სისხლი და ერითროციტები. ჩვენ ვაგრძელებთ სისხლის შესახებ მასალების გამოქვეყნებას.
რას ჰგავს ერითროციტი? სისხლძარღვში ნორმალურ ფიზიოლოგიურ პირობებში ერითროციტებს აქვთ ორმხრივი ჩაზნექილი ფორმა, კიდეების გასწვრივ ერთგვაროვანი გასქელება და ცენტრალური მსუბუქი ნაწილით - პელორი.
სინათლის ოპტიკურ კვლევაში მჟავე საღებავებით რუტინულად შეღებილ ნორმალურ ერითროციტს აქვს დისკის ფორმა 6,9-7,7 დიამეტრით და 9,0 მიკრონიმდე. ზომის მიხედვით, ერითროციტები იყოფა მიკრო და მაკროციტებად, მაგრამ მათი უმეტესობა წარმოდგენილია ნორმოციტებით/დისკოციტებით.
ერითროციტების მორფოფუნქციური თვისებები
ერითროციტი არის ბირთვისგან თავისუფალი ორმხრივ ჩაზნექილი უჯრედი, რომლის საშუალო მოცულობაა 90.0 μm 3 და ფართობი 142 μm 2. მისი უდიდესი სისქეა 2,4 მკმ, მინიმალური 1 მკმ.
გამხმარ პრეპარატში ერითროციტის საშუალო ზომაა 7,55 მკმ; მისი მშრალი ნივთიერების 95% მოდის რკინის შემცველ ცილოვან ჰემოგლობინზე და მხოლოდ 5% - სხვა ნივთიერებების (სხვა ცილები და ლიპიდები) წილზე. ასეთი უჯრედები წარმოადგენს ჯანსაღი ადამიანის ერითროციტების აბსოლუტურ უმრავლესობას - 85%-ზე მეტს.
ერითროციტების ჩანასახის ბირთვული ფორმები ადვილად განასხვავებენ ლეიკოციტების სერიის უჯრედების უმეტესობას მათ ციტოპლაზმაში გრანულების არარსებობით (შეცდომები შესაძლებელია მხოლოდ ბლასტური უჯრედების იდენტიფიცირებისას). ერითრობლასტებს ახასიათებთ უფრო მარცვლოვანი და მკვრივი ბირთვული ქრომატინი.
ერითროციტების დისკის ცენტრალური ღრუ (პლორა) შეადგენს მისი ზედაპირის 35-დან 55%-მდე, ხოლო ჯვარედინი მონაკვეთზე ერითროციტს აქვს დონატის ფორმა, რაც, ერთი მხრივ, უზრუნველყოფს ჰემოგლობინის შენარჩუნებას და მეორეს მხრივ, საშუალებას აძლევს ერითროციტს გაიაროს ყველაზე თხელი კაპილარებშიც კი. ერითროციტების სტრუქტურის ამჟამად ხელმისაწვდომი მოდელები შეესაბამება ამ უჯრედის სპეციფიკური თვისებების კონცეფციას, განსაკუთრებით მისი მემბრანის, რომელიც, მიუხედავად მისი მგრძნობელობისა დეფორმაციის წნევის მიმართ, უზრუნველყოფს მდგრადობას დახრის მიმართ და მთლიანი ზედაპირის ზრდას.
ლიტერატურული მონაცემები მიუთითებს, რომ ერითროციტების მემბრანის ზომა და დეფორმაციულობა მათი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია, რაც დაკავშირებულია ამ უჯრედების ნორმალურ ფუნქციონირებასთან, მათ შორის მაღალი მიგრაციის უნართან, მეტაბოლურ პროცესებში მონაწილეობასთან (პირველ რიგში ჟანგბადის გაცვლაში).
ერითროციტების მიკროელასტომეტრიული თვისებების ცვლილება და დისკოციტების სხვა მორფოლოგიურ ფორმებად „ტრანსფორმაცია“ შეიძლება გამოწვეული იყოს სხვადასხვა აგენტებით. ამრიგად, ზედაპირული გამონაყარის გამოჩენა იწვევს მემბრანის ელასტიურობის დაქვეითებას, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს საპირისპირო ძალებით, რომლებიც წარმოიქმნება ერითროციტების დეფორმაციის პროცესში; დეფორმაცია იზრდება უჯრედებში ატფ-ის კონცენტრაციის შემცირებით.
თუ უჯრედის მემბრანის მთლიანობა ირღვევა, მაშინ ერითროციტი კარგავს თავის დამახასიათებელ ფორმას და გადაიქცევა სფეროპლასტად, რომელიც, თავის მხრივ, ჰემოლიზდება. ერითროციტების მემბრანის (დისკოციტის) აგებულება მთლიანობაში ერთნაირია; და მიუხედავად იმისა, რომ დეპრესიები და გამობურცვები შეიძლება მოხდეს მის სხვადასხვა ნაწილებში, უჯრედშიდა ან უჯრედგარე წნევის ცვლილებები ± 15% გავრცელებით არ იწვევს მთლიანი უჯრედის ნაოჭებს, რადგან მას აქვს "ანტიდეფორმირებულობის" მნიშვნელოვანი ზღვარი. . ერითროციტების მემბრანას აქვს საკმარისი ელასტიურობა, რათა გაუძლოს სხვადასხვა ფაქტორების გავლენას, რომლებიც ხდება ერითროციტების სისხლის მიმოქცევის დროს.
ერითროციტების მემბრანის შემადგენლობაში შედის: ფოსფოლიპიდები (36,3%), სფინგომიელინები (29,6%), ქოლესტერინი (22,2%) და გლიკოლიპიდები (11,9%). პირველი ორი ელემენტი არის ამფიფილური მოლეკულები წყალში, რომლებიც ქმნიან დამახასიათებელ ლიპიდურ ორ ფენას, რომელიც ასევე გაჟღენთილია ერითროციტის შიგნით მის ციტოჩონჩხთან დაკავშირებული ცილოვანი მოლეკულებით.
მემბრანის ლიპიდები თხევად მდგომარეობაშია, აქვთ დაბალი სიბლანტე (მხოლოდ 10-100-ჯერ მეტი სიბლანტე წყალზე). ლიპიდები, სიალიუმის მჟავა, ანტიგენური ოლიგოსაქარიდები, ადსორბირებული ცილები განლაგებულია მემბრანის გარე ზედაპირზე; მემბრანის შიდა ზედაპირი წარმოდგენილია გლიკოლიზური ფერმენტებით, ნატრიუმი და კალციუმი, ატფ-აზა, გლიკოპროტეინები და ჰემოგლობინი.
მემბრანის ორმაგი ლიპიდური ფენა ასრულებს სამ ფუნქციას: იონებისა და მოლეკულების ბარიერის ფუნქციას, რეცეპტორების და ფერმენტების ფუნქციონირების სტრუქტურულ საფუძველს (ცილები, გლიკოპროტეინები, გლიკოლიპიდები) და მექანიკური. სპეციალიზებული, რესპირატორული ფუნქციის - ჟანგბადის ან ნახშირორჟანგის გადაცემის განხორციელებისას მთავარ როლს ასრულებენ ლიპიდურ ორშრეში „ჩანერგილი“ მემბრანის ცილები. მომწიფებულ ერითროციტებს არ შეუძლიათ ნუკლეინის მჟავების და ჰემოგლობინის სინთეზირება; მათ ახასიათებთ მეტაბოლიზმის დაბალი დონე, რაც უზრუნველყოფს ამ უჯრედების სიცოცხლის საკმარისად ხანგრძლივ პერიოდს (120 დღე).
ერითროციტების ასაკთან ერთად მცირდება მისი ზედაპირის ფართობი, ხოლო ჰემოგლობინის შემცველობა უცვლელი რჩება. დადგენილია, რომ „მომწიფებულ“ ასაკში ერითროციტები დიდხანს ინარჩუნებენ მუდმივ ქიმიურ შემადგენლობას, მაგრამ უჯრედების დაბერებისას მათში ქიმიური ნივთიერებების შემცველობა თანდათან მცირდება. ერითროციტების ციტოჩონჩხი იქმნება და კონტროლდება ცილების მრავალგენური და მემბრანებთან ასოცირებული "ოჯახებით", რომლებიც აწყობენ სპეციალიზებულ მემბრანულ დომენებს, რომლებიც ინარჩუნებენ ამ უაღრესად სპეციალიზებული უჯრედის ფუნქციას და ფორმას.
ერითროციტების ელექტრული პოტენციალი
ერითროციტების მემბრანა შეიცავს 50% პროტეინს, 45% ლიპიდებს და 10% ნახშირწყლებს. ხელუხლებელი უჯრედების ზედაპირზე მუხტების „ქსელის“ განაწილებას განსაზღვრავს გლიკოპროტეინი, რომელიც შეიცავს სიალიუმის (ნეიტრამული) მჟავას, რომელიც განსაზღვრავს უჯრედის ზედაპირული უარყოფითი მუხტის 62%-მდე.
ითვლება, რომ თითოეული ელექტრული მუხტი შეესაბამება ამ მჟავის 1 მოლეკულას. ერითროციტის ზედაპირის მიერ სიალიუმის მჟავის დაკარგვა იწვევს მისი ელექტროფორეზული მობილობის (EPM) დაქვეითებას და კათიონის ტრანსპორტის ჩახშობას. შესაბამისად, უჯრედის ზედაპირზე ჩნდება კათიონური და ანიონური ჯგუფებით განსაზღვრული მუხტების „მოზაიკა“, რომელთა თანაფარდობა განსაზღვრავს ერითროციტების მთლიან ელექტრულ მუხტს.
ჰომეოსტაზის ოპტიმალური მდგომარეობის შესანარჩუნებლად სისხლის უჯრედებს უნდა ჰქონდეთ სტაბილური მუხტი. EFP-ის მაღალი სტაბილურობა უზრუნველყოფილია მისი რეგულირების დახვეწილი მექანიზმით - ერითროციტების მემბრანებში ლიპიდური პეროქსიდაციის (LPO) პროცესების ბალანსი და ანტიოქსიდანტური სისტემის დამცავი ეფექტი.
ემპირიულად დადგინდა, რომ ანტისხეულების რეცეპტორები განლაგებულია ერითროციტების მემბრანაზე და მათი მცირე რაოდენობის არსებობაც კი ზედაპირზე შეიძლება დაარღვიოს ორგანიზმში ნორმალური ფიზიოლოგიური ფუნქციები და შეცვალოს ერითროციტების EFP. ამან შესაძლოა გავლენა მოახდინოს ამ უკანასკნელის ჰემოგლობინის დონეზე, ვინაიდან ჰემოგლობინისა და EFP-ის შემცველობა მკაცრად კოორდინირებულია.
გასათვალისწინებელია ისიც, რომ სხეულზე უარყოფითი ფაქტორების ექსტრემალური გავლენის ქვეშ, ლიპიდური პეროქსიდაციის პროდუქტები გავლენას ახდენს ერითროციტების ელექტროკინეტიკური თვისებებზე. თავის მხრივ, ეს აისახება მათ გარსებში პეროქსიდის პროცესების სიჩქარეზე.
მსგავსი დამუხტული ერითროციტების უჯრედების ელექტროსტატიკური მოგერიების (ჩიჟევსკის მიხედვით „გავრცელების“ წყალობით, ეს უკანასკნელი თავისუფლად მოძრაობს სისხლძარღვებში და ასრულებენ ჟანგბადის ტრანსპორტირების ფუნქციას. ამიტომ, მუხტის სტაბილურობის დარღვევა შეიძლება ჩაითვალოს ორგანიზმში პათოლოგიური ცვლილებების განუყოფელ ინდიკატორად.
1.5 პრაქტიკული მეცადინეობის თემები
ნაწილი 1. მემბრანის ბიოფიზიკა
1. 1. ბიოლოგიური გარსები. სტრუქტურა, თვისებები.
აქსონის მემბრანის სპეციფიკური ელექტრული ტევადობა, რომელიც იზომება უჯრედშიდა მიკროელექტროდით, აღმოჩნდა 0,5 მიკროფარად/სმ2. ბრტყელი კონდენსატორის ფორმულის გამოყენებით შეაფასეთ მემბრანის ჰიდროფობიური ფენის სისქე დიელექტრიკული მუდმივით 2.
რა მანძილია ერითროციტების მემბრანის ზედაპირზე, რომელსაც ფოსფოლიპიდური მოლეკულა გადის 1 წამში ლატერალური დიფუზიის შედეგად? გვერდითი დიფუზიის კოეფიციენტი აღებულია 10 -12 მ 2/წმ. შეადარეთ 8 მიკრონი დიამეტრის ერითროციტის გარშემოწერილობა.
მემბრანული ფოსფოლიპიდების თხევადკრისტალური მდგომარეობიდან გელში გადასვლის ფაზაში იცვლება ორშრის სისქე. როგორ შეიცვლება ამ შემთხვევაში მემბრანის ელექტრული ტევადობა? როგორ შეიცვლება ელექტრული ველის სიძლიერე მემბრანაში?
სპინით მარკირებული ფოსფოლიპიდური მოლეკულების დახმარებით დადგინდა სიბლანტის გრადიენტი მემბრანის სისქეზე. აღწერეთ ყოფილი ექსპერიმენტი. სად არის უფრო მაღალი სიბლანტე: მემბრანის ზედაპირზე თუ მის ცენტრში?
1.1.1. ბიოლოგიური მემბრანის სისქე:
10 A, 3. OD μm
10 ნმ 4. 10 მკმ
1.1.2. ბიოლოგიური მემბრანის თხევადი მოზაიკის მოდელი მოიცავს:
ცილის ფენა, პოლისაქარიდები და ზედაპირული ლიპიდები
ლიპიდური მონოფენა და ქოლესტერინი
ლიპიდური ორშერი, ცილები, მიკროფილამენტები
ლიპიდური ორშრე
1.1.3. ბიოლოგიური მემბრანის ლიპიდური ნაწილი შემდეგ ფიზიკურ მდგომარეობაშია:
თხევადი ამორფული
მყარი კრისტალური
მყარი ამორფული
თხევადი კრისტალი
1.1.4. აქსონის მემბრანის სპეციფიკური ელექტრული ტევადობა:
1.1.5. ფოსფოლიპიდური მოლეკულის ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეში გადატანის დამახასიათებელი დრო მათი დიფუზიის დროს:
1.1.6. მემბრანების ლიპიდური ორშრის ფაზურ გადასვლას თხევადკრისტალური მდგომარეობიდან გელში თან ახლავს:
მემბრანის გათხელება
მემბრანის სისქე არ იცვლება
მემბრანის გასქელება
1.2. ნივთიერებების ტრანსპორტირება ბიოლოგიურ მემბრანებში.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
1. რა პარამეტრებზეა დამოკიდებული მემბრანაში ლიპიდური ფორის კრიტიკული რადიუსი?
2. გამოთვალეთ ფორების კრიტიკული რადიუსი მემბრანის პოტენციალის არარსებობის შემთხვევაში. აიღეთ ფორის კიდეების დაჭიმულობა 10 -11 N, ლიპიდური ორშრის ზედაპირული დაძაბულობა 0,3 მნ/მ.
3. როგორ შეიცვლება კაოიუმის იონების გაადვილებული დიფუზია ვალინომიცინის მოლეკულის მონაწილეობით მემბრანული ლიპიდების თხევადკრისტალური მდგომარეობიდან გელში გადასვლის შემდეგ?
4. უჯრედშიდა მიკროელექტროდით გაზომილი აქსონის მემბრანის სპეციფიკური ელექტრული ტევადობა აღმოჩნდა 0,5 მიკროფარად/სმ2. ბრტყელი კონდენსატორის ფორმულის გამოყენებით შეაფასეთ მემბრანის ჰიდროფობიური ფენის სისქე დიელექტრიკული მუდმივით 2.
მოდელის მონიტორინგის ტესტები
1.2.1. იონის ტრანსპორტირება ხდება მიმართულებით:
1.2.2. არაელექტროლიტების დიფუზიის განტოლება (ფიკა) იწერება:
2.3. ვალინომიცინის მოლეკულა მემბრანაში გადადის:
1.2.4. მატერიის გადაცემა გაადვილებული დიფუზიის დროს შედარებულია მარტივ დიფუზიასთან:
უფრო ნელი
1.3. ბიოელექტრული პოტენციალი.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
იონების რომელი ტრანსპორტი ქმნის მემბრანის პოტენციალის განსხვავებას: პასიური თუ აქტიური?
რომელია უფრო დიდი: ელექტრული სიგნალის გავრცელების სიჩქარე საზღვაო ტელეგრაფის სადენების გასწვრივ თუ ნერვული იმპულსის გავრცელების სიჩქარე აქსონის მემბრანის გასწვრივ? რატომ?
ახსენით შხამის ტეტრო-დოტოქსინის და ადგილობრივი საანესთეზიო ტეტრაეთილამონიუმის მოქმედების ბიოფიზიკური მექანიზმი.
როგორ კორელაციაშია კალმარის აქსონის მემბრანის გამტარიანობა სხვადასხვა იონებისთვის მოსვენების დროს და აგზნების დროს?
როგორ შეიცვლება მოქმედების პოტენციალის გრაფიკის ფორმა, თუ შევცვლით ქიმიურ შემადგენლობას აქსონის შიგნით და გარეთ: აქსო-პლაზმა იცვლება უჯრედგარე სითხით, ხოლო უჯრედგარე სითხე - აქსოპლაზმით?
როგორია ელექტრული ველის სიძლიერე მემბრანაზე მოსვენებულ მდგომარეობაში, თუ კალიუმის იონების კონცენტრაცია უჯრედის შიგნით არის 125 მმოლ/ლ, გარეთ - 2,5 მმოლ/ლ, ხოლო მემბრანის სისქე 8 ნმ?
(პასუხი: 1.3 * 10 7 ვ / მ.)
7. გამოთვალეთ მოქმედების პოტენციალის ამპლიტუდა, თუ კონ-
კალიუმის და ნატრიუმის კონცენტრაცია აგზნებადი ქსოვილის უჯრედში
არც შესაბამისად: 125 მმოლ/ლ, 1,5 მმოლ/ლ და გარეთ
2,5 მმოლ/ლ და 125 მმოლ/ლ.(პასუხი: 160 მვ.)
მოდელის მონიტორინგის ტესტები
1.3.1 მემბრანის პოტენციალი f m ეწოდება:
1.3.2. გამოყენებული უჯრედშიდა ელექტროდის წვერის დიამეტრი ამისთვისმემბრანის პოტენციალის გაზომვები:
უჯრედის ზომის შესაბამისი
უჯრედზე ბევრად პატარა
ბევრად უფრო დიდი უჯრედები
1.4. მოქმედების პოტენციალის წარმოქმნის მექანიზმი.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
1. შესაძლებელია თუ არა აგზნებადი უჯრედის მემბრანაზე მიმდინარე პროცესი, რომელშიც ერთდროულად მიედინება სხვადასხვა იონების ნაკადი ერთი და იგივე მუხტის ნიშნით?
2. რას ნიშნავს გამოთქმა
კარდიომიოციტების მოქმედების პოტენციალის II ფაზაზე?
3. რა არის მიზეზი, რომ არხში დენი დისკრეტულია, ხოლო მემბრანის გავლით - უწყვეტი, შეუფერხებლად ცვალებადი?
მოდელის მონიტორინგის ტესტები
1.4.1. აქსონის აგზნების დროს დეპოლარიზაციის ფაზაში Na + იონების ნაკადები მიმართულია:
1. ჯოჯოხეთი 2. ბდ 3. ჯოჯოხეთი 4. 5-ში. აგ
1. 4.2. აქსონის რეპოლარიზაციის ფაზაში იონური ნაკადები მიმართულია:
1.ad 2.bd 3.be 4.d
4.3. კარდიომიოციტების მოქმედების პოტენციალის ხანგრძლივობა აქსონის მოქმედების პოტენციალთან შედარებით
1. 2-ზე მეტი. 3-ზე ნაკლები. ტოლი
4.4. კარდიომიოციტებში პლატო ფაზა განისაზღვრება იონური ნაკადებით:
1. ანტონოვი ვ.ფ. მემბრანების ბიოფიზიკა // სოროვსკის საგანმანათლებლო ჟურნალი. - 1997. - T. - 6. S. 1-15.
2. ანტონოვი V.F., Smirnova E.Yu., შევჩენკო E.V.ლიპიდური მემბრანები ფაზური გარდაქმნების დროს. - მ.: ნაუკა, 1992. - ს. 125.
3. კლენჩინი V.A.ბიოლოგიური გარსები. - 1993. - T. 10. -S. 5-19.
4. ჩიზმაჯაევი იუ.ა., არაკელიანი ვ.ბ., პასტუშენკო ვ.ფ.მემბრანების ბიოფიზიკა. - M.: Nauka, 1981. - S. 207-229.
5. კოტეკ ა., იანაჩეკ კ.მემბრანული ტრანსპორტი. მ.: მირი, 1980 წ.
6. ლაითფუტი ე.სატრანსპორტო ფენომენები ცოცხალ სისტემებში. მ.: 1977 წ.
7. რუბინ ა.ბ.ბიოფიზიკა. მ.: უმაღლესი. შკ., 1987 წ.
8. ბიოლოგიური გარსები: კოლექცია / ქვეშ. რედ. დ.ს.პარსონსი. მოსკოვი: ატომიზდატი, 1978 წ.
9. მემბრანა: იონური არხები: სატ. Ხელოვნება. მ.: მირი, 1981 წ.
10. Hills B.V.შატ. მემბრანა: იონური არხები. მ.: მირი, 1981 წ.
11. გულის ფიზიოლოგია და პათოფიზიოლოგია. ქვეშ. რედ. ნ.სპერელაკისი: მ.: მედიცინა, 1998 წ.
12. ადამიანის ფიზიოლოგია. ქვეშ. რედ. Schmidt R. And Tevs G. T. 1. M .: Mir, 1996 წ.
ნაწილი 2. უჯრედებისა და ორგანოების ბიოფიზიკა
2. 1. ორგანოების ელექტრული აქტივობა.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
1. როგორია ეკვივალენტური გენერატორის პრინციპი? მიეცით ამ პრინციპის გამოყენების მაგალითები.
2. რატომ არის ელექტროკარდიოგრაფიის ინვერსიული პრობლემა დიაგნოსტიკური ამოცანა და არა პირდაპირი?
3. როგორია ადამიანის სხეულის ზედაპირზე ელექტრული პოტენციალების რუკის ფორმირების მექანიზმი?
4. რატომ არის საჭირო ეკგ-ს მინიმუმ 3 ჩანაწერის ჩაწერა და არა, მაგალითად, ერთი?
მოდელის მონიტორინგის ტესტები
2.1.1. ეკგ-ს მოდელირებისას ვარაუდობენ, რომ დიპოლების მიმდებარე გარემო
ა. ერთგვაროვანი a, ჰეტეროგენული
ბ. იზოტროპული b", ანიზოტროპული
in. შეზღუდული", უსასრულო
1. abc 2. a"b"c" 3.ab"c 4.abc"
2.1.2. რა არის გულის ინტეგრალური ელექტრული ვექტორის სიდიდისა და მიმართულების ცვლილებები მისი მუშაობის ციკლის განმავლობაში?
გულის პარკუჭების შეკუმშვა
გულის სხვადასხვა სტრუქტურის აგზნების ტალღის თანმიმდევრული დაფარვა
კარდიომიოციტების მეტაბოლური აქტივობა
ატრიოვენტრიკულურ კვანძში ტალღის სიჩქარის შენელება
2.1.3. რატომ არ არის ერთი და იგივე ეკგ კბილების ამპლიტუდა სხვადასხვა გამოყვანებში ერთდროულად?
სხვადასხვა მიმყვანებისთვის, ინტეგრალური ელექტრული ვექტორის მნიშვნელობა E _
სხვადასხვა მიდიებში E ვექტორის ბრუნვა განსხვავებულია
ვექტორის E პროგნოზები სხვადასხვა მილებზე არ არის ერთნაირი
თითოეულ ტყვიას აქვს თავისი ვექტორი E
2.1.4. E გულის ინტეგრალური ელექტრული ვექტორი აღწერს P, QRS, T მარყუჟებს:
1.ჰორიზონტალური
2.მკერდის ზედაპირის სიბრტყეში
Z.მოცულობის სივრცეში XYZ
4. მარჯვენა, მარცხენა ხელის და მარცხენა ფეხის წერტილების დამაკავშირებელ სიბრტყეში
2.1.5 დაფიქსირებული პოტენციური განსხვავებები
1. ag 2. იყოს 3. vg 4. dv
2.2. ავტოტალღური პროცესები აქტიურ მედიაში.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
რა არის ფუნდამენტური განსხვავება ავტოტალღებს შორის აქტიურ მედიასა და მექანიკურ ტალღებს შორის ელასტიურ მედიაში?
რატომ ვრცელდება ავტოტალღა აქტიურ გარემოში დემპირების გარეშე?
შეინიშნება თუ არა ავტოტალღების ჩარევა აქტიურ მედიაში?
რაზეა დამოკიდებული ავტოტალღის პარამეტრები აქტიურ გარემოში?
მიოკარდიუმის რეგიონის უჯრედების ზღვრული პოტენციალი არის - 30 მვ. ამ ზონაში უჯრედების ტრანსმემბრანული პოტენციალი დროის გარკვეულ მომენტში 40 მვ-ს აღწევდა. შეიძლება თუ არა აგზნების ტალღის გადაცემა მიოკარდიუმის ამ ზონაში?
მოდელის მონიტორინგის ტესტები
2.2.1. აგზნების ტალღა (ავტოტალღა), რომელიც ვრცელდება აქტიურ გარემოში (მაგალითად, მიოკარდიუმის სტრუქტურის მეშვეობით), არ იშლება:
ენერგიის გადაცემით ერთი უჯრედიდან მეორეში
აღმოაჩენს თითოეული უჯრედის მიერ შენახული ენერგიის გამოყოფას
მიოკარდიუმის შეკუმშვის მექანიკური ენერგიის გადაცემის შედეგად
ელექტრული ველის ენერგიის გამოყენების შედეგად
2.2.2 აგზნების ტალღის სიგრძე აქტიურ გარემოში დამოკიდებულია:
ა. კარდიომიოციტის მოქმედების პოტენციალის ამპლიტუდები
ბ. მიოკარდიუმში ტალღის გავრცელების სიჩქარეზე
in. კარდიოსტიმულატორის პულსის სიხშირეზე
ზ.აღგზნებულის ცეცხლგამძლე პერიოდის ხანგრძლივობიდან
უჯრედები1. აბ 2. ბგ 3. გგ 4. აგ
2.2.3 X ხანგრძლივობის ავტოტალღის (ხელახალი შესვლა) ცირკულაცია რგოლში პერიმეტრით / შეიძლება მოხდეს იმ პირობით:
2.2.4. თუ არაჰომოგენურ აქტიურ გარემოში არის ზონები ცეცხლგამძლეობით R 1 და R 2 (R 2 > R:) და კარდიოსტიმულატორიდან იმპულსები მოჰყვება პერიოდს T, მაშინ რიტმის ტრანსფორმაცია შეიძლება მოხდეს იმ პირობით:
1. ტ
R 1 3.T = R 2 -R 1 2.3. კუნთების შეკუმშვის ბიოფიზიკა.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
რატომ აქვს იზომეტრულ შეკუმშვას დამოკიდებულების განსხვავებული ფორმა F(t) სხვადასხვა საწყისი კუნთების სიგრძეზე?
შესაძლებელია თუ არა კუნთის მაქსიმალური დატვირთვის დადგენა V(P) Hill მრუდით?
იზრდება თუ არა კუნთების შეკუმშვის ეფექტურობა ამ კუნთის მიერ სითბოს წარმოქმნის გაზრდით?
რა განსხვავებაა ელექტრომექანიკურ შეერთებას შორის კარდიომიოციტებსა და ჩონჩხის კუნთებში?
მოდელის მონიტორინგის ტესტები
2.3.1. კუნთების შეკუმშვის დროს:
ა. აქტინის ძაფები სრიალებს სარკომერში მიოზინის გასწვრივ
ბ. მიოზინი ზამბარასავით იკუმშება
in. ხიდები მიმაგრებულია აქტინის აქტიურ უბნებზე
დ) ხიდები ღია
1. ავ 2. ბგ 3. ბვ 4. აგ
2.3.2. კუნთის მიერ წარმოქმნილი შეკუმშვის ძალა განისაზღვრება:
1. აქტიური ძაფის სიგრძე
ერთი ხიდის მიერ წარმოქმნილი ძალის 2 ცვლილება
ერთდროულად დახურული ხიდების რაოდენობა
მიოზინის ძაფის ელასტიურობა
2.3.3. ერთი კუნთის შეკუმშვის v სიჩქარის დამოკიდებულება P დატვირთვაზე აქვს ფორმა:
2.3.4 ელექტრომექანიკური შეერთება განისაზღვრება მოვლენების შემდეგი ჯაჭვით:
ა. Ca 2+ იონების გამოყოფა მიოფიბრილებზე
ბ. უჯრედის მემბრანის აგზნება
in. Ca 2+ იონების აქტიური ტრანსპორტირება სარკოპლაზმურ რეტიკულუმში
დ) აქტინის აქტიურ ცენტრებთან ხიდების დახურვა
ე. აქტინის სრიალება სარკომერში
1. ადამიანის ფიზიოლოგია. T. 2. M.: Mir, 1996 წ.
2. ვასილიევი V.A., Romanovsky Yu.N., Yakhno V.G.ავტოტალღური პროცესები. მოსკოვი: ნაუკა, 1987 წ.
3.ივანიცკი გ.რ., კრინსკი ვ.ი., სელკოვი ე.ე.უჯრედის მათემატიკური ბიოფიზიკა. მოსკოვი: ნაუკა, 1978 წ.
4. ჩერნიშ ა.მ.გულის კუნთის არაჰომოგენურობის ბიომექანიკა. მოსკოვი: ნაუკა, 1993 წ.
5. ბენდოლ ჯ.კუნთები, მოლეკულები და მოძრაობა. მ.: მირი, 1989 წ.
ნაწილი 3. კომპლექსური სისტემების ბიოფიზიკა
3.1. ბიოფიზიკური პროცესების მოდელირება.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
ინექციის შემდეგ რამდენ ხანში დარჩება სისხლში პრეპარატის საწყისი მასის 10%, თუ გამოყოფის მუდმივი k = 0,3 (1/სთ)?
ორი განსხვავებული წამლის გამოყოფის მუდმივები განსხვავდება ორჯერ. ამ ორი შემთხვევისთვის დახატეთ სისხლში პრეპარატის მასის ცვლილებების თვისობრივი გრაფიკები ინექციების დროს. რამდენჯერ განსხვავდება ექსკრეციის სიჩქარე t = O-ზე?
გარკვეული პერიოდის შემდეგ, რაც პაციენტს ჩაუტარეს წვეთოვანი (როდესაც წამლის კონცენტრაცია მიაღწია სტაციონარულ დონეს), მას გაუკეთეს ინექცია. დახაზეთ წამლის მასის ცვლილების თვისებრივი გრაფიკი დროთა განმავლობაში.
მოდელის მონიტორინგის ტესტები
3.1.1. მტაცებელი-მტაცებლის მოდელი აჩვენებს, რომ მტაცებლებისა და მტაცებლების პოპულაციები ასრულებენ ჰარმონიულ რხევებს. ამ რხევების სიხშირეები და ფაზები ერთნაირია?
ა. სიხშირეები იგივეა. ფაზები იგივეა
ბ. სიხშირეები განსხვავებულია დ. ფაზები განსხვავებულია
1. ავ 2. ბვ 3. აგ 4. ბგ
3.1.2. რომელი მოდელია ადეკვატური უჯრედებში ელექტროგენეზის შესასწავლად?
1. ლიპოსომა 2. ორშრიანი ლიპიდური მემბრანა
3. კალმარის აქსონი 4. ფრენკის მოდელი
3.2. სისხლის მიმოქცევის სისტემის ბიოფიზიკა.
საკონტროლო კითხვები, ამოცანები, დავალებები სემინარებისთვის
საგანმანათლებლო და მეთოდური კომპლექსი დისციპლინის "ეკონომიკის სახელმწიფო რეგულირება"
სასწავლო და მეთოდოლოგიური კომპლექსი... საგანმანათლებლო-მეთოდურიკომპლექსიonდისციპლინა"ეკონომიკის სახელმწიფო რეგულირება" UFA -2007 ეკონომიკის სახელმწიფო რეგულირება: საგანმანათლებლო-მეთოდურიკომპლექსი... ეკონომიკური მეცნიერებები საგანმანათლებლო-მეთოდურიკომპლექსიonდისციპლინა„სახელმწიფო...
საგანმანათლებლო და მეთოდური კომპლექსი ზოგადი პროფესიული მომზადების დისციპლინაში "ბიოლოგიის სწავლების თეორია და მეთოდები" სპეციალობა "050102 65 - ბიოლოგია"
სასწავლო და მეთოდოლოგიური კომპლექსისაგანმანათლებლო-მეთოდურიკომპლექსიonსასწავლო და მეთოდოლოგიური კომპლექსი
... __________________________________________________________ (Სრული სახელი.) საგანმანათლებლო-მეთოდურიკომპლექსიonდისციპლინაკომპიუტერების ორგანიზაცია და ... Samme G.V. საგანმანათლებლო-მეთოდურიკომპლექსიonდისციპლინაკომპიუტერებისა და სისტემების ორგანიზაცია (სახელი დისციპლინები) შედგენილი...
გემის რადიუსი განახევრდა. რამდენჯერ შეიცვლება სისხლის ნაკადის მოცულობითი სიჩქარე მუდმივი წნევის ვარდნით?
გამოთვალეთ არტერიული წნევა ჭურჭლის დასაწყისიდან 5 სმ მანძილზე, თუ ჭურჭლის დასაწყისში წნევა არის 10 4 Pa, მისი რადიუსი არის 1 მმ, სისხლის სიბლანტე არის 0,005 Pa s, წრფივი სიჩქარე. სისხლი არის 20 სმ/წმ.
რამდენჯერ შეიცვლება წნევის ვარდნა დიასტოლის დასაწყისში, თუ მცირე გემების ჰიდრავლიკური წინააღმდეგობა გაიზარდა 20%-ით?
რამდენჯერ არის აორტის მონაკვეთის ჰიდრავლიკური წინააღმდეგობა (აორტის რადიუსი 1,25 სმ) ნაკლები იმავე სიგრძის არტერიის მონაკვეთის ჰიდრავლიკურ წინააღმდეგობაზე (არტერიის რადიუსი 2,5 მმ)? არტერიაში სისხლის სიბლანტე არის აორტაში სისხლის სიბლანტის 0,9.
რამდენჯერ უნდა გაიზარდოს არტერიული წნევა დიდი ჭურჭლის დასაწყისში ისე, რომ როდესაც მისი სანათური 30%-ით ვიწროვდება, წნევა ჭურჭლის გამოსასვლელში და სისხლის მოცულობითი ნაკადის სიჩქარე იგივე დარჩეს? შეკუმშვის არარსებობის შემთხვევაში, ჭურჭელში წნევის ვარდნა არის ჭურჭლის დასაწყისში წნევის 0,2.
ბიოლოგიაში, პედიატრიულ მეცნიერებათა კანდიდატი, ასოცირებული პროფესორი ოსიპოვა ი.ვ. მეთოდურიინსტრუქციები სტუდენტისთვის onსწავლა დისციპლინებიდისციპლინა„კლასგარეშე სწავლების მეთოდოლოგია...
1.პფეფერის, ჰარდი-ფიშერის, ოვერტონის ექსპერიმენტები. უჯრედის მემბრანის ბუნება და უჯრედის მემბრანის ალტერნატივა.
2. ფლუორესცენტური ზონდების მეთოდი უჯრედის მემბრანების შესწავლაში.
3. აქსონის მემბრანის სპეციფიკური ელექტრული ტევადობა, რომელიც იზომება უჯრედშიდა ელექტროდით, იყო 0,5 μF/სმ 2. ბრტყელი კონდენსატორის ფორმულის გამოყენებით განსაზღვრეთ მემბრანის ჰიდროფობიური ფენის სისქე. ლიპიდების Ε ითვლება 2-ის ტოლი.
4.კარდიომიცეტების მოქმედების პოტენციალის წარმოქმნის მექანიზმი.
5. სპინის ზონდების მეთოდი უჯრედის მემბრანების შესწავლაში.
6. რა მანძილია ერითროციტების მემბრანის ზედაპირზე, რომელსაც ფოსფოლიპიდური მოლეკულა გადის 1 წამში ლატერალური დიფუზიის შედეგად? გვერდითი დიფუზიის კოეფიციენტი აღებულია 10 -12 მ 2/წმ. შეადარეთ 8 მკმ დიამეტრის ერითროციტის გარშემოწერილობას.
7. იონური არხის სტრუქტურა.
8.დიფერენციალური მიკროკალორიმეტრიის მეთოდი.
9. მემბრანული ფოსფოლიპიდების თხევად-კრისტალური მდგომარეობიდან გელში გადასვლის ფაზური გადასვლისას იცვლება ორშრის სისქე. როგორ შეიცვლება ამ შემთხვევაში მემბრანის ტევადობა?
10. უჯრედის მემბრანების იონური არხები.
11. რენტგენის სტრუქტურული ანალიზი უჯრედის მემბრანების კვლევისას. პრინციპები და მაგალითები.
12. მემბრანული ფოსფოლიპიდების თხევად-კრისტალური მდგომარეობიდან გელში გადასვლის ფაზური გადასვლისას იცვლება ორშრის სისქე. როგორ შეიცვლება ამ შემთხვევაში მემბრანაში ელექტრული ველის სიძლიერე?
13. იონური დენები აქსონში. ჰოჯკინ-ჰაქსლის მოდელი.
14.მემბრანის გამტარიანობის შესწავლის მეთოდები.
15. სპინით მარკირებული ფოსფოლიპიდური მოლეკულების დახმარებით დადგინდა მემბრანაში სიბლანტის სისქის გრადიენტი. აღწერეთ ექსპერიმენტი.
16.მოქმედების პოტენციალის წარმოქმნის მექანიზმი.
17. კონდუქტომეტრიის გამოყენება მემბრანების შესწავლაში. ფრიკის ექსპერიმენტები.
18. სადაც ჰიდროფობიური ფენის სიბლანტე უფრო მაღალია: მემბრანის ზედაპირზე ან მის სისქეში. როგორ არის დაყენებული?
19. ნერვული იმპულსის განაწილება აგზნებადი ბოჭკოს გასწვრივ.
20. ელექტროკინეტიკური მოვლენები უჯრედებში და სუსპენზიებში.
21. როგორ შეიცვლება კალიუმის იონების გაადვილებული დიფუზია ვალინომიცინის მოლეკულის მონაწილეობით მემბრანული ლიპიდების თხევადკრისტალური მდგომარეობიდან გელში ფაზური გადასვლის შემდეგ?
22. სამოქმედო პოტენციალი. ფიზიკური მექანიზმი.
23. ელექტრომოზი ცოცხალ უჯრედებსა და ქსოვილებში.
24. ანტიპორტის სქემის მიხედვით ნატრიუმის იონების დაგროვების დროს იქნება თუ არა ოსმოსური ეფექტი (ჰიპოტონურ ხსნარებში შეშუპება და ჰიპერტონულ ხსნარებში ნაოჭება)?
25. დასვენების პოტენციალი. მისი ბუნება.
26. ოსმოსის ბუნება ცოცხალ უჯრედებში.
27. სიმპორტის სქემის მიხედვით ნატრიუმის იონების დაგროვების დროს იქნება თუ არა ოსმოსური ეფექტი (ჰიპოტონურ ხსნარებში შეშუპება და ჰიპერტონულ ხსნარებში ნაოჭი)?
28. ბიოელექტრული პოტენციალების ბუნება.
29. უჯრედი ჰგავს ოსმომეტრს. ცოცხალი უჯრედების გამოყენებით ხსნარის იზოტონურობის განსაზღვრის მაგალითი.
30. აჩვენეთ, რომ ნერნსტ-პლანკის განტოლება მცირდება ფიკის განტოლებამდე დაუმუხტო ნაწილაკების დიფუზიის შემთხვევაში.
31. განსხვავება ცილოვან არხებსა და ლიპიდურ ფორებს შორის.
32. მკვდარი უჯრედების დასახლების ბუნება. ESR მეთოდის ფიზიკურ-ქიმიური საფუძველი.
33. ფერმენტმა Na + -K + - ატფ-აზა ერითროციტის პლაზმურ მემბრანაში ექვსი ციკლი დაასრულა. რამდენი ნატრიუმის და კალიუმის იონის ტრანსპორტირება მოხდა? რამდენი ენერგია დაიხარჯა ამ შემთხვევაში, თუ ერთი მოლი ატფ-ის ჰიდროლიზს თან ახლავს 33,6 კჯ გამოყოფა?. შეერთების ეფექტურობა ვარაუდობს 100%.
34.მემბრანის გამტარიანობის მექანიზმი წყლის მოლეკულებისთვის. კინკლაობის ჰიპოთეზა.
35. NMR სპექტროსკოპია მემბრანების შესწავლაში. მაგალითები და პრინციპები.
36. უჯრედის მემბრანებში ცნობილია სამი იონური ტუმბო: ნატრიუმ-კალიუმი, პროტონი და კალციუმი. როგორ ხდება შაქრისა და ამინომჟავების აქტიური ტრანსპორტირება?
37. ფაზური გადასვლისას ფორების წარმოქმნის მოდელი.
38.მემბრანებში მიკრობლანტის გაზომვის მეთოდები.
39. შესაძლებელია თუ არა კალიუმის და ნატრიუმის იონების ერთდროული ტრანსმემბრანული გადატანა სიმპორტის სქემის მიხედვით?
40. მემბრანის ლიპიდების ელექტრული დაშლა.
42.სპექტრული ზონდების მეთოდები.
43. შესაძლებელია თუ არა კალიუმის და ნატრიუმის იონების ერთდროული ტრანსმემბრანული გადატანა ანტიპორტის სქემის მიხედვით?
44. კრიტიკული ლიპიდური ფორის მოდელი.
45. იონ-სელექტიური ელექტროდების გამოყენება მემბრანის გამტარიანობის შესწავლაში.
46. შესაძლებელია თუ არა კალიუმის და ნატრიუმის იონების ერთდროული ტრანსმემბრანული გადაცემა უნიპორტის სქემის მიხედვით?
47. ლიპიდური ფორები მემბრანის სტაბილურობის ფონზე.
48. ერითროგრამების მეთოდები. მათი ინფორმაციული ღირებულება.
49. იონების რომელი ტრანსპორტი ქმნის მემბრანის პოტენციალის განსხვავებას: პასიური თუ აქტიური?
50. იონების მეორადი აქტიური ტრანსპორტირების მექანიზმი და ნიმუშები.
51. გაადვილებული დიფუზიის ექსპერიმენტული კრიტერიუმები.
52. რა არის უფრო მეტი ელექტრული სიგნალის გავრცელების სიჩქარე საზღვაო ტელეგრაფის სადენების გასწვრივ თუ ნერვული იმპულსის გავრცელების სიჩქარე აქსონის მემბრანის გასწვრივ? რატომ?
53. ელექტროგენური იონური ტუმბოები.
54. უჯრედის ფრაქციების მეთოდები.
55. როგორია ადგილობრივი საანესთეზიო ტეტრაილამონიუმის მოქმედების ბიოფიზიკური მექანიზმი?
56. გამოცდილების და სქემის გამოყენება.
57. მემბრანაში ლიპიდ-ლიპიდური ურთიერთქმედების ძალების ბუნება. Კვლევის მეთოდები.
დისციპლინის კალენდარული თემატური გეგმა
"ბიოლოგიური მემბრანების მოლეკულური ორგანიზაცია"
2011/2012 სასწავლო წელი წელი (ყოველრუსული ბიოფიზიკის დაწესებულების მე-4 წელი, მე-7 სემესტრი)
თარიღი No p/p სასწავლო მოდულის ტიპი და დასახელება სასწავლო მოდულის საგანმანათლებლო და მეთოდური მხარდაჭერა ლექციები: ბიოლოგიური მემბრანები, როგორც ცოცხალი სისტემების უნივერსალური სტრუქტურული და ფუნქციური წარმონაქმნები. ლექციის შეჯამება. ბიომემბრანების სტრუქტურული ორგანიზაცია. ლექციის შეჯამება. მემბრანის ცილები და ლიპიდები. ლექციის შეჯამება. ცილა-ლიპიდური ურთიერთქმედება. ლექციის შეჯამება. მემბრანების დინამიური თვისებები. ლექციის შეჯამება. მემბრანების სტრუქტურის მოდელირება. ლექციის შეჯამება. მემბრანის სტრუქტურის გამოთვლები ლექციის შეჯამება. სულ - 14 საათი სემინარები * მემბრანების ელექტრული ტევადობისა და წინაღობის გამოთვლები. დეპარტამენტის კომპიუტერული კლასი. ერითროციტების მემბრანის სისქის განსაზღვრა ელექტროგამტარობით. დეპარტამენტის კომპიუტერული კლასი. ერითროციტების მემბრანების მექანიკური სიძლიერის შესწავლა. დეპარტამენტის კომპიუტერული კლასი. ქოლესტერინის ეფექტის შესწავლა ერითროციტების მემბრანების დეფორმაციაზე. დეპარტამენტის კომპიუტერული კლასი. ერითროციტების მემბრანების სიძლიერის გამოთვლები. დეპარტამენტის კომპიუტერული კლასი. მაგნიტური ველის გავლენის შესწავლა ერითროციტების მემბრანების მექანიკურ თვისებებზე დეპარტამენტის კომპიუტერული კლასი. სულ - 22 საათი * - თითოეული პრაქტიკული გაკვეთილი გათვლილია 4 საათზე.
დამტკიცებულია დეპარტამენტის სხდომაზე _________________________________________________
1. აქედან დაასკვნეს, რომ ერითროციტების მემბრანა შედგება ორ ფენად განლაგებული ლიპიდური მოლეკულებისგან.
როგორც ჩანს, გორტერისა და გრენდელის ეს დასკვნა სწორი აღმოჩნდა მხოლოდ შეცდომების ურთიერთკომპენსაციის გამო, თუმცა, ისტორიული თვალსაზრისით, ამ ნაშრომს დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა, რადგან მას შემდეგ ლიპიდური ორფენის კონცეფცია, როგორც ბიოლოგიური სტრუქტურული საფუძველი. გარსები გახდა დომინანტი და ფაქტობრივად სწორი აღმოჩნდა.
ბიმოლეკულური ლიპიდური მემბრანის კონცეფცია შემდგომში განვითარდა 1935 წლის Devson-Danielli-ის მოდელში, ანუ „სენდვიჩის“ მოდელში, რომელშიც ცილები ლიპიდური ორშრის ზედაპირს ფარავდნენ. ეს იყო უჩვეულოდ წარმატებული მოდელი და მომდევნო 30 წლის განმავლობაში, მრავალრიცხოვანმა ექსპერიმენტულმა მონაცემებმა, განსაკუთრებით რენტგენის დიფრაქციისა და ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, სრულად დაადასტურა მისი ადეკვატურობა. თუმცა, ამავდროულად, გაირკვა, რომ მემბრანები ასრულებენ უზარმაზარ მრავალფეროვან ფუნქციას და ამ ფენომენის ახსნის მიზნით, ორიგინალური Devson-Danielli მოდელი არაერთხელ შეიცვალა.
მემბრანოლოგიაში სწრაფი პროგრესი, რამაც გამოიწვია თანამედროვე კონცეფციების ჩამოყალიბება, მიღწეულია მეტწილად მემბრანის ცილების თვისებების შესწავლის მიღწევების გამო. ელექტრონულ მიკროსკოპულმა კვლევებმა ყინვა-წვალების მეთოდით აჩვენა, რომ მემბრანებში გლობულური ნაწილაკებია ჩადგმული. იმავდროულად, ბიოქიმიკოსებმა სარეცხი საშუალებების გამოყენებით მოახერხეს მემბრანების დაყოფა ფუნქციურად აქტიური "ნაწილაკების" მდგომარეობამდე. სპექტრულმა მონაცემებმა აჩვენა, რომ მემბრანის ცილებს ახასიათებთ a-სპირალის მაღალი შემცველობა და რომ ისინი, სავარაუდოდ, ქმნიან გლობულებს, ვიდრე მონოფენად ნაწილდებიან ლიპიდური ორშრის ზედაპირზე. მემბრანის ცილების არაპოლარული თვისებები ვარაუდობს ჰიდროფობიური კონტაქტების არსებობას ცილებსა და ლიპიდური ორშრის შიდა არაპოლარულ რეგიონს შორის. ამავდროულად, შემუშავდა მეთოდები, რამაც შესაძლებელი გახადა ლიპიდური ორშრის სითხის გამოვლენა. სინგერმა და ნიკოლსონმა შეკრიბეს ყველა ეს იდეა, რათა შექმნან თხევადი მოზაიკის მოდელი. ამ მოდელის ფარგლებში მემბრანა წარმოდგენილია როგორც თხევადი ფოსფოლიპიდური ორშერი, რომელშიც თავისუფლად დიფუზიური ცილებია ჩაძირული. ძველი Devson-Danielli მოდელი იყო სტატიკური და წარმატებით ხსნიდა იმ დროს არსებულ სტრუქტურულ მონაცემებს, მიღებული საკმაოდ დაბალი გარჩევადობით. ამავდროულად, 1970 წლიდან დიდი ყურადღება დაეთმო დინამიური თვისებების შესწავლას და მათ ურთიერთობას მემბრანის ფუნქციებთან. ბოლო წლებში შეიცვალა სითხის მოზაიკის მოდელიც და ეს პროცესი გაგრძელდება. კერძოდ, ახლა ცხადი გახდა, რომ მემბრანის ყველა ცილა თავისუფლად არ ვრცელდება თხევად ლიპიდურ ორ შრეში. არსებობს მონაცემები გვერდითი j-დომენების არსებობის შესახებ თავად მემბრანაში. ასევე საგულდაგულოდ არის შესწავლილი ციტოჩონჩხის როლი. სულ უფრო ცხადი ხდება, რომ მემბრანების ზოგიერთი ნაწილი სტრუქტურით განსხვავდება კლასიკური ლიპიდური ორშრისგან. მიუხედავად ამისა, უახლოეს მომავალში, თხევადი მოზაიკის მოდელი მის სხვადასხვა მოდიფიკაციებში იქნება კონცეპტუალური საფუძველი მრავალი მემბრანის კვლევისთვის.
3. მემბრანების მორფოლოგიამემბრანების მორფოლოგიის გარკვევაში მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ორმა მეთოდმა: რენტგენის დიფრაქცია და ელექტრონული მიკროსკოპია. სწორედ მათი დახმარებით დადასტურდა ორფენიანი მოდელის სისწორე. თუმცა, გასათვალისწინებელია, რომ ორივე ამ მეთოდს აქვს მთელი რიგი შეზღუდვები მემბრანების მოლეკულური ორგანიზაციის დეტალური სურათის გასარკვევად.
3.1 რენტგენის დიფრაქცია
რენტგენის დიფრაქციული მეთოდით მაღალი მოწესრიგებული კრისტალური ნიმუშების შესწავლისას შესაძლებელია სტრუქტურის შესახებ ინფორმაციის მიღება მაღალი გარჩევადობით. ცუდად შეკვეთილი პრეპარატების შემთხვევაში, ამ მეთოდის შესაძლებლობები შეზღუდულია. ზოგიერთ სპეციალიზებულ მემბრანულ სისტემას უკვე აქვს რეგულარული სტრუქტურა და, შესაბამისად, მათი შესწავლა შესაძლებელია რენტგენის დიფრაქციული მეთოდებით. ასეთი მაგალითია პერიფერიული ნერვული ბოჭკოების მიელინის გარსი; ეს არის მემბრანა, რომელიც არაერთხელ შემოხვეული აქსონის გარშემო, ქმნის კონცენტრული მემბრანის სტრუქტურების რეგულარულ სისტემას. 1930-იან წლებში ჩატარებული მიელინის რენტგენის დიფრაქციული კვლევები ადასტურებს მემბრანების ორფენიანი მოდელის ადეკვატურობას. იგივე დასკვნა გამოტანილია ხერხემლიანთა ბადურის ღეროების გარე სეგმენტის შესწავლით, რომლებიც წარმოადგენენ ბუნებრივ მოწესრიგებულ მემბრანულ სისტემებს, აგრეთვე ხელოვნურად მოწესრიგებულ სისტემებს, რომლებიც წარმოიქმნება მიტოქონდრიიდან და ერითროციტებიდან მიღებული მემბრანული ვეზიკულების ცენტრიფუგაციის პირობებში. . ყველა ამ შემთხვევაში, მემბრანაში დაფიქსირდა ელექტრონის სიმკვრივის მსგავსი განაწილება, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 1.4-ზე.
რენტგენის დიფრაქციული მონაცემების ინტერპრეტაციისთვის საჭიროა განისაზღვროს არა მხოლოდ ანარეკლების ინტენსივობა, არამედ მათი ფაზებიც. რეგულარულად შეფუთული მემბრანული სისტემების შემთხვევაში, პრობლემა მნიშვნელოვნად გამარტივებულია, რადგან ეს სისტემები შედგება ცენტრალური სიმეტრიის მქონე ელემენტების განმეორებით.
მიღებული მონაცემები აჩვენებს, რომ ყველა მემბრანის აგებულება მსგავსია: მათ აქვთ ჰიდროფობიური შიდა რეგიონი ელექტრონის დაბალი სიმკვრივით და პოლარული ჯგუფების ორი ფენა ელექტრონის მაღალი სიმკვრივით. სხვადასხვა მემბრანებისთვის მიღებული რენტგენის დიფრაქციის მონაცემები მხოლოდ ოდნავ განსხვავდება, მიუხედავად მათი ცილის შემცველობის დიდი განსხვავებებისა. მიუხედავად იმისა, რომ რენტგენის დიფრაქციული მონაცემები გვაწვდის გარკვეულ ინფორმაციას იმის შესახებ, თუ როგორ მდებარეობს მემბრანის ცილების დიდი ნაწილი მემბრანაში, ზოგადად, რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის მეთოდი არ იძლევა დეტალურ მოლეკულურ სურათს.
ვილკინსმა და სხვებმა აღნიშნეს 1971 წელს, რომ რენტგენის დიფრაქცია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მემბრანებისა და ფოსფოლიპიდების წყლის დისპერსიების შესასწავლად. ამ შემთხვევაში, ორფენის ორივე მხარეს პოლარული რეგიონების მიერ წარმოქმნილი ანარეკლი შესაძლებელს ხდის პოლარულ თავებს შორის მანძილის ტოლი სისქის პოვნას, ხოლო ამ ჯაჭვებს შორის მანძილი შეიძლება განისაზღვროს მოწესრიგებული ნახშირწყალბადის ჯაჭვების მიერ წარმოქმნილი არეკვლებიდან. . ამ შემთხვევაშიც სხვადასხვა წყაროდან მიღებულმა მემბრანულმა პრეპარატებმა იძლეოდა მსგავსი დიფრაქციული ნიმუში, რაც ადასტურებს ორშრიანი მოდელის უნივერსალურობას.
დიფრაქციული მეთოდის გამოყენებით დეტალური მოლეკულური ნიმუშის მიღების შეუძლებლობა ზღუდავს ამ მეთოდის გამოყენებას ბიოლოგიური მემბრანების შესწავლაზე. თუმცა, ის შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს მოწესრიგებული ლიპიდურ-წყლიანი სისტემების შესწავლაში.
3.2 ელექტრონული მიკროსკოპია
მიელინის თხელი მონაკვეთების გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპია და, ფაქტობრივად, ყველა სხვა მემბრანა, ავლენს დამახასიათებელ სამშრიან სტრუქტურას, რომელიც შედგება ორი ელექტრონზე მკვრივი ზოლისაგან, რომლებიც გამოყოფილია დაახლოებით 80 ა უფსკრულით. ეს სურათი დიდწილად მიღებულია როგორც ამ მეთოდით ჩვეულებრივ გამოყენებული ოსმიუმის ტეტროქსიდით პრეპარატების დამუშავების შედეგი. რობერტსონმა დაკვირვებულ სტრუქტურას უწოდა "უნიტარული", რათა ხაზი გაუსვას მის უნივერსალურობას და მიუხედავად იმისა, რომ მემბრანის ოსმიუმით შეღებვის მოლეკულური მექანიზმები უცნობია, ეს სტრუქტურა განიხილებოდა, როგორც მემბრანის ორფენიანი მოდელის მართებულობის დადასტურება. თუმცა, ცხადია, რომ მემბრანებზე შეიძლება უარყოფითი გავლენა იქონიოს გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპისთვის ნიმუშების მომზადებისას. კერძოდ, ცნობილია, რომ ოსმიუმის ტეტროქსიდით მკურნალობა იწვევს ერითროციტების მემბრანიდან ცილის მნიშვნელოვან დაკარგვას. და მიუხედავად იმისა, რომ ამ შემთხვევაში დაფიქსირებული სამშრიანი სტრუქტურა გარკვეულწილად ასახავს ორშრიანი მემბრანების ორგანიზაციას, ცილის ლოკალიზაციის შესახებ უფრო დეტალური ინფორმაციის მიღება ამ მეთოდით შეუძლებელია.
მემბრანული ცილების განლაგების შესახებ გარკვეული ინფორმაცია მოგვაწოდა ახალი მეთოდებით, რომლებიც ახლა უკვე „კლასიკური“ გახდა - გაყინვა-გაწყვეტისა და გაყინვა-აკრავის მეთოდები. ამ შემთხვევაში, პრეპარატები სწრაფად იყინება ყოველგვარი მავნე ზემოქმედების გარეშე, როგორც თხელი მონაკვეთების მიღებისას. წამლის მომზადების პროცესი მოიცავს შემდეგ ოპერაციებს.
გაყინვის შემდეგ ნიმუში, რომელიც წარმოადგენს უჯრედების ან გარსების სუსპენზიას, დანით ჭრიან დაბალ ტემპერატურაზე მაღალ ვაკუუმში. ჩიპების დროს წარმოქმნილი ძალები იწვევს ჭრილის წარმოქმნას, რომელიც გადის ნიმუშში. აღმოჩნდა, რომ როდესაც მოჭრილი სიბრტყე გადის მემბრანაში, ეს უკანასკნელი ძირითადად შუა რეგიონის გასწვრივ იყოფა და ორ ნაწილად იყოფა. შედეგად, მემბრანის შიდა რეგიონი ვლინდება ჩამოყალიბებულ გაყოფის სიბრტყეებზე.
საჭიროების შემთხვევაში, ნიმუში ექვემდებარება ოქროვას - ყინულის ჩვეულებრივი სუბლიმაცია ხორციელდება ვაკუუმში. ეს უზრუნველყოფს უჯრედის მემბრანების ზედაპირული სტრუქტურების უკეთ ვიზუალიზაციას.
ამის შემდეგ, ღია ზედაპირიდან მიიღება ე.წ. სწორედ ეს რეპლიკაა შესწავლილი ელექტრონული მიკროსკოპის ქვეშ. ასლის მისაღებად, პლატინის დეპონირება ხდება ნიმუშზე დაახლოებით 45°-ის კუთხით, რათა გამოავლინოს პრეპარატის ტოპოლოგიური მახასიათებლები. შემდეგ პლატინის რეპლიკას ენიჭება მექანიკური ძალა მასზე ნახშირბადის ფენის გამოყენებით. ამის შემდეგ პრეპარატი დნება, რეპლიკა ცურავს ზევით და იჭერენ მას სპეციალური ბადის გამოყენებით.
მემბრანების შესწავლისას ყველაზე დამახასიათებელი სტრუქტურები, რომლებიც შეინიშნება გაყინვა-გაწყვეტის მეთოდით, არის მრავალრიცხოვანი მემბრანული ნაწილაკები, რომელთა დიამეტრი 80-დან 100 Å-მდეა, რომლებიც დევს მემბრანული გახლეჩის სიბრტყეში. ჩვეულებრივ, ისინი განლაგებულია შემთხვევით, მაგრამ ზოგჯერ ისინი ქმნიან ჯგუფებს. მრავალრიცხოვანმა კვლევებმა აჩვენა, რომ ეს ნაწილაკები შესაძლოა მემბრანის ცილები იყოს. საინტერესოა, რომ თხელი მონაკვეთების ელექტრონული მიკროსკოპია არ ავლენს ასეთ სტრუქტურებს. გაყოფილი მემბრანის ორი ნახევრიდან მიღებული რეპლიკა ყოველთვის არ არის ტოპოლოგიურად შემავსებელი. ეს ნიშნავს, რომ ზოგიერთი ნაწილაკი დაკავშირებულია მემბრანის მხოლოდ ერთ ნახევართან. ყინვის გაყოფის მონაცემები ფართოდ გამოიყენეს სინგერმა და ნიკოლსონმა მემბრანების თხევადი მოზაიკის მოდელის შემუშავებისას, რადგან მათ დამაჯერებლად აჩვენეს, რომ გლობულური ცილები განლაგებულია არა მხოლოდ მემბრანის ზედაპირზე, არამედ ორ ფენის შიგნითაც.
სურათი 1.6 გვიჩვენებს კვერცხუჯრედის ფოსფატიდილქოლინისგან რეკონსტრუირებული პროტეოლიპოსომების მომზადების ელექტრონულ მიკროგრაფს და ადამიანის ერითროციტების მემბრანიდან მე-3 ზოლის ცილის არაფრაქციულ პრეპარატს; პრეპარატი მიღებული იქნა გაყინვა-გატეხვის მეთოდით.
3 ზოლის ცილა არის ერითროციტების მემბრანის მთავარი ცილოვანი კომპონენტი და ცნობილია ანიონების ტრანსპორტირებისთვის. თუ ფოსფოლიპიდური ვეზიკულები არ შეიცავს ამ ცილას, მაშინ გაყინულ ჩიპურ პრეპარატებს აქვთ გლუვი ზედაპირი.
მე-3 ზოლის პროტეინის ფოსფოლიპიდურ ვეზიკულებში ჩართვისას, ჭრილობებზე ჩნდება მემბრანული ნაწილაკები, რომლებიც პრაქტიკულად არ განსხვავდება ერითროციტების მემბრანებში დაფიქსირებული ნაწილაკებისგან. უფრო მეტიც, pH 5.5-ზე, ერითროციტების მემბრანის ნაწილაკები აგრეგირებულია და ეს აგრეგაცია ხორციელდება 3 ზოლის პროტეინის ურთიერთქმედების შედეგად ორ სხვა ცილასთან, სპექტრინთან და აქტინთან.
ეს უკანასკნელი არის ციტოჩონჩხის კომპონენტები, რომლებიც მდებარეობს ერითროციტების მემბრანის შიდა ზედაპირზე. რეკონსტრუირებული სისტემა, რომელიც შედგება 3 ზოლის პროტეინისა და ფოსფატიდილქოლინისგან, იქცევა ანალოგიურად, ნაწილაკების აგრეგაცია შეინიშნება სპექტრინისა და აქტინის თანდასწრებით pH 5,5-ზე, მაგრამ არა pH 7,6-ზე.
ამ მონაცემებმა კიდევ უფრო გააძლიერა მემბრანის ცილების კონცეფცია, როგორც მემბრანის სიბრტყეში თავისუფლად მოძრავი გლობულური ნაწილაკები. საინტერესოა, რომ გაყინვა-ჩიპის მეთოდით მიღებული პრეპარატების სტატიკური მიკროფოტოები დაეხმარა მკვლევარებს მემბრანების დინამიური თვისებების შესწავლაში. როგორც დავინახავთ, მემბრანებში ბევრი ცილაა, რომლებსაც არ შეუძლიათ თავისუფლად ბანაობა ლიპიდურ ზღვაში.
4. მემბრანების იზოლაციაბოლო სამი ათწლეულის განმავლობაში სულ უფრო ცხადი ხდება, რომ უჯრედული ფუნქციების უმეტესი ნაწილი მემბრანების უშუალო მონაწილეობით ხორციელდება.
როგორც მცენარეული, ასევე ცხოველური უჯრედები იყოფა ნაწილებად და ციტოპლაზმური ორგანელების მრავალი ნაწილი, როგორც ნაჩვენებია 1.1 ნაწილში, მემბრანული ხასიათისაა.
უჯრედების უმეტესობისთვის დამახასიათებელი ორგანელების გარდა, ასევე არსებობს სპეციალიზებული მემბრანული სისტემები, როგორიცაა კუნთოვანი უჯრედების სარკოპლაზმური ბადე, პერიფერიული ნერვული ბოჭკოების მიელინის გარსი, ქლოროპლასტების თილაკოიდური გარსები და ბადურის ღეროების დისკების გარსები. პროკარიოტულ ორგანიზმებს ასევე აქვთ მემბრანები, თუმცა არც ისე განვითარებული, როგორც ევკარიოტული.
გრამდადებით ბაქტერიებს, როგორიცაა Bacillus subtilis, აქვთ მხოლოდ ციტოპლაზმური მემბრანა, ხოლო გრამუარყოფით ბაქტერიებს, როგორიცაა Escherichia coli, ასევე აქვთ გარე, რომელიც მდებარეობს თხელი პეპტიდოგლიკანის უჯრედის კედლის თავზე.
ზოგიერთი სპეციალიზებული ორგანელა ასევე ნაპოვნია პროკარიოტულ უჯრედებში. ცხოველებისთვის პათოგენურ ზოგიერთ ვირუსს, როგორიცაა გარსით დაფარული ვირუსები, აქვს ნამდვილი მემბრანა და ასეთი მემბრანების შესწავლა ძალიან საინტერესო აღმოჩნდა.
მემბრანების შესწავლა, როგორც წესი, დაკავშირებულია მათ გაწმენდასთან და მემბრანის თითოეული ტიპი ხასიათდება მოსამზადებელი იზოლაციისთვის საკუთარი პირობებით.
ასე რომ, თუ რომელიმე უჯრედის პლაზმური მემბრანის შესწავლა მოგიწევთ, მაშინ პირველ რიგში საჭიროა ამ უჯრედების ქსოვილისგან იზოლირება. შემდეგ უნდა შეირჩეს უჯრედების დაშლისა და სხვა უჯრედული კომპონენტებისგან საინტერესო მემბრანების განცალკევების ოპტიმალური პირობები. იზოლირებული მემბრანების სისუფთავის კრიტერიუმები განსაკუთრებულ ყურადღებას იმსახურებს.
4.1 უჯრედების განადგურება
სასურველია აირჩიოს ტექნიკა, რომელიც ეფექტურად ანადგურებს თავად უჯრედებს, ხოლო იზოლირებული მემბრანების სტრუქტურას ინარჩუნებს. მრავალი ცხოველური უჯრედისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას შედარებით ნაზი პროცედურა, როგორიცაა ჰომოგენიზაცია მინის კედლიან Downs-ში ან Potter-Elveheim-ის ჰომოგენიზატორებით ტეფლონის პესტილით. ამ შემთხვევაში, უჯრედები ნადგურდება ათვლის ძალების გამო, რომლებიც წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც სუსპენზია იძულებით იხსნება ტეფლონის ღვეზელსა და ჰომოგენიზატორის მინის კედელს შორის. ამ დამუშავებით პლაზმური მემბრანა „ირღვევა“ და ნადგურდება კავშირები სხვადასხვა ორგანელებს შორის, ხოლო თავად ორგანილების მთლიანობა ინარჩუნებს. ამ პროცედურის გამოყენებით, პლაზმური მემბრანის სპეციალიზებული რეგიონები ასევე შეიძლება განცალკევდეს ერთმანეთისგან, მაგალითად, ეპითელური უჯრედების მემბრანის ბაზოლატერალური ან აპიკალური უბნები. სასურველია მუშაობა იმ პირობებში, როდესაც შენარჩუნებულია ორგანელების მთლიანობა, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს ჰიდროლიზური ფერმენტების გამოყოფის შესაძლებლობა და ხელი შეუწყოს მემბრანული გამოყოფის შემდგომ ოპერაციებს.
კედლის მქონე უჯრედების განადგურებისთვის საჭიროა უფრო მკაცრი მეთოდები. ზოგჯერ, სანამ უჯრედები განადგურდებიან, ისინი პირველად მკურნალობენ ფერმენტებით, რომლებიც ანგრევენ უჯრედის კედლის კომპონენტებს, რათა ხელი შეუწყონ მის შემდგომ განადგურებას. მაგალითად, Tris-EDTA ბუფერით და ლიზოზიმით მკურნალობა გამოიყენება E. coli უჯრედების განადგურების მიზნით. უფრო მკაცრი ტექნიკა მოიცავს უჯრედების გახეხვას, მათ გაჟღერებას და ექსტრუზიას. დაფქვა ჩვეულებრივ ხორციელდება სხვადასხვა აბრაზიული მასალის - ქვიშის, ალუმინის ან მინის მძივების თანდასწრებით. მასალის მცირე მოცულობის დაფქვა შესაძლებელია ნაღმტყორცნებით და ნაღმტყორცნებით, მაგრამ უფრო დიდი მოცულობისთვის საჭიროა სპეციალური მექანიკური მოწყობილობების გამოყენება. ბაქტერიული უჯრედები ხშირად ნადგურდება ულტრაბგერითი გამოყენებით. ითვლება, რომ ამ შემთხვევაში განადგურება ხდება კავიტაციის შედეგად წარმოქმნილი ათვლის ძალების გავლენის ქვეშ. იგივე ძალები წარმოიქმნება, როდესაც უჯრედის სუსპენზია იძულებით ხდება პატარა ხვრელში, მაგალითად, როდესაც უჯრედები განადგურებულია ფრანგული პრესის გამოყენებით. ამ მეთოდების მრავალი სახეობა არსებობს და მათი არჩევანი დამოკიდებულია შესასწავლი მემბრანული სისტემის მახასიათებლებზე.
უნდა აღინიშნოს, რომ უჯრედის განადგურების დროს მიღებული მემბრანის ფრაგმენტები ჩვეულებრივ სპონტანურად ქმნიან ვეზიკულებს. მაგალითი არის:
1) მიკროზომები, რომლებიც მიღებულია პლაზმური მემბრანიდან, ენდოპლაზმური ბადედან ან სპეციალიზებული სისტემებიდან, როგორიცაა სარკოპლაზმური მემბრანა;
2) სუბოქონდრიული ნაწილაკები შიდა მიტოქონდრიული გარსიდან;
3) სინაპტოზომები წარმოიქმნება სინაფსური კონტაქტების მიდამოში ნერვული დაბოლოებების მოწყვეტისას;
4) E. coli-ს პლაზმური მემბრანისგან წარმოქმნილი ბაქტერიული მემბრანული ვეზიკულები. ვეზიკულები ასევე წარმოიქმნება სხვა მემბრანული სისტემებისგან, მაგალითად, გოლჯის აპარატის გარსებიდან. მათი ზომა უმეტეს შემთხვევაში ძლიერ არის დამოკიდებული უჯრედების განადგურების მეთოდზე. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რადგან ვეზიკულების ზომა დიდწილად განსაზღვრავს ცენტრიფუგაციის დროს მათი დალექვის სიჩქარეს და მათ ქცევას მემბრანის გაწმენდის შემდგომ ეტაპებზე. ზოგიერთი მემბრანა არ ქმნის ვეზიკულებს, კერძოდ, ცხოველთა უჯრედების გვერდითი ზედაპირების მემბრანებს ერთმანეთთან კონტაქტში. როდესაც ასეთი უჯრედები განადგურებულია, მემბრანის წყვილი ფრაგმენტები იშლება, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული კონტაქტის ზონაში. ასეთი კონტაქტების არსებობა ხელს უშლის ფრაგმენტების დახურვას ვეზიკულებში, ამიტომ გარსები გამოიყოფა ფირფიტების ან ლენტის მსგავსი სტრუქტურების სახით.
უჯრედების განადგურებაში დიდი მნიშვნელობა აქვს ასევე საშუალების სწორ არჩევანს. მაგალითად, მემბრანული ორგანელების დახურვის მიზნით, უნდა გამოვიყენოთ გარემო, რომელიც იზოოსმოტურია მათი შინაგანი შინაარსის მიმართ. ყველაზე ხშირად, ამისათვის გამოიყენება საქაროზას ხსნარი 0,25-0,30 მ კონცენტრაციით. ზოგიერთ შემთხვევაში უმჯობესია გამოიყენოთ სორბიტოლი და მანიტოლი. უნდა აღინიშნოს, რომ იზოტონურობის შენარჩუნება ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ხელუხლებელი ორგანილების მოსამზადებელი იზოლაციის შემდგომ ეტაპებზე.
4.2 მემბრანების გამოყოფა
ამჟამად ცენტრიფუგაცია ყველაზე ხშირად გამოიყენება მემბრანების განცალკევებისთვის. მემბრანის ნაწილაკები შეიძლება კლასიფიცირდეს მათი დალექვის სიჩქარის ან გამაძლიერებელი სიმკვრივის მიხედვით. პირველ მეთოდს ეწოდება ზონალური ცენტრიფუგაცია და გამოყოფა ხდება S მნიშვნელობების მიხედვით, ხოლო მეორე მეთოდი არის იზოპიკნიკური ცენტრიფუგაცია და გამოყოფა ხდება სიმკვრივის წონასწორობის პირობებში. პრაქტიკაში ჩვეულებრივ გამოიყენება ამ ორი მეთოდის ზოგიერთი ჰიბრიდი. სურათი 1.7 გვიჩვენებს ზოგიერთი სუბუჯრედული ერთეულის პოზიციას "S-g" კოორდინატულ სიბრტყეზე.
აბსციზა აჩვენებს ნაწილაკების დალექვის კოეფიციენტებს, ორდინატი კი სიმკვრივეს.
დალექვის სიჩქარით გამოყოფის პრინციპი ადვილად გასაგებია S მნიშვნელობების შედარებით სხვადასხვა ფრაქციებისთვის. მაგალითად, ბირთვებს აქვთ შედარებით მაღალი S მნიშვნელობები, ე.ი. მათი დალექვის სიჩქარე ბევრად უფრო მაღალია, ვიდრე სხვა უჯრედული ორგანელების უმეტესობა. ბირთვები შეიძლება შერჩევით დაიშალა უჯრედის ჰომოგენატის ცენტრიფუგირებით, რის შედეგადაც ყველა სხვა ორგანელი რჩება სუპერნატანტში. ამავდროულად, გლუვი და უხეში ენდოპლაზმური ბადის გამოყოფა შეუძლებელია ზონალური ცენტრიფუგაციის გამოყენებით.
მათი სიმკვრივის განსხვავებები ხშირად გამოიყენება უჯრედის ჰომოგენატისგან სხვადასხვა მემბრანის ფრაქციების იზოლირებისთვის. ამ მიზნით, ცენტრიფუგაცია ხორციელდება სიმკვრივის გრადიენტში. ყველაზე ხშირად, საქაროზა გამოიყენება სიმკვრივის გრადიენტის შესაქმნელად, მაგრამ ამ მეთოდს აქვს სერიოზული ნაკლოვანებები. მემბრანის სხვადასხვა ფრაქციების გამოსაყოფად საჭირო სიმკვრივის მისაღებად საჭიროა საქაროზის მაღალი კონცენტრაციის მქონე ხსნარების მომზადება, რომლებსაც აქვთ მაღალი სიბლანტე და ასევე ჰიპერტონული. უჯრედქვეშა ორგანელების შეყვანა ჰიპერტონულ საქაროზას ხსნარში იწვევს მათ გაუწყლოებას და ხსნარის შემდგომი მორგება იზოტონურ პირობებზე ხშირად თან ახლავს ლიზისს და ორგანელების დაზიანებას. კიდევ ერთი პრობლემა ის არის, რომ მრავალი მემბრანული ორგანელა გამტარია საქაროზისთვის. მას ასევე შეუძლია გამოიწვიოს ორგანელების ოსმოსური განადგურება. საქაროზის შეღწევამ მემბრანულ ორგანელებში შეიძლება შეცვალოს მათი ეფექტური სიმკვრივე.
ცხრილი 1.1. ფიზიკური დრო სულ უფრო ხშირად იყენებს სხვა მედიას სიმკვრივის გრადიენტის შესაქმნელად. ზოგიერთი ეს გარემო ჩამოთვლილია ცხრილში 1.1
ამ პრობლემების გადასაჭრელად, გრადიენტური მედიის ბოლო თვისებები.
1. ფიკოლ. საქაროზის მაღალმოლეკულური ჰიდროფილური პოლიმერი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას C "სიმკვრივის 1,2 გ/მლ-მდე ხსნარების მისაღებად. მისი მთავარი უპირატესობაა ხსნარების დაბალი ოსმოსური წნევა საქაროზის ექვივალენტური კონცენტრაციის მქონე ხსნარებთან შედარებით. ამის გამო. შესაძლებელია შეიქმნას ხსნარები, რომლებიც იზოტონურია კონცენტრაციების მთელ დიაპაზონში საქაროზას ან ფიზიოლოგიურად მისაღები მარილების დამატებით ჩართვის გარემოში. ნაკლოვანებებია მიღებული ხსნარების მაღალი სიბლანტე და სიბლანტისა და ოსმოლარობის მნიშვნელოვნად არაწრფივი დამოკიდებულება. კონცენტრაცია.
2. მეტრიზამიდი. ტრიიოდოშემცვლელი გლუკოზის ბენზამიდის მეტრიზამიდის ხსნარებს აქვთ უფრო მაღალი სიმკვრივე, ვიდრე ფიკოლის ხსნარებს იგივე კონცენტრაციით. მეტრიზამიდის ხსნარების მთავარი უპირატესობა მათი ძალიან დაბალი სიბლანტეა, რაც იძლევა უფრო სწრაფ გამოყოფას.35% მეტრიზამიდის ხსნარს აქვს თითქმის ფიზიოლოგიური ოსმოლარობა, ასე რომ მემბრანული გამოყოფის დროს ოპერაციების უმეტესობა შეიძლება განხორციელდეს ჰიპერტონული ხსნარების ზემოქმედების გარეშე. ნატრიუმის მეტრიზოატი არის მეტრიზამიდთან დაკავშირებული ნაერთი მსგავსი თვისებებით, ერთადერთი განსხვავებით, რომ მისი ხსნარი იზოტონურია კონცენტრაციით დაახლოებით 20%. ნატრიუმის მეტრიზოატი ძირითადად გამოიყენება უცვლელი უჯრედების იზოლაციისთვის. Naikodenz ასევე არის ტრიიოდბენზოინის მჟავის წარმოებული, მაგრამ აქვს სამი ჰიდროფილური გვერდითი ჯაჭვი. ცენტრიფუგირებისას ის სწრაფად ავითარებს საკუთარ სიმკვრივის გრადიენტს; გამოიყენება უჯრედქვეშა ორგანელების იზოლირებისთვის.
პერკოლი. სილიკა გელის კოლოიდური სუსპენზია, დაფარული პოლივინილპიროლიდონით. ეს საფარი ამცირებს სილიკა გელის ტოქსიკურ ეფექტს. პერკოლის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ ის არ აღწევს ბიოლოგიურ გარსებში და მის ხსნარებს აქვთ დაბალი სიბლანტე და დაბალი ოსმოლარობა. ნაწილაკების დიდი ზომის გამო, Percoll-ის ხსნარის ცენტრიფუგირება საშუალო სიჩქარით იწვევს სიმკვრივის გრადიენტის ფორმირებას. ამიტომ, განცალკევება ჩვეულებრივ ხდება ძალიან სწრაფად. ცენტრიფუგისთვის გამოყენებული საშუალება შეიძლება იყოს იზოტონური მთელი მოცულობით, მასში მარილების ან საქაროზის შეყვანის გამო. არ არის რთული ნაზი გრადიენტის შექმნა, რაც შესაძლებელს ხდის მემბრანული ფრაქციების ძალიან ეფექტური გამოყოფის განხორციელებას მათი გამაძლიერებელი სიმკვრივის მიხედვით.
სორბიტოლი და მანიტოლი. ეს ნივთიერებები ზოგჯერ გამოიყენება საქაროზის ნაცვლად, რადგან, გამოქვეყნებული მონაცემების მიხედვით, ისინი საქაროზაზე უარესად აღწევენ ზოგიერთ ბიოლოგიურ გარსში.
გაითვალისწინეთ, რომ გლიცეროლი არ გამოიყენება სიმკვრივის გრადიენტის შესაქმნელად, რადგან მას არ შეუძლია მიაღწიოს საკმარისად მაღალი სიმკვრივის მნიშვნელობებს. ტუტე ლითონის მარილები, როგორიცაა CsCl, გამოიყენება მხოლოდ მაშინ, როდესაც საჭიროა მაღალი სიმკვრივის ხსნარები. თუმცა, გასათვალისწინებელია, რომ წონასწორული სიმკვრივის შესაქმნელად საჭირო კონცენტრაციებში, ამ მარილებს ხშირად აქვთ დამაზიანებელი ეფექტი მემბრანულ ორგანელებზე.
სხვა მეთოდები ასევე გამოიყენება უჯრედის ჰომოგენატებისგან მემბრანების იზოლირებისთვის, თუმცა არც ისე ხშირად, როგორც ცენტრიფუგაცია.
1. ფაზის განაწილება. ამ შემთხვევაში მემბრანის ნაწილაკების გამოყოფა ხდება მათი ზედაპირის თვისებების შესაბამისად. ამ მიზნით, წარმოიქმნება სხვადასხვა წყალში ხსნადი პოლიმერების წყალხსნარების ორი შეურევი ფენა. მაგალითებია პოლიეთილენ გლიკოლის დექსტრანისა და დექსტრანფიკოლის ნარევები. მემბრანის ნაწილაკები განცალკევებულია ამ ფაზებისადმი მათი აფინურობის მიხედვით. ეს უკანასკნელი შეიძლება შეირჩეს ისე, რომ მემბრანების გამოყოფა მათი ზედაპირული მუხტის ან ჰიდროფობიურობის მიხედვით.
უწყვეტი თავისუფალი ნაკადის ელექტროფორეზი. ამ შემთხვევაში, ნაწილაკების გამოყოფა ხდება მათი ელექტრული მუხტის შესაბამისად. გასაყოფი პრეპარატი მუდმივად შეჰყავთ ბუფერის თხელ ფენაში, რომელიც მიედინება ვერტიკალურ კედელზე. ამ შემთხვევაში, ელექტრული ველი გამოიყენება დინების მიმართულების პერპენდიკულურად. ამრიგად, ნაწილაკების ელექტროფორეზული განცალკევება ხდება გადინების ბუფერზე, რომელიც გროვდება კამერის ბოლოში ცალკეული ფრაქციების სახით.
აფინურობის ადსორბცია. გამოყოფა ეფუძნება ბიოსპეციფიკურ ურთიერთქმედებას მემბრანის კომპონენტებსა და მყარ ფაზას შორის. მონოკლონური ანტისხეულების აღმოჩენით შესაძლებელი გახდა მემბრანის იზოლაციისთვის სპეციფიკური ანტიგენური კომპონენტების გამოყენებაზე დამყარებული მოსამზადებელი ტექნიკის შექმნა. მიღებული ანტისხეულები შეიძლება კოვალენტურად მიმაგრდეს მყარ საყრდენზე და მათი დახმარებით განახორციელოს შესაბამისი გარსების სპეციფიური შებოჭვა. ყველაზე ხშირად, ეს მეთოდი გამოიყენება მემბრანის ცილების იზოლირებისთვის. ერთ-ერთი პრობლემა, რომელიც აქ წარმოიქმნება, დაკავშირებულია მემბრანის გამორეცხვის პირობების შერჩევასთან, რომელიც არ გამოიწვევს ცილის დენატურაციას.
მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია სილიკა გელის მიკროგრანულების გამოყენებაზე. ჩვეულებრივ, პლაზმური მემბრანების წილი შეადგენს ევკარიოტული უჯრედების ყველა მემბრანის მთლიანი მასის არაუმეტეს 1°7o. ამიტომ, აბსოლუტურად სუფთა პლაზმური მემბრანების იზოლაცია დიდ სირთულეებთან არის დაკავშირებული. ერთი მიდგომა, რომელიც შემუშავებულია სპეციალურად პლაზმური მემბრანების იზოლირებისთვის, ეფუძნება კატიონირებული სილიკა გელის მიკრომძივების გამოყენებას. ეს გრანულები ძლიერად შეიწოვება ხელუხლებელი უჯრედების პლაზმური მემბრანის გარე ზედაპირზე და გრანულებთან დაკავშირებული პლაზმური მემბრანების ფრაქცია ადვილად გამოიყოფა საქაროზის სიმკვრივის გრადიენტში სხვა მემბრანებისგან, გრანულების უფრო მაღალი სიმკვრივის გამო. ამ მეთოდის თავისებურება ის არის, რომ მიღებული პრეპარატისას პლაზმური მემბრანა თავისი შიდა ზედაპირით გადაიქცევა ხსნარში.
4.3 მემბრანის ფრაქციების სისუფთავის კრიტერიუმები
შესაძლოა, იზოლირებული მემბრანის ფრაქციის სიწმინდის ყველაზე ობიექტური კრიტერიუმი არის მასში რაიმე უნიკალური კომპონენტის არსებობა, რომელიც შეიცავს მხოლოდ ამ მემბრანას ან მასში ჭარბობს. როგორც წესი, ასეთი კომპონენტებია ფერმენტები, რომლებსაც ამ შემთხვევაში მარკერებს უწოდებენ. მარკერის ფერმენტების სია, რომლებიც გამოიყენება მემბრანის ფრაქციების სისუფთავის გასაკონტროლებლად, მოცემულია ცხრილში 1.2. ფერმენტის აქტივობის განსაზღვრისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული, რომ ის შეიძლება იყოს ლატენტურ ფორმაში, მაგალითად, იმის გამო, რომ ის ფაქტი, რომ ის ლოკალიზებულია გამოყოფილი მემბრანული ვეზიკულების შიდა ზედაპირზე. სხვა პრობლემები, რომლებიც დაკავშირებულია იზოლირებული მემბრანების სისუფთავის შეფასებასთან, განხილულია მიმოხილვაში. უნდა აღინიშნოს, რომ რეკომენდებული მეთოდები უმეტეს შემთხვევაში კარგად არის განვითარებული და სტანდარტიზებული.
ზოგიერთ შემთხვევაში, მემბრანული მარკერები უფრო მოსახერხებელია არა ფერმენტები, არამედ ლექტინების, ჰორმონების, ტოქსინების ან ანტისხეულების სპეციფიური რეცეპტორები. თუ შესასწავლი სისტემები კარგად არის დახასიათებული, მაშინ მემბრანის ფრაქციის სისუფთავე შეიძლება შეფასდეს მისი ცილოვანი შემადგენლობით, რომელიც განისაზღვრება პოლიაკრილამიდის გელის ელექტროფორეზით ნატრიუმის დოდეცილ სულფატის თანდასწრებით. მაგალითად, გრამუარყოფითი ბაქტერიების გარე მემბრანას აქვს პოლიპეპტიდების დამახასიათებელი ნაკრები, რომლებიც არ არის ციტოპლაზმურ მემბრანაში.
ცხრილი 1.2 მარკერები, რომლებიც გამოიყენება ძუძუმწოვრების უჯრედებიდან გამოყოფილი მემბრანის ფრაქციების სისუფთავის გასაკონტროლებლად.
მემბრანული ფრაქცია მარკერის ფერმენტი პლაზმური მემბრანები 5"-ნუკლეოტიდაზა ტუტე ფოსფოდიესტერაზა Na * / K + -ATPase (ბაზოლატერალური-
ეპითელური მემბრანა უჯრედები) ადენილატ ციკლაზა (ბაზალური ჰეპატოციტების მემბრანა) ამინოპეპტიდაზა (მემბრანა ფუნჯის სასაზღვრო ეპითელიუმი) მიტოქონდრია (შიდა ციტოქრომ c ოქსიდაზა მემბრანა) სუქცინატ-ციტოქრომ c-ოქსიდო- რედუქტაზა მიტოქონდრია (გარე მონოამინ ოქსიდაზა მემბრანა) ლიზოსომები მჟავა ფოსფატაზა 0-გალაქტოსენდაზა პეროქსიზომები კატალაზა ურატის ოქსიდაზა D-ამინომჟავის ოქსიდაზა აპარატის გარსები გალაქტოზილტრანსფერაზა გოლგი ენდოპლაზმური გლუკოზა-6-ფოსფატაზა რეტიკულუმი ქოლინის ფოსფოტრანსფერაზა NADPH-ციტოქრომ c-ოქსიდო- რედუქტაზა ციტოზოლი ლაქტატდეჰიდროგენაზა სხვა კრიტერიუმები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მემბრანების სისუფთავის შესაფასებლად, მოიცავს მათ მორფოლოგიას, რომელიც გამოვლენილია ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით და ქიმიური შემადგენლობის მახასიათებლები. მაგალითად, ფრაქციები, რომლებიც წარმოადგენენ პლაზმურ მემბრანას, გოლჯის აპარატს ან მიტოქონდრიას, შეიძლება მათი მორფოლოგიის მიხედვით. ზოგიერთ შემთხვევაში, პრეპარატი ხასიათდება მასში ქოლესტერინის შემცველობით. მაგალითად, მიტოქონდრიული გარსები შეიცავს გაცილებით ნაკლებ ქოლესტერინს, ვიდრე გოლჯი და პლაზმური მემბრანები.
სარეცხი საშუალებების მოლეკულები თითო მიცელზე. მემბრანული კვლევისას გამოიყენება სარეცხი საშუალებების საკმაოდ შეზღუდული სპექტრი. მაგიდაზე. 1 წარმოდგენილია ის, რაც ყველაზე ხშირად გამოიყენება მემბრანების ხსნადობისა და რეკონსტრუქციისთვის. ეს სარეცხი საშუალებები ხასიათდება საკმაოდ მაღალი CMC მნიშვნელობებით (10-4-10-2 M) და ის ფაქტი, რომ ისინი მიეკუთვნებიან ეგრეთ წოდებულ რბილი სარეცხი საშუალებების კატეგორიას, ანუ ასეთი ...
ორფენიანი ფორმირება ლიპიდური მოლეკულების განსაკუთრებული თვისებაა და რეალიზდება უჯრედის გარეთაც კი. ორშრის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები: - თვითშეკრების უნარი - სითხე - ასიმეტრია. 1.2. მიუხედავად იმისა, რომ ბიოლოგიური მემბრანების ძირითადი თვისებები განისაზღვრება ლიპიდური ორშრის თვისებებით, სპეციფიკური ფუნქციების უმეტესობა უზრუნველყოფილია მემბრანის ცილებით. მათი უმეტესობა ორ ფენაში შეაღწევს ერთი...
ერითროციტების პლაზმურ მემბრანაში შემავალი ცილების შესწავლამ შესაძლებელი გახადა მემბრანების აგებულების შესახებ ახალი იდეების ჩამოყალიბება. კერძოდ, იყო ვარაუდი, რომ ზოგიერთ მემბრანას მაინც აქვს „ჩონჩხი“. ადამიანის ერითროციტების მემბრანა შეიცავს ხუთ ძირითად პროტეინს და დიდ რაოდენობას მცირე. მემბრანის ცილების უმეტესობა გლიკოპროტეინებია. ერითროციტების მემბრანის ინტეგრალური ცილები მოიცავს გლიკოფორინს ("შაქრის გადამზიდავი"). მისი მოლეკულური წონაა 30000; გლიკოფორინი შეიცავს 130 ამინომჟავის ნარჩენებს და შაქრის ბევრ ნარჩენს, რომლებიც მთლიანი მოლეკულის დაახლოებით 60%-ს შეადგენს. პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ერთ ბოლოში არის რთული სტრუქტურის ჰიდროფილური თავი, რომელიც მოიცავს 15-მდე ოლიგოსაქარიდულ ჯაჭვს, რომელთაგან თითოეული შედგება დაახლოებით 10 შაქრის ნარჩენებისგან. გლიკოფორინის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის მეორე ბოლოში არის გლუტამინისა და ასპარტინის მჟავების ნარჩენების დიდი რაოდენობა (ნახ. 12-20), რომლებიც pH 7.0-ზე უარყოფით მუხტს ატარებენ. მოლეკულის შუაში, ორ ჰიდროფილურ ბოლოებს შორის, არის პოლიპეპტიდური ჯაჭვის მონაკვეთი, რომელიც შეიცავს დაახლოებით 30 ჰიდროფობიურ ამინომჟავის ნარჩენს. გლიკოფორინის მოლეკულის შაქრით მდიდარი ბოლო ლოკალიზებულია ერითროციტების მემბრანის გარე ზედაპირზე, მისგან ბუჩქის სახით გამოსული. ითვლება, რომ გლიკოფორინის მოლეკულის შუაში მდებარე ჰიდროფობიური რეგიონი გადის ლიპიდურ ორშრს, ხოლო პოლარული ბოლო, რომელსაც აქვს უარყოფითად დამუხტული ამინომჟავის ნარჩენები, ჩაეფლო ციტოზოლში. გლიკოფორინის შაქრით მდიდარი თავი შეიცავს ანტიგენურ დეტერმინანტებს, რომლებიც განსაზღვრავენ სისხლის ჯგუფს (A, B ან O). გარდა ამისა, მას აქვს ადგილები, რომლებიც აკავშირებს ზოგიერთ პათოგენურ ვირუსს.
ერითროციტების მემბრანის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ცილის - სპექტრინოს წილი მემბრანის მთლიანი ცილების 20%-მდეა.
ბრინჯი. 12-20. გლიკოფორინის მოლეკულა ერითროციტების მემბრანაში. მემბრანიდან გამოსული განშტოებული ნახშირწყლების ჯაჭვები ატარებენ სპეციფიკურ უბნებს, რომლებიც განსაზღვრავენ სისხლის ჯგუფს, ასევე უბნებს, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან გარკვეული ვირუსების შეკავშირებაზე.
ეს პერიფერიული ცილა მდებარეობს მემბრანის შიდა ზედაპირზე; მისი ამოღება ადვილია. სპექტრინის მოლეკულა შედგება ოთხი პოლიპეპტიდური ჯაჭვისგან, რომელთა საერთო მოლეკულური წონა დაახლოებით 1 მილიონია; ეს ჯაჭვები ქმნიან გრძელ მოქნილ წნელებს 100-200 ნმ სიგრძით. ერითროციტების მემბრანის შიდა ზედაპირზე არსებულ გარკვეულ ცილებთან და ლიპიდებთან შეერთებით, სპექტრინის მოლეკულები ქმნიან მოქნილ გისოსს, რომელიც, როგორც ჩანს, მემბრანის ჩონჩხის როლს ასრულებს. აქტინის მიკროფილამენტები ასევე უკავშირდებიან სპექტრინს და ძალიან სავარაუდოა, რომ ისინი აკავშირებენ სპექტრინის ღეროებს ერთმანეთთან. ამრიგად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ერითროციტების მემბრანას აქვს ჩონჩხი, ანუ ჩარჩო, რომელზედაც დამაგრებულია სპეციფიკური ლიპიდები და მემბრანის ცილები (სურ. 12-21).
სხვა უჯრედების პლაზმურ მემბრანებს უფრო რთული სტრუქტურა აქვთ.
ბრინჯი. 12-21. ერითროციტების მემბრანის მონაკვეთის სქემატური წარმოდგენა. სქემაში ნაჩვენებია ოლიგოსაქარიდული "ანტენები", რომლებიც წარმოიქმნება მემბრანული გლიკოპროტეინების და გლიკოლიპიდების, გლიკოფორინის გვერდითი ოლიგოსაქარიდული ჯაჭვების, აგრეთვე სპექტრინის მოლეკულების ჩონჩხის ბაზაზე, რომელიც მიმაგრებულია მემბრანის შიდა ზედაპირზე, ურთიერთდაკავშირებული მოკლე აქტინის ძაფებით.
მრავალი მკვრივი ქსოვილის უჯრედების გარე ზედაპირზე არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი გლიკოპროტეინი, ფიბრონექტინი (სექ. 11.12), რომელსაც აქვს მაღალი წებოვანი უნარი და, შესაძლოა, უზრუნველყოფს ერთი და იმავე ტიპის უჯრედების ერთმანეთთან ადჰეზიას.
საპირისპირო მიმართულებით
