Раздел 1. Биофизика мембран

Биологические мембраны. Структура, свойства

Биофизика мембран - важнейший раздел биофизики клетки, имеющей большое значение для биологии. Многие жизненные процессы протекают на биологических мембранах. Нарушение мембранных процессов - причина многих паталогий. Лечение также связано с воздействием на функционирование биологических мембран. Еще в 30-х годах 20 века наличие дифференцированной мембранной структуры на поверхности клеток представлялось далеко не бесспорным. Прямые морфологические доказательства наличия мембраны были немногочисленны или отсутствовали. Первые указания на свойства клеточной поверхности, лимитирующей диффузию красителя внутрь клетки, сделал в середине 19 века К.В. Нагели. Он также показал, что клетки проявляют осмотические свойства: набухают в разбавленных растворах и сжимаются в концентрированных. Морфологические данные о существовании клеточной мембраны были получены только после разработки методов приготовления ультратонких срезов тканей, фиксированных химическими методами для проведения электронномикроскопических исследований. Тонкая структура мембран была исследована с помощью метода замораживания - скалывания.

Основные функции биологических мембран

Элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, развитию и воспроизведению - это живая клетка. Единство автономности от окружающей среды и одновременно тесной связи с окружающей средой - необходимое условие функционирования живых организмов на всех уровнях их организации. Важнейшим условием существования клетки и жизни является нормальное функционирование биологических мембран.

Основные функции биологических мембран:

• • барьерная - обеспечивает селективный, регулируемый, пассивный и активный обмен веществом с окружающей средой (селективный - одни вещества переносятся через биологическую мембрану, другие нет; регулируемый проницаемость мембраны для определенных веществ меняется в зависимости от функционального состояния клетки);
• • матричная - обеспечивает определенное взаимное расположение и ориентацию мембранных белков, обеспечивает их оптимальное взаимодействие;
• • механическая - обеспечивает прочность и автономность клетки, внутриклеточных структур;
• • энергетическая - синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез в мембранах хлоропластов;
• • рецепторная - механическая, акустическая, обонятельная, зрительная, химическая, терморецепция - мембранные процессы и др.;
• • генерация и проведение биопотенциалов и многие другие функции.