Мембрананы фазалы кй.

Бір алыпты физиологиялы жадайда, яни температура адам денесіні температурасына те, рН жне иондар концентрациясы траты боланда биологиялы мембрана абаты «сйы кристаллды» кйде болады. «Сйы кристалл» кй деп рылымда сйыа да (рылым блшектері ретсіз, хаосты озалыста), кристалла да (рылым блшектері кеістікте реттелген кйде) тн асиет бір мезгілде кездесетін кйді атаймыз.

Температура тмендегенде биомембрананы фосфолипидтік абаты з рылымын сатай отырып атты кристалл кйге кшеді. Мембрана абаттаы фосфолипид молекулаларыны тыыздыы оны кйіне тікелей туелді, мысалы, лецитин молекуласы атты кристалл кйде 0,46-0,48 нм² айматы алса, оны сйы кристалл кйдегі алатын аймаы 0,6-0,8 нм² те, мнан мембрана абатыны лшемдері (клемі, ауданы, алыдыы т.б.) оны фазалы кйін тікелей туелді деген орытынды жасауа болады. Фосфолипид молекуласыны йрыындаы аныпаан май ышылдарындаы ос байланыс кп болан сайын, атты кристалл кйге ауысу температурасы да тмендейді.

Сйы кристаллды биомембрана рылымы температура згерісіне те сезімтал. Температура тмендегенде мембрана сйы кристалл кйден атты кристалл гель трізді кйге ауысады. Бл кезде мембрана зіні толы рылымын сатайды, фосфолипид йрышалары тзуленіп, бір біріне параллель орналасады жне оларды тербелісі шекетеледі. Сйы кристалл кйде бір липид молекуласы алып жатан аудан 0,58 нм² болса, гель кйде бл шама 0,48 нм² дейін тмендейді, яни мембрана клемі азаяды, оны есесіне мембрана абаты алыдайды(9- сурет)

9- сурет

Биомембрана кабатыны сйы кристалл кйден гель кйге кшуі кезінде биабатта радиусы 1-3 нм болатын порлар(салау) пайда болады. Бл порлар арылы иондар мен тменгі молекулалы осылыстаы заттар тасымалданады, яни фазалы згеріс мембраныны ионды ткізгіштігін жоарылатады. Мндай асиетті арасында, яни денелерді тез сууы кезінде мембраналарды заымдалуы болмайды, йткені су жне тздарды мембрана арылы туі жоарылап, оларды жасуша ішінде кристаллдануына жол берілмейді. Біра мндай кйде липид молекулаларыны озалыштыы тмендейді.

Мембрана абатында ауыздар кп, оларды кптігіні серінен мембрананы беттік керілу крсеткіші «липид-су» шекарасындаы крсеткіштен «ауыз-су» шекарасындаы крсеткішіне жаын. Мембаралы ауыздарды концентрациясы жасуша тріне байланысты згеріп отырады, мысалы, аксонны миелинді абатындаы ауыз липидтерден 2,5 есе аз, ал эритроцит мембранасындаы ауыз саны керісінше липидтен 2,5 кп.

Ауыздар мембрана абытында р трлі орналасан, бірі мембрана бетіне жабысып трса, бірі оны тесіп теді. Мембрана бетіне жабысып орналасан ауыздарды перифериялы, ал оны тесіп ткендерін интегралды ауыздар беп атайды.

Интегралды ауыздар липиттер трізді, мембрана абытындаы блігі a-спираль трінде ширатылан трде болып келетін гиброфобты асиеті бар, аминоышылдарынан трады, ал мембрана абатынан сырта шыан блігі гидрофильді асиетке ие жне аминоышылдарынан трады. Бл ауыздар мембрана абытына гидрофильді серлесу нтижесінде пайда болатын кштер арылы сталып тр. Кейбір интегралды ауыздарды мембранадан сырта шыан блігіне кмірсулар жабысып трады, мндай комплекстерді гликопротеин деп атайды, олар рецепторлы ызмет атарады жне азаны иммунды реакцияларында маызды роль бар. Мысал ретінде мембрана абатын 7 рет тесіп ткен бактериородоспинді атауа болады, ол ауыза фоторецепторлы абілет береді, ал эритоцит ауызы - гликофорин ан тобын анытайтын гликопротейнге жатады. Кптеген интегралды ауыздар мембрана абатында канал ролін атарады, мндай каналдарды ішкі бетінде гидрофильді аминышылыны радикалыдары орналасады, олар арылы суда еритін молекулалар мен иондар теді.

Перифериялы ауыздар мембрананы сырты бетіне де, ішкі бетіне де орналаса алады. Бл ауыздар мембрана абытына электростатикалы серлесу нтижесінде пайда болатын кштер арылы сталып тр, бл кштер интегралды ауыздарды стайтын кшпен салыстыранда лде айда тмен, сондытан перифериялы ауыздарды мембрана бетінен жлып алу жеіл. Ал интегралды ауыздар мембрана абатындаы липидтерді кмірсутегі тізбегімен Ван-дер Ваальс кші арылы серлеседі жне бл серлесу кшіні лкен болуы себепті интегралды ауызды бліп алу тек липид абатын бзу нтижесінде ол жеткізуге болады.

Мембрана рамындаы липидтер мен ауыздар озалыш келеді, егер молекула озалысы мембрананы бір абатында орын алса, ондай озалысты – латериалды диффузия деп атайды, егер молекула мембрананы бір абытынан екінші абаттына орын ауыстырса, оны флип-флоп орын ауыстыру деп атайды.

Латериалды диффузия кезіндегі молекуланы бір орыннан екінші орына ауысу жиілігі мынаан те:

мндаы D – латериалды диффузия коэффициенті, A- мембрана бетіндегі бір молекула алып жатан бет ауданы.

Молекуланы бір орындаы «трылыты мір затыы» оны орын ауыстыру жиілігіне кері пропорционал болады:

Молекуланы t уаыт мерзіміндегі орташа квадратты орын ауыстыруы мына рнекпен аныталынады:

= ,

Липидтерді диффузия коэффиценті те жоары. Мысалы, 40⁰С температура кезіндегі ретикулум саркоплазмасыны липидтері шін D =1,2×10^-11 м²/c те. Егер А= 7×10^-19 м² болса, онда липидтер 1 секунд ішінде 5,9×10⁷ рет орын ауыстырар еді, мнан липидті «трылыты мір затыы» 1,7×10^-8с те болатындыы крінеді.

Ауыз молекулалары липдтер трізді жылдам озалмайды. Мысалы, лимфоцитарлы мембрананы антиген молекуласыны ауызы шін D =10^-14 м²/c те болса, онда оны орташа квадратты орын ауыстыруы те болады. Мнан мембранадаы ауыздарды озалшыштыы тмен екендігін креміз, йткені мембрана абатындаы микроттіктер немесе микрофиламенттер ауыздарды басым блігіні озалысын шекетеп, оларды мембрананы белгілі бір блігінде труына ыпал етеді.

Мембрана молекулалары тзу сызыты озалыспен атар айналмалы озалыса да тседі. Мысалы, 1 радин брыша фосфолипид молекуласы 10^-9 секунд ішінде брылса, родоспин 10^-6 с, цитохромоксидаза 10^-4 с ішінде брылады.

Мембаранадаы фофолипид молекуларлады флип-флоп тріндегі озалысы латериалды диффузиямен салыстыранда те баяу жреді, мысалы, фосфолипид молекуласы мембрананы бір абатынан екінші абатына туіне 1 саата жаын уаыт ажет екен. Ал ауыз молекулалары мндай орын ауыстыруа атыспайды.

Латериалды жне флип-флоп диффузия жылдамдытарды р трлі болуыны лкен маызы бар. Латериалды диффузия жылдамдыыны лкен болуы мембранадаы химиялы рекацияларды жылдам туіне ыпал етеді, ал флип-флоп орын ауыстыруыны баяу туі мембранадаы тепе тесіздікті амтамасыз етеді.

Жасанды мембрана

Биомембрана абатыны рлысын, оны тосауылды, тасымалдаышты ызметіні бзылуын, дрілік заттарды ткізуін, электр ткізгіштігін, трансмембраналы потенциалдарды пайда болуын жне т.б. асиеттерін зертханалы жадайда зерттеуде табии мембрадан рі жасанды мембрананы олданан ыайлы. Осы масата жасанды мембраналар олданылады. Жасанды мембраны алуды бірнеше жолы бер, соларды арастырайы.

1. Жасанды моноабатты мембрана. Фосфолипид молекулалары гидрофильді басымен сйы ортаа, гидрофобты йрыымен сырты ортаа(ауа) арай орналасатыны белгілі, осы асиеті нтижесінде екі ортаны бліп тран, мысалы «сйы–ауа» шекарасындаы аз млшердегі фосфолипид молекулалары ортаны шекарасында бір атар болып моноабат райды (10 сурет).

10 сурет

Мндай моноабатты рылым, мембрананы механикалы асиетін, ондаы молекулаларды озалыштыын, фазалары трлі ортадаы процестерді, дрілік заттарды мембранаа арылы туін зерттеуде олданады. Моноабатты мембрананы кемшілігі де бар, табии мембрана екі абаттан трады, бл кемшілік жасанды мембраналы рылым - липосом мен жалпа екі абатты липидті мембраналарда ескерілген.

2. Жасанды жалпа биабатты мембрана. Егер сйы ортада фосфолипид молекулалары кп млшерде болса, онда сйы ортада молекулалрды гидрофильді басы сйы ортаа(сырта) арай, ал гидрофобты кмірсутегі тізбегі сйы ортадан жасырынып, ішке арай, екі атар болып орналасады (11 - сурет).

11- сурет

Мндай модель арылы биомембрананы иондарды ткізуін, биопотенциалды пайда болу механизмінін зерттейді.

3. Жасанды биабатты мембрана - липосом. Егер фосфолипидтерді полярлы еріткішке осса, онда екі абаттан тратын сфера трізді тйыталан рылым пайда болады, оны липосом деп атайды. йткені фосфолипид молекулалары су ертіндісінде, з бетерінше гидрофильді басымен сулы ортаа арай, ал гидрофобты йрытарымен ішкі ортаа арай бір біріне арама арсы екі атар болып орналасады жне тйыталады (12- сурет).

12 - сурет

Мндай липосомды ультрадыбыспен фосфолипидтері бар эмульсияа сер ету арылы да алуа болады, біра пайда болан липосомны диаметрі те аз 20-40 нм болу оларды зерттеулерде олдануа ыайсыз етеді. азіргі кезеде диаметрі 400 нм болатын липосомдарды алуа ммкіндік туды. Сондай а ультрадыбыспен, механикалы сер етумен жне т.б. сер ету арылы табии мембралардан липосом алуа болады. Липосомны лпа арылы адам азасына жеіл тетіндігін ескеріп, оны дрілік заттармен толтырып, дріні жеткізуде олдануда. Осындай діспен адам азасына инсулинді жеткізу ола алынуда. Егер инсулинді ауыз уысы арылы абылдаса, онда ас азан слі инсулин молекуласын ыдыратып жібереді, сондытан оны инъекция арылы салады, енді жерде инсулинді липомос абышасымен аптап, пероралды трде (ауыз уысы арылы) абылдауа ммкіндік туып отыр.

азіргі кезеде дрілік препараттарды азаны наты бір блігіне, наты бір жасушаа жеткізу баытында зерттеу жмыстары жргізілуде. Ол былайша жзеге асырылмашы. р жасушаны мембрана абатында тек осы абата тн ерекше ауыздар «антиген» болатыны аныталан. р антигенге сйкес, тек сонымен ана рекеттесе алатын «антидене» болады екен. Егер осындай антиденені липосомны биабатына ендірсек, сонда дрілік затпен толтырылан липосом бізге ажетті антиген орналасан жасушаа барып жабысады, сонымен бірге дрілік зат жасушаа енеді. Бл діс зірше зерттеу кйінде алып отыр.