Митрохин В.Н. Электродинамические свойства материальных сред (2006), страница 20

Поэтому неполярные углеводородные цепи выталкиваются из воды –они гидрофобны.Молекулы, один конец которых гидрофилен, а другой гидрофобен, называются амфифильными. Такие молекулы, в частности молекулы мыла и липидов, чувствуют себя неуютно влюбой среде: она неприятна либо их «голове», либо «хвосту».Эти молекулы стремятся расположиться на границе двух фазтак, чтобы гидрофильная и гидрофобная части оказались в нужном окружении.112В водной среде амфифильные липидные молекулы стремятся(при встряхивании) объединиться в замкнутые двухслойные пузырьки диаметром около 10 нм. «Головы» молекул липидов направлены наружу и внутрь пузырька в водную среду, а «хвосты»,защищаясь от воды, оказываются внутри двойного слоя. Такие образованные в результате самосборки липидные двухслойные пузырьки и называются липосомами.Все естественные клеточные мембраны также образованыдвойными слоями амфифильных липидных молекул с «головами», обращенными к водным внешней и внутренней областям, и«хвостами», направленными внутрь слоя (рис.

10.8 а, б). Двойной слой мембраны состоит из различных молекул фосфолипидов, содержащих в головной части полярную фосфатную кислоту, к которой прикреплены две гидрофобных цепи жирных кислот (два «хвоста»). Цитоплазматические мембраны содержаттакже молекулы холестерола. Их дискообразная «голова» образована четырьмя связанными углеводородными кольцами,имеющими гидрофильные свойства.

К «голове» прикрепленагидрофобная цепь жирной кислоты. В плазматической мембранеэукариотов количество молекул фосфолипидов и холестеролапримерно равное.абРис. 10.8. Схематическое изображение:а – липидной молекулы; б – участка поперечного сечения двойного липидногослоя клеточной мембраны; 1 – голова молекулы; 2 – ее хвост113В липидную матрицу цитоплазматической мембраны включены также в небольшом количестве гликолипиды, образованныесоединением молекулы липида с полисахаридной цепью, котораявыступает во внешнюю область мембраны. Эти молекулы в значительной степени определяют индивидуальность клеток.Основными носителями всех специфических свойств клеточных мембран являются белковые молекулы, которые могут находиться либо на внешней, либо на внутренней поверхности мембраны, частично погружаясь в двойной липидный слой, либопронизывать мембрану насквозь.

Последние подразделяются надва типа согласно их виду внутри гидрофобной внутренней области мембраны. К первому типу относятся палочкообразныеальфа-спиральные белки с радикалами, направленными в наружную сторону от оси молекулы, ко второму – белки, имеющие вгидрофобной области мембраны глобулярную структуру.Белки с альфа-спиральной структурой играют роль рецепторовдля внеклеточных молекул и антител иммунной системы, позволяющих определять индивидуальность молекул. Эти белки передают информацию внутрь клетки. Они ответственны за свойстваузнавания, агрегации и адгезии клеток.Глобулярные белки в мембранах выполняют многие физиологические функции: синтез молекул АТФ, пассивный и активныйтранспорт ионов и атомных групп через мембрану и др.Таким образом, согласно современным представлениям клеточные мембраны – это жидкостно-мозаичные структуры, содержащие в замкнутом двойном слое липидных молекул двухмерныерастворы ориентированных поперек слоя белковых молекул, гликопротеинов, гликолипидов и полисахаридов.

Основу такой мозаичной структуры образует двойной слой липидных молекул с ионными и полярными группами атомов, лежащими на внешней ивнутренней поверхностях мембраны, соприкасаясь с водой.114ЗАКЛЮЧЕНИЕТаким образом, мы рассмотрели электродинамические свойства материальных сред самых различных типов. В основном речьшла об электромагнитных процессах внутри однородной материальной среды (без границ раздела). В ряде случаев, как, например,при рассмотрении процессов в проводниках, перколяционных иликиральных средах, мы говорили о глубине проникновения поля,нормальном и аномальном скин-эффектах и даже о коэффициентеотражения волн.

Здесь фактически подразумевалось наличие поверхности раздела сред и выполнение такого известного граничного условия, как непрерывность касательных составляющих векторов Е и Н на этой поверхности.Для решения реальных электродинамических задач требуютсяболее корректные микроскопические модели вещества, чем те, которые использовались в настоящем учебном пособии. Здесь мыприменяли самые элементарные модели с целью отразить лишьфизическую основу интересующих нас эффектов. Эти модели основаны на уравнениях, включающих полуфеноменологическиепараметры, такие, как частота колебаний в осцилляторной моделидиэлектрика, времена релаксации, длина свободного пробега электронов в проводнике и т.

д. В них как бы скрыта истинная квантовая природа рассматриваемого явления.При строгой постановке электродинамической задачи следуетвыводить соответствующее квантовое кинетическое уравнение,решение которого и дает в результате необходимое материальноеуравнение электродинамики. Однако использованное нами приближение оправдано не только тем, что учебное пособие рассчитано на определенный уровень подготовки читателя, но и тем, чтотакой подход позволяет сосредоточить внимание именно на электродинамических свойствах вещества, не загромождая его сложными деталями более адекватных и строгих моделей.115СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.

Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие длявузов / Неганов В.А., Осипов О.В., Раевский С.Б., Яровой Г.П.; Под ред.Неганова В.А. и Раевского С.Б. М.: Радио и связь, 2005. 648 с.2. Кугушев А.М., Голубева Н.С., Митрохин В.Н. Основы радиоэлектроники. Электродинамика и распространение радиоволн. Учеб.

пособиедля вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 368 с.3. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн:Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1992. 416 с.4. Ахиезер А.И., Ахиезер И.А. Электромагнетизм и электромагнитныеволны. М.: Высш. шк., 1985. 504 с.5. Туров Е.А. Материальные уравнения электродинамики. М.: Наука,1983. 155 с.6. Ландау Л.Д., Лифишц Е.М.

Электродинамика сплошных сред. М.:Наука, 1982. 623 с.7. Неганов В.А., Осипов О.В. Современное состояние электродинамики искусственных киральных сред (обзор) // Физика волновых процессови радиотехнические системы. 2005. Т.8, № 1. С.7–31.8. Электрофизические свойства перколяционных систем: Моногр./ А.С.

Антонов, В.М. Батенин, А.П. Виноградов и др.; Под ред. А.Н. Лагарькова. М.: ИВТАН, 1990. 120 с.9. Беляков В.А. Жидкие кристаллы. М.: Знание, 1986. 160 с.10. Шмидт В.В. Введение в физику сверхпрводников. М.: Наука,1982. 240 с.11. Лазерные материалы. Высокотемпературная сверхпроводимостьмагнитокерамических материалов / А.Б. Бельский, В.В. Ковалев, В.Г.

Ковалев и др.; Под ред. М.А. Савченко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,2004. 277 с.12. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов: Учеб. пособиедля вузов. М.: Энергоиздат, 1982. 320 с.13. Мишин Д.Д. Магнитные материалы: Учеб. пособие. М.: Высш.шк., 1981. 335 с.14. Струков Б.А. Сегнетоэлектричество. М.: Наука, 1979.

96 с.15. Беркинблит М.Б., Глаголева Е.Г. Электричество в живых организмах. М.: Наука, 1988. 288 с.16. Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. М.: Наука, 1986. 144 с.11617. Рубин А.Б. Биофизика: Учеб.: В 2 т. М.: Изд-во Моск. ун-та; Наука, 2004. Т. 1: Теоретическая биофизика. 448 с.; Т. 2: Биофизика клеточных процессов. 469 с.18. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Общая биология: Учеб.

М.: Высш.шк., 2004. 317 с.19. Ремизов А.Н., Максина А.Г., Потапенко А.Я. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для вузов. М.: Дрофа, 2004. 560 с.20. Scott A.C. The electrophysics of nerve fiber // Rev. of Modern Physics1975. V.47, № 2. Р. 285–359.21. Взаимодействие физических полей с живым веществом: Моногр./ Е.И. Нефедов, А.А.

Протопопов, А.Н. Семенцов, А.А. Яшин; Под общ.ред. А.А. Хадарцева. Тула: Изд-во Тульского гос. ун., 1995. 179 с.22. Нефедов Е.И., Субботина Т.И., Яшин А.А. Современная биоинформатика. М.: Горячая линия-Телеком, 2005. 272 с.23. Майкельсон С.М. Биологические эффекты СВЧ-излучения: Обзор//ТИИЭР.

1998. Т. 68, № 16. С. 4–60.24. Исмаилов Э.Ш. Биофизическое действие СВЧ-излучений. М.:Энергоатомиздат, 1987. 144 с.25. Низкоинтенсивные СВЧ-технологии (проблемы и реализации)/ Г.А. Морозова, О.Г. Морозова, Ю.Е. Седельникова и др. // Антенны.2003. № 07-08 (74-75). С. 3–112.26. Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В. Особенности медикобиологического применения миллиметровых волн. М.: ИРЭ РАН, 1994. 164 с.27. Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В.