Таырыбы:Биологиялы мембрананы рылымы мен функциясын оытуды дістері.
Масаты:Биологиялы мембрананы табиатын тсіну. Оларды функциясы мен зерттеу дістерін оып йрену. Берілген таырып бойынша есеп шыару дістемесін
мегеру.
Оытуды міндеттері:
· Студент медико-биологиялы зерттеулерде мембрана рылымыны физико-химиялы ерекшеліктерін, жмыс жасау механизмін, физикалы шамаларды формулалары мен лшем бірліктерін білуі тиіс
· Студент берілген таырыпа байланысты есеп шыаруды йренуі тиіс
Таырыпты негізгі сратары:
· Биологиялы мембрана туралы жалпы тсінік.
· Мембрананы зерттеуді физико-химиялы дістері.
· Биологиялы мембрананы рылымы.
Оыту дісі - берілген таырыпа берілген хабарламаларды талылау, есептер шыару жне тапсырмалар орындау.
ысаша теория:
Азаны мір сруін оып йренуді крделілігіні бірі тірі азаны жоары рылымдыы. Тірі азаны рылымды жне функционалды бірлігі негізгі мірлік функциялары тетін жасуша болып табылады. Жасуша оршаан ортамен затты, энергияны жне апаратты алмасуы жретін ашы жйені райды. Барлы жасушалар плазмалы (жасушалы) мембранамен оршалан цитоплазмадан трады.
Кез-келген мембрана рылымыны негізін липидтерді екі моноабатынан тратын екі липидтік абат райды. Екі абатты да гидрофобты “йрытары” ішке арап жатады. Бл кезде молекуланы гидрофобты блігіні сумен жанасуы азыра болады. Келесі гипотеза шындыа жанасады: мембрана сйыты-мозаикалы трде болады, яни фосфолипидті негіз–ауыздар жзіп жретін екі лшемді еріткіштер трінде болады
(сурет 1). 
1-cурет 2-сурет Даниэль – Давсон бойынша жасушалы мембрананы рылысыны схемасы.
Авторлар мембрананы ртрлі рылысыны моделдерін сынды. Сараптамалара сйене отырып Даниэль мен Давсон 1935 ж. мембрана рылымын (сур. 2) сынды. Бл моделде бір-біріне перпендикуляр орналасан фосфолипидтер молекуласыны екі абаты бар.
Липидтер молекулаларыны гидрофилды жаы сырта, гидрофобты –мембрананы ортасына арай баытталан. Гидрофобты жаы – бл полярлы топтар рамында жо, су молекулаларымен осыла алмайтын блігі. детте молекуланы гидрофобты жаы органикалы ышылдарды аныан кмірсуларыны тізбегі трінде болады.
Мембрана з рылымына арай жазы конденсатора сайды, онда астарлары ретінде ауыздарды беті алынса, ал диэлектрикті ролін липидті абат орындайды. Жазы конденсаторды формуласын пайдалана отырып, мембрананы гидрофобты жне гидрофилді бліктеріндегі диэлектрик тімділігін мембрана алыдыыны шамасыны згеру шегін біле отырып, баалауа болады. 
, мндаы – диэлектрлік тімділігі, 0- электрлік траты, s- аудан, d-пластиналар алыдыы.
азіргі кезде пайдаланатын 1971 жылы Николсон мен Сингер сынан рылысы екі абатты липидтерден тратын биологиялы мембрананы сйы – мозаикалы моделі болып табылады.
Мембрананы липидтері мен ауыздары жылулы озалысты серінен лкен озалыштыа ие. Липидтер мен ауыздар (белоктар) орын алмастырып отырады жне оларды мембрана жазытыыны бойымен орын алмастыруын латеральды диффузия, ал клдене орын ауыстыруын флип – флоп деп атайды. Латеральды диффузияа липидтерді жоары блігіні озалысы, ал «флип-флопа» тменгі блігіні озалысы сйкес келеді, яни мембрананы екі жаындаы липидтерді орын ауыстыруы сирек процесс болып табылады.Латериалды диффузияны нтижесінде молекуланы секіру жиілігі мынаан те: 
(1), мндаы
D-латеральды диффузияны коэффициенті; A- мембрананы беткі абатындаы бір молекуланы алатын ауданы.
Бір баыттаы молекуланы трылыты міріні уаыты секіру жиілігіне кері пропорционал: 
(2)
Сондытан t уаыт ішіндегі молекуланы орташа квадратты ыысуы мынаан те:
= 
(3)
Мембраналар жоары меншікті электр кедергісі (жуытаанда 107Ом*м) мен жоары сыйымдылыа (0,5*10-2Ф/м2 млшерінде) ие болады. Мембраналы липидтерді диэлектрлік тімділігі 2-ге те.
Мембраналар кп санды ртрлі ауыздардан трады. Оларды саны кп боланы соншалы мембрананы беттік керілуі «липид-су» ( 
) блігіне араанда «ауыз-су» ( 
)блігіні шекарасындаы беттік керілуді шамасына жаын. Мембраналы ауыздарыны концентрациясы жасушаны тріне байланысты.
Жасушалы рылымды оып йрену оптикалы микроскопты пайдаланудан басталды. Оны жмыс істеу принципі жарыты сыну былысына жне линзаларды оптикалы жйесі кмегімен кескінді рылуына негізделген. Биологиялы ультрарылымды тікелей оып йрену электронды микроскопты табылуынан кейін ммкін болды. Оны рсат ету ммкіндігі жары микроскопа араанда жоары болады. азіргі кездегі микроскоптарды рсат ету шегі 0,5-1нм ал лкейтілуі – жздеген есе кп. Жары жне электронды микроскоптарда суле жолы бірдей. Біра та электронды микроскопта жары шоын электрондар аыны ал линзаны ролін электростатикалы немесе электромагниттік ріс атарады.
Инфраызыл спектроскопия, спектрогюляриметриямен, ЯМР жне т.б. мембрананы зерттеу дістері арылы унитарлы модельде ескерілмеген ауызды рылымдарыны жне ауыз аралы зарасерді ртрлілігі байалды. Бдан ауыздар мембранада асимметриялы таралатыны аныталды (Бергельсон, 1970).
Мздатылан (атырылан) кйдегі кесу (скалывания) дісі арылы маызды нтижелер алынды (freeze etching). Мембрананы cйы азот температурасында тез атырады жне вакуумде бледі де, электронды микроскоппен баылайды. Осыдан кейін эритроцит мембранасыны гидрофобты аймаыны ішкі жаынан клдене кесіледі (иылады). Бдан диаметрі 7,5нм-ге дейін жететін глобулалы блшектер табылды. Бл блшектер – ауыздар екені аныталды.
Сонымен атар жасушаны рылымын зерттеуде рентген рылымды сараптамма (рентген сулелеріні дифракциясы) лкен роль атарады. Бл діс дифракция былысына негізделген. Сараптамадан рентгенографияда объектіні рылымын молекулалы жне атомды дегейдегі мліметтері алынады. Бл діс молекулалы биология мен ультрарылымды оып йрену аймаында пайдаланатын уатты дістерді бірі болып табылады. Оны ндылыы ол тек молекулаларды кеістіктік орналасуын анытап ана оймай молекулалар арасындаы араашытыты дл лшейді жне ішкі молекулалы йымдастыруды табады. Бл дісті электронды микроскопиямен салыстыранда маыздылыы тіркелмеген препараттарды рылымыны сараптаммасын жасауа ммкіндік береді.
Жасушаны химиялы рылымын зертеу шін ультрахимиялы ртрлі дістері олданылады. Бл дістер арылы жасушадаы заттар млшері жне жасуша рамы алынады Содан кейін арнайы химиялы дістер алынан заттарды сапалы жне санды сараптамасы жасалады.
Бл дістер тобына мембрананы ауыздар мен липидтерге блінуін талылау
да жатады. азіргі кезде зерттеушілер мембрана ауыздарыны конформациясын оып йренуге кіл бліп отыр. Мнда люминесценттік сараптама инфраызыл спектраскопиясы, оптикалы белсенділікті лшеу жне т.б дістері пайдаланылады.
Биологиялы мебраналар азада кптеген функциялар атарады: олар тепе-тедік емес жадайдаы азаны стап труа ммкіндік беретін, жасушаны жеке бліктерге бліп отыратын (компартаменттер) жасушаны (цитоплазматикалы мембраналар немесе плазмалемма деп аталатын) жне жасушалы органеллаларды оршап трады; жасуша аралы байланысты тзейді, жасушаны механикалы орайды, зат тасымалын, нерв импульсін жргізеді, АТФ синтезіне атысады, кеістікте ферментативті реакцияларды жзеге асыратын мембрана ауыздарыны орналасуын, рецепторлар жне иммунды жйені ызметін амтамасыз етеді.
Есептер:
1. Латериалды диффузия коэффициенті D=45 мм2/c, фосфолипидті бір молекуласыны алатын ауданы А=1,9 нм2 – а те саркоплазматикалы ретикулуманы трылыты міріні уаытын жне мембрана липидтеріні бір абатынан екінші абатына секіру жиілігін есептеіз?
2. алыдыы d= 10 нм, меншікті электр сыйымдылыы С= 1,7мФ/м2 те мембрана липидтеріні диэлектрик тімділігін есептеіз?
3. Мембрананы сйыкристалдан аттыкристалл кйге ткен кезде гидрофобты абатыны сйыкристалл кйіндегі алыдыы 3,9 нм, аттыкристал кйіндегі алыдыы 4,7 нм –ге те боланда мембрананы электр сыйымдылыы алай згереді?
4. Латериалды диффузия коэффициенті D=10 –12 м2/с – а те 2секунд ішінде ауыз молекуласыны орташа квадратты ыысуын есептеіз?
5. Мембрана фосфолипидтеріні сйыкристалл кйден аттыкристалл кйге фазалы ауысуында биабат алыдыы згереді. Осындай фазалы ауысуда мембрананы электр сыйымдылыы жне электр рісіні кернеулігі згере алады ма?
Баылау
Сратар:
· Биологиялы мембрананы трлері жне оларды функциялары.
· Мембрананы химиялы рамы
· Мембраналы липидтерді трлері.
· Моноабатты липидтерді асиеттері..
· Биабатты липидтерді рылымы.
· Латеральды диффузия жне трансмембраналы ауысулар.
· Мембраналы ауыздар.
· Мембраналы ауыздар жне оларды функциялары.
· Липосомалар.
дебиеттер:
1. А.Н. Ремизов Медицинская и биологическая физика. М. Дрофа, 2004ж.
2. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. «Курс физики» М. "Высшая школа". 2002 ж.
3. М.Е. Блохина, И.А.Эссаулова, Г.В.Мансурова. «Руководство для лабораторных работ по медицинской и биологической физике» М. Дрофа.2002ж.
4. В.А. Тиманюк, Е.Н. Животова «Биофизика» М. 2003ж.
5. М.В.Волькенштейн «Биофизика» М.2008ж.