç gradyanları vb. yaratılır, yani termodinamik açısından aktif taşıma, vücudu denge dışı bir durumda tutar ve destekler. hayat.

Maddelerin biyolojik zarlar yoluyla aktif taşınmasının varlığı, ilk olarak Ussing'in (1949) deneylerinde, sodyum iyonlarının kurbağa derisi yoluyla transferi örneğini kullanarak kanıtlanmıştır (Şekil 14).

Pirinç. 14. Ussing deneyinin şeması (A - ampermetre, V - voltmetre, B - pil, P - potansiyometre)

Ussing'in normal Ringer çözeltisiyle doldurulmuş deney odası, yeni izole edilmiş kurbağa derisiyle iki parçaya bölündü. Şekil 14'te solda derinin dış mukozal yüzeyi, sağda ise iç seröz yer almaktadır. Bir kurbağanın derisinden sodyum iyonlarının akışı gözlendi: soldan sağa dıştan iç yüzeye ve sağdan sola - içten dış yüzeye.

Kurbağa derisinde Ringer çözümünü bölen bir potansiyel farkı ortaya çıktı; derinin iç tarafı dış tarafa göre pozitif bir potansiyele sahipti. Kurulumda, kurbağanın derisindeki potansiyel farkının sıfıra ayarlandığı ve bir voltmetre ile kontrol edilen bir voltaj dengeleme ünitesi vardı. Ayrıca içeride ve dışarıda aynı iyon konsantrasyonu korundu. Bu koşullar altında, eğer sodyum iyonlarının bir kurbağanın derisinden taşınması yalnızca pasif taşıma ile belirleniyorsa, o zaman sodyum iyonlarının akışları birbirine eşit olmalı ve devrede akım olmayacaktır.

Bununla birlikte, deneysel koşullar altında (elektrik potansiyeli ve konsantrasyon gradyanlarının yokluğu) kurbağanın derisinden bir elektrik akımının aktığı, dolayısıyla yüklü parçacıkların tek yönlü bir aktarımının meydana geldiği keşfedildi. Akımın deriden dış ortamdan iç ortama doğru aktığı tespit edilmiştir. Etiketli atom yöntemini kullanarak, sodyumun içeriye doğru akışının dışarı doğru akışından daha büyük olduğu gösterilmiştir.

Bunu yapmak için, deney odasının sol çözeltisine radyoaktif izotoplar Na 22 ve sağ çözeltiye Na 24 dahil edildi. Na 22 izotopu, sert γ kuantumunun emisyonu ile bozunur. Na 24'ün bozunmasına yumuşak β radyasyonu eşlik eder. γ - ve β - radyasyonlarının kaydı, Na 22 akışının Na 24 akışından daha büyük olduğunu gösterdi. Bu deneysel veriler, sodyum iyonlarının kurbağanın derisinden taşınmasının pasif taşıma denklemine uymadığını reddedilemez bir şekilde göstermiştir. Bu nedenle aktif transfer gerçekleşir. Daha sonraki deneyler, kurbağanın derisindeki ATP rezervlerinin tükenmesinin, sodyum iyonlarının tek yönlü akışının tamamen durmasına yol açtığını gösterdi.

3. Öğrencilerin sınıftaki etkinliklerinin amacı:

Öğrenci şunları bilmelidir:

1. Hücrenin işleyişinde zarın rolü.

2. Membranların yapısı, yapısı ve modelleri.

3. Membran fonksiyonları.

4. Membranların fiziksel özellikleri.

5. Fick denklemi.

6. Nernst-Planck denklemi.

7. Partiküllerin membrandan pasif taşınma türleri.

8. Partiküllerin membran boyunca aktif taşınması.

Öğrenci şunları yapabilmelidir:

1. Membranın yapısını açıklayınız.

2.Yapay membran modellerini açıklayabilecektir.

3. Membrandan pasif taşınmanın mekanizmasını açıklayınız.

4. Membrandan aktif taşınmanın mekanizmasını açıklayınız.

5. Durumsal sorunları çözün.

1. Biyolojik zarların yapısı.

2. Membranın sıvı mozaik modeli.

3. Yapay membran modelleri.

4. Hücre zarının temel fonksiyonları.

5. Membranların fiziksel özellikleri.

6. Moleküllerin (atomların) membrandan transferi. Fick'in denklemi.

7. İyonların membranlardan transferi. Nernst-Planck denklemi.

8. Moleküllerin ve iyonların membranlardan pasif taşınma türleri.

9. Aktif taşıma. Ussing'in deneyimi.

10. Durumsal sorunları çözmek.

5. Başlangıç bilgi seviyesini kontrol etmek için soru listesi:

1. Biyolojik zarlar nelerdir?

2. Membranın temeli nedir?

3. Fizikokimyasal (yapay) membran modelleri neden kullanılıyor?

4. Membranın sıvı mozaik modelini tanımlayınız.

5. Yanal difüzyon nedir? flop-flop geçişi?

6. Membranın temel görevleri nelerdir ve nelerdir?

7. Fick ve Nernst-Planck denklemlerini yazın. Hangi süreçleri tanımlıyorlar?

8. Hareketlilik ne denir?

9. Pasif taşıma nedir? Ne tür pasif taşıma vardır?

10. Aktif taşıma nedir? Nasıl başarılır?

11. Maddelerin aktif taşınmasının önemi nedir?

12. Zardan madde ve yük aktarımı olayını açıklayınız.

13. Hücre temiz suya konulursa ne olur?

6 . Son bilgi seviyesini kontrol etmek için soru listesi:

1. Model lipid membranları tanımlayın. Nerede kullanılıyorlar?

2. Membranların fiziksel özelliklerini tanımlayabilecektir.

3. Membran fosfolipitlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl değişecek? Membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişecek?

4. Fick denklemini biyolojik bir zara uygulayın.

5. Nernst-Planck denklemini yazın ve açıklayın.

6. Yüksüz parçacıkların difüzyonu için Nernst-Planck denkleminin Fick denklemine indirgendiğini gösterin.

7. Pasif taşıma türlerini açıklayınız.

8. Hücre zarlarının su molekülleri için geçirgenliği iyonlara göre yaklaşık 10 kat daha fazladır. Kırmızı kan hücreleri içeren izotonik sulu bir çözeltide ozmotik olarak aktif bir maddenin (örneğin Na+ iyonları) konsantrasyonu artarsa ne olur?

9. Ussing'in deneyimini anlatın.

7. Sorunları çözün:

1. Bir fosfolipid molekülü, yanal difüzyon sonucu eritrosit zarı yüzeyinde 1 saniyede ne kadar yol kat eder? Yanal difüzyon katsayısı 10-12 m2/s'ye eşit alınır. 8 mikron çapındaki bir kırmızı kan hücresinin çevresi ile karşılaştırın.

2. Hücre içi bir mikroelektrot ile ölçülen akson zarının spesifik elektriksel kapasitansının 0,5 μF/cm2'ye eşit olduğu ortaya çıktı. Düz kapasitör formülünü kullanarak, dielektrik sabiti 2 olan bir membranın hidrofobik katmanının kalınlığını tahmin edin.

3. Membran-elektrolit arayüzündeki çift tabakanın kalınlığı Debye yarıçapı ile karakterize edilir δ . Tanımlamak δ membranı çevreleyen elektrolit çözeltisinin yalnızca aşağıdaki konsantrasyona sahip potasyum iyonları içerdiği durum için: 1) 10 -5 mol/l; 2) 10-2 mol/l.

4. Solüsyonda 10-5 mol/l konsantrasyonda bulunan kalsiyum iyonları ve 10-4 mol/l konsantrasyonda sodyum iyonları tarafından oluşturulan Debye tarama yarıçapını bulun. Nasıl değişecek δ, eğer çözelti sadece 10-4 mol/l konsantrasyonda kalsiyum iyonları içeriyorsa?

5. Bir zardaki lipit gözeneğinin kritik yarıçapı, gözeneğin kenar gerilimine, zarın yüzey gerilimine ve zar potansiyeline bağlıdır. Kritik gözenek yarıçapı için bir formül türetin. Membran potansiyeli yokluğunda kritik gözenek yarıçapını hesaplayın. Gözeneğin kenar geriliminin 10-11 N olduğunu, lipit çift katmanının yüzey geriliminin 0,3 mN/m olduğunu varsayalım.

6. Atmosferdeki molar oksijen konsantrasyonu Birlikte= 9 mol/m. Oksijen, böceklerin vücut yüzeyinden trakea adı verilen tüpler aracılığıyla içeriye doğru yayılır. Ortalama trakeanın uzunluğu yaklaşık olarak H= 2 mm ve kesit alanı S= 2∙10 -9 m2. Böceğin içindeki oksijen konsantrasyonunun ( İle) atmosferdeki oksijen konsantrasyonunun yarısı ise trakeadaki difüzyon akısını hesaplayın. Oksijen difüzyon katsayısı D= 10 -5 m2/sn.

7. Fosfolipid çift katmanı, biyolojik zarı bir kapasitöre benzetir. Membran maddesi dielektrik sabiti olan bir dielektriktir ε = 4. Membran yüzeyleri arasındaki potansiyel fark sen= 0,2 V kalınlıkta D= 10nm. 1 mm2'lik bir zarın elektrik kapasitansını ve içindeki elektrik alan kuvvetini hesaplayın.

8. Bir hücrenin yüzey alanı yaklaşık olarak eşittir S=5∙10 -10 m2. Membranın spesifik elektriksel kapasitesi (birim yüzey başına kapasite) Mahkeme= 10 -2 F/m2. Bu durumda hücreler arası potansiyel eşittir sen= 70mV. Şunları belirleyin: a) membran yüzeyindeki yük miktarı; b) bu yükü oluşturan tek değerlikli iyonların sayısı.

9. Eritrositin plazma zarındaki Na+ - K + - ATPaz enzimi altı döngüyü tamamladı. Ne kadar sodyum ve potasyum iyonu aktif olarak taşındı? Bir mol ATP'nin hidrolizine 33,6 kJ salınımı eşlik ediyorsa bu durumda ne kadar enerji tüketilirdi? Enerji birleştirme işleminin verimliliği %100 olarak kabul edilir.

8. Öğrencilerin bağımsız çalışması:

Antonov V.F. ve arkadaşlarının (§ 15.4.) ders kitabını kullanarak, zarın kalınlığını belirlemeye yönelik fiziksel yöntemleri öğrenin.

9. Antrenman seansının kronografı:

1. Organizasyon anı – 5 dk.

2. Konunun analizi – 50 dk.

3. Durumsal sorunları çözmek – 40 dk.

4. Mevcut bilgi kontrolü – 30 dk.

5. Dersin Özetlenmesi – 10 dk.

10. Derse yönelik eğitim literatürünün listesi:

1. Remizov A.N., Maksina A.G., Potapenko A.Ya. Tıbbi ve biyolojik fizik, M., Bustard, 2008, §§ 11.1, 11.2, 11.5, 11.6.

Lipozomlar bir bakıma hücrelerin prototipleridir. Hücre zarlarının doğal özelliklerini incelemek için bir model görevi görürler.

Lipozomlar tıpta doğrudan uygulama alanı bulmuştur. Örneğin, bir ilacı lipozomların içine yerleştirebilir ve onu, ilacı belirli organ ve dokulara iletmek için fosfolipid mikrokapsül olarak kullanabilirsiniz. Lipozomlar toksik değildir (doğru lipit seçimiyle), vücut tarafından tamamen emilir ve bazı biyolojik engellerin üstesinden gelebilir. Böylece bir lipozom içine alınan insülin, sindirim enzimlerinin etkisinden korunur. Şu anda, bu ilacın lipozomlar halinde oral yoldan uygulanması olasılığı araştırılmaktadır; bu, diyabet hastalarını sistematik enjeksiyon ihtiyacından kurtarabilir. Tümörlerin, enzim eksikliğinin ve aterosklerozun lipozomal tedavisine yönelik yöntemler geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Lipozomların içine alınmış bir ilacın hastalıklı bir organa veya hatta hastalıklı bir bölgeye (özellikle kalbin etkilenen bölgesine) hedefli olarak verilmesi olasılığı öğrenilmektedir.

Bunu yapmak için, hedef organın ilgili membran antijenine karşı bir antikor olan bir protein molekülü lipozoma bağlanır. Lipozomlar kan dolaşımı yoluyla organın tamamına taşınır ve hedef organın yakınına kadar orada kalır.

Lipozomal tedavinin cazip beklentilerine rağmen hala çözülmemiş birçok soru var. Evet

Cassock'la birlikte. 1. 12. Düz çift katmanlı membranın oluşumu

Düz iki katmanlı lipid membranlar (BLM'ler), başka bir model membran türüdür. Bu tür membranlar, sulu bir ortama daldırılmış bir plastik plaka (örneğin floroplastik) içindeki yaklaşık 1 mm çapındaki küçük deliklerden üretilir. Deliğe bir damla lipit çözeltisi (alkol, kloroform, heptan veya diğer çözücüler içinde) uygulanır. Çözücü çözeltiden suya yayılır ve delikte bir lipit filmi kalır. Bu tükürük, yaklaşık 6 nm kalınlığında bimoleküler bir katman oluşana kadar kendiliğinden incelir. Fazla çizgi, deliğin kenarlarında simit kenarı şeklinde toplanır (Şekil 1.12).

Düz lipid membranlar, lipozomlarla birlikte, membranın elektriksel özelliklerini, geçirgenliğini ve diğer bilimsel çalışmaları incelemek için model olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Model membranlar kullanılarak, bariyer fonksiyonları (örneğin, geçirgenliğin seçiciliği - su için iyi geçirgenlik ve iyonlar için zayıf geçirgenlik) dahil olmak üzere biyolojik zarların bir dizi işlevi öğretilir. Biyolojik taşıma, taşıyıcı moleküllerin model membrana eklenmesiyle simüle edilebilir.

SORULARI, GÖREVLERİ, ÖDEVLERİ KONTROL EDİN

1. Akson zarının hücre içi mikroelektrot tarafından ölçülmeyen spesifik elektriksel kapasitansının 0,5 mikrofarad/cm'ye eşit olduğu bulundu.Düz kapasitör formülünü kullanarak, zarın hidrofobik katmanının kalınlığını bir dielektrik sabiti ile tahmin edin 2.

2. Bir fosfolipid molekülünün yanal difüzyon sonucu 1 saniyede eritrosit zarı yüzeyinde kat ettiği mesafe nedir? Yanal difüzyon katsayısı 10 1e m"/s olarak alınır. Bir eritrositin çevresi ile karşılaştırın 8 mikron çapındadır.

3. Membran fosfolipitlerinin sıvı kristal durumdan jele faz geçişi sırasında çift tabakanın kalınlığı değişir. Membranın elektriksel kapasitansı nasıl kaybolur, membrandaki elektrik alan kuvveti nasıl değişir?

4. Döndürme etiketli fosfolipid molekülleri kullanılarak membran kalınlığı boyunca bir viskozite gradyanı belirlendi. Deneyi açıklayın. Viskozitenin daha yüksek olduğu yer: membranın yüzeyinde veya merkezinde

Nöronların ve eritrositlerin özel membranlarının genel özellikleri. Model lipid membranlar

1.5.Pratik derslerin konuları

“Ekonominin devlet düzenlemesi” disiplini için eğitimsel ve metodolojik kompleks

Genel mesleki eğitim disiplini için eğitimsel ve metodolojik kompleks “Biyoloji Öğretimi Teorisi ve Yöntemleri”, uzmanlık “050102 65 - Biyoloji”

Bibliyografik bağlantı

Eritrositlerin morfofonksiyonel özellikleri

Kırmızı kan hücresinin elektrik potansiyeli