2. Фазовые переходы в мембране.

При изменении температуры в мембране наблюдаются фазовые переходы:

• при понижении температуры липиды превращаются в гель (кристаллическое состояние). Толщина слоя при этом увеличивается (рис. 2).

• при повышении температуры липиды - «плавятся».

Благодаря поворотам молекул жирных кислот вокруг С-С связей при фазовых переходах в бислое, могут образовываться каналы - кинки, в которые могут внедряться различные ионы и низкомолекулярные соединения. Считается, что именно с образованием кинков связан транспорт воды.

Р азличные конфигурации молекул жирных кислот, возникающие при поворотах вокруг С-С связей, называют ротамерами или конформерами (рис. 3). Процесс изменения конформации молекул за счет таких поворотов называется транс-гош-изомеризацией (рис.). Гош-конформация (“гош” – скошенный) аналогична цис-конформации. Вероятность транс-гош-перехода весьма велика и еще более возрастает при увеличении температуры. При переходе из транс- в гош- конформацию образуются складки или кинки (от англ. kink – петля). Такого рода изменения способны захватывать целые кластеры мембранных липидов. Считается, что именно с образованием кинков связан транспорт воды и других веществ через мембраны.

Ионные каналы (унипорт) классифицируют:

А) по типу ионов: натриевые, калиевые, кальциевые и хлорные каналы;

Б) по способу регуляции:

1) потенциал-чувствительные

2) хемочувствительные (рецептор-управляемые)

3) внутриклеточными веществами (ионами).

В процессе переноса катионов должны выполняться два основных условия (фактора):

1. Стерический – совпадение размеров катиона и гидратной оболочки с размерами канала.

2. Энергетический – взаимодействие катиона с карбоксильными (отрицательно заряженными группировками самого канала).

Биоэлектрогенез

Электровозбудимыми называются ткани, способные генерировать потенциалы действия в ответ на действие электрического стимула надпороговой величины. К ним относят нервную, мышечную и железистую ткани. Порогом называют минимальную величину раздражителя, способную вызвать физиологический ответ: сокращение мышцы, нервный импульс или секрецию у желез. В XVII-XVIII веках проявление этих ответов по своей природе связывали с продукцией «животного электричества», первые

исследования которого были проведены Л. Гальвани. Его знаменитый научный спор с А.Вольтой о существовании «животного электричества» закончился открытием биопотенциалов.

Мембранный потенциал (потенциал покоя) - разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностью мембраны: △φ = φ_i - φ₀

Разность потенциалов обнаружили с помощью микроэлектродной техники (Рис. 4). Объектом исследования был гигантский аксон кальмара (d_а.к = 05 мм > в 100-1000 раз чем d аксона позвоночных животных).

Метод микроэлектродной техники: Аксон кальмара помещали в специальную ванну (рис. 4), наполненную раствором Рингера. Внутрь аксона вводили микроэлектрод - 1 с очень тонким оттянутым концом диаметром 0,5 мкм.

Внутри микроэлектрода находился заполняющий его раствор КСl или Nacl и серебряная проволока покрытая солью АgCl. Второй электрод - 2 назывался электрод сравнения, который помещали в раствор у наружной поверхности аксона. С помощью усилителя тока и осциллографа регистрировали разность потенциалов на мембране. На экране осциллографа была видно, что клетка в покое внутри заряжена отрицательно, а снаружи положительно (рис. 5). Например, мембранный потенциал покоя для: мышечных волокон составляет (-90 мВ), а для нервных волокон (-60 мВ).