Готовые билеты в PDF-формате, страница 6

Это один из главных компонентовплазматической мембраны клеток млекопитающих, в меньшем количестве можетприсутствовать также в митохондриях, мембранах комплекса Гольджи, ядерных мембранах.Особенно много его в нервной ткани.Характерной особенностью мембранных липидов является их амфифильность – наличие вмолекуле одновременно гидрофобных и гидрофильных участков.Амфифильностьхолестерола выражена слабо – циклическая структура и боковой радикалгидрофобны, и только гидроксильная группа гидрофильна.Фазовый переход.Фазовый переход – это переход липидов мембраны из кристаллического вжидкокристаллическое состояние.

Уменьшает длину жирной кислоты ( на 0,13 нм),отодвигает ее (на 0,15 нм) и увеличивает свободный объем липида (на 0,05 нм3),образуя «кинк»;Dk = 0,5v ( dL) 2Dk – коэффициент диффузии «кинка»; v - частота перескока «кинка»dL - шаг скачка «кинка»; при v = 1010 с-1D= 10 -5 см2 / сДоля жидкой фазы равнаα=mlml + m sБислойная липидная фаза биологических мембран соответствует смектическомужидкокристаллическому состоянию(молекулы параллельны друг другу и располагаютсяслоями). Жидкокристаллические структуры очень чувствительны кизменению температуры,давления, химического состава, электрическому полю.

Это определяет динамичностьлипидных бислойных мембран - изменение их структуры при различных, даже небольшихизменениях внешних условий или химического состава. При изменении условий веществоможет перейтив другое фазовое состояниеЛатеральная подвижность и флип-флоп переходы.Высокая подвижность липидных молекул обусловливает латеральную (боковую) диффузию.Латеральная диффузия – это хаотическое тепловое перемещение молекул липидов ибелков в плоскости мембраны.

При латеральной диффузии рядом расположенные молекулылипидов скачком меняются местами ивследствие таких последовательных перескоков из одного места в другое молекулаперемещается вдоль поверхности мембраны. Среднее квадратичное перемещение SKBмолекул при диффузии за время t можно оценить по формуле Эйнштейна: SKB=2√Dt. ЗнаяSKB, можно найти значение коэффициента латеральнойдиффузии D.

Перемещение молекул по поверхности мембраны клетки за время tопределено экспериментально методом флюоресцентных меток - флюоресцирующихмолекулярных групп. Флюоресцентные метки делают флюоресцирующими молекулы,движение которых по поверхности клетки можно изучать, например, исследуя подмикроскопом скорость расплывания по поверхности клетки флюоресцирующего пятна,созданного такими молекулами. Остроумный прием, используемый с целью определенияскорости перемещения флюоресцирующих молекул - фотообесцвечивание. В клетку вводятмолекулы,меченыефлюоресцентными метками, а затем небольшой участок клеточнойповерхности (несколько квадратных микрометров) облучают лазерным лучом. Поддействием лазерного излучения молекулы теряют способность флюоресцировать.

Измеряяскорость восстановления флюоресценции в обесцвеченной области по скорости уменьшениярадиуса обесцвеченного пятна, получают оценку скорости латеральной диффузии.Оказалось, что среднее квадратичное перемещение за секунду фосфолипидной молекулыпо поверхности мембраны эритроцита составило около 5 мкм, что сравнимо с размерамиклеток. Таким образом, за секунду молекула может обежать всю поверхность небольшойклетки.

Обнаруженное среднее квадратичное перемещение белковых молекул составилооколо 0,2мкм за секунду.Рассчитанные по формуле Эйнштейна коэффициенты латеральной диффузии для липидов D= 6 • 10-12 м2 / с, для белков D≈10-14 м2 / с.Частота перескоков (число перескоков в секунду) молекулы с одного места на другоевследствие латеральной диффузии может быть найдена по формуле: v=2√3 ,где f площадь, занимаемая одной молекулой на мембране.Для молекул фосфолипидов Djmn= 6 • 10-12 м2 / с, f ~ 7 • 10-19 м 2. Для этих значений частотаперескоков v = 3 • 107 с-1. Каждая молекула, таким образом, в среднем претерпевает десяткимиллионов перестановок в плоскости мембраны за секунду, то есть характерное времяодного перескока т= 10-7– 10-8с.Флип-флоп- это диффузия молекул мембранных фосфолипидов поперек мембраны.Скорость перескоков молекул с одной поверхности мембраны на другую (флип-флоп)определена методом спиновых меток в опытах на модельных липидных мембранах липосомахЧастьфосфолипидныхмолекул, изкоторыхформировалисьлипосомы, метилисьприсоединенными к ним спиновыми метками.

Липосомы подвергалисьвоздействию аскорбиновой кислоты, вследствие чего неспаренные электроны намолекулахпропадали: парамагнитные молекулы становились диамагнитными, что можнобыло обнаружить по уменьшению площадипод кривой спектра ЭПР.Сначала"нейтрализовались" неспаренные электроны молекул, расположенных на внешнихповерхностях липосом, что приводило к уменьшению числа неспаренных электронов в двараза. ЭПР затем определялся спин-метками на внутренних, не доступных действиюаскорбиновой кислоты поверхностях липосом. Однако площадь под спектрами ЭПРпродолжала понижаться, что свидетельствовало об уменьшении числа неспаренныхэлектро-нов. Это объяснялось перескоками меченных спин-метками молекул с внутреннейповерхности бислойной мембраны липосомына внешнюю - флип-флопом.

По скоростиуменьшения интенсивности сигнала ЭПР установлено, что половина меченых молекулпретерпевает флип-флоп примерно за 6,5 часов, поскольку примерно через это времяплощадь под кривой спектра ЭПР (а следовательно, число неспаренных электронов)уменьшалась в два раза. Таким образом, перескоки молекул с одной поверхности бислоя надругую (флип-флоп) совершаются значительно медленнее, чем перескоки при латеральнойдиффузии.

Среднее время, через которое фосфолипидная молекула совершает флип-флоп (Т≈1 час), в десятки миллиардов раз больше среднего времени, характерного для перескокамолекулы из одного места в соседнее в плоскости мембраны.Сочетание быстрой диффузиимолекул вдоль мембраны и очень медленной диффузии поперек мембраны имеет большоезначение для функционирования мембран, а именно для матричной функции мембраны.Благодаря затрудненному переходу поперек мембраны поддерживается упорядоченность вмолекулярной структуре мембраны, ее анизотропия, асимметрия (относительно плоскостимембраны) расположения липидных ибелковых молекул, определенная ориентация белковферментовпоперек мембраны.

Этоимеетбольшоезначение, например, длянаправленного переноса веществ через мембрану.2. Виды ионизирующих излучений. Общая физическая характеристика. Граница междуионизирующим и неионизирующим электромагнитным излучением.Ионизирующим излучением называют излучение, взаимодействие которого с веществомприводит к образованию положительно или отрицательно заряженных ионов.Ионизацияобычно происходит путем отрыва электрона с внешних электронных оболочек атома.Длябольшинства химических элементов, входящих в состав биологического материала, для ихионизации необходима энергия от 10 до 70 эВ.Ионизирующие излученияА)Корпускулярныеизлучения (β, α, Протонное излучение; Нейтронное;Электронное)β-излучение: возникает при β-распаде радионуклида.Нуклид – это разновидность атомов со строго определенным числом протонов и нейтроновв ядре.Радионуклид (т.е.

радиоактивный нуклид) – это нуклид, ядро которого нестабильно, т.е.распадается, превращаясь в ядро атома другого элемента. Различают β--излучение иβ+-излучение.При β--распаде испускаемый из ядра электрон e- (т.н. β--частица) возникает припревращении нейтрона в протон, что сопровождается образованием еще одной частицы —n → p + e − + ν~антинейтрино:Поэтому при β--распаде заряд атомного ядра (т.е. атомный номер) увеличивается на 1 ед.(Z' = Z + 1), а массовое число не изменяетсяПри β+-распаде испускаемый из ядра позитрон e+ (т.н. β+-частица) возникает припревращении протона в нейтрон, что сопровождается образованием еще одной частицы —p → n + e+ + νнейтрино:Поэтому при β+-распаде заряд атомного ядра (т.е.

атомный номер) уменьшается на 1 ед.(Z' = Z - 1), а массовое число не изменяетсяβ-Излучение характеризуется непрерывным энергетическим спектром: энергиииспускаемых β-частиц, а варьируют почти от 0 до некоторого максимального значенияEмакс.Это объясняется тем, что не вся энергия, высвобождающаяся при β-распаде достаетсяβ-частицам.При β--распаде высвобождающаяся энергия распределяется между электроном иантинейтрино, а при β+-распаде – между позитроном и нейтрино.

Максимальная энергия(Eмакс) β-частиц обычно лежит в диапазоне от 10 кэВ до 3 МэВ.α-излучениеα-Излучение представляет собой поток α-частиц, образующихся при α-распадерадионуклидов.α-Распад заключается в том, что из ядра радионуклида выбрасывается частица (называемаяα-частицей), которая состоит из двух протонов и двух нейтронов, т.е. представляет собойядро атома гелияПри α-распаде атомный номер уменьшается на 2 единицы (Z' = Z – 2),массовое число A — на 4 единицы (A' = A –4).