Podobnosti a rozdiely medzi umelými membránami a prírodnými. Umelá membrána: Krok k životu
Umelé membrány sa vyrábajú pomocou špeciálne vyvinutých techník. Takéto membránové systémy typicky pozostávajú z jedného fosfolipidu (prírodného alebo syntetického) alebo zo zmesi oboch. Za vhodných podmienok (napr. mierna sonikácia) tvoria tieto fosfolipidy sférické dvojvrstvové vezikuly. Vezikuly ohraničené lipidovou dvojvrstvou sa nazývajú lipozómy.
Pozrime sa na niekoľko príkladov použitia
Ryža. 42.8. Keď sa membrána sama zloží, zachová sa jej základná štruktúra, ale nie jej asymetria. Membrány sú zničené, keď sú ošetrené čistiacimi prostriedkami vo vysokých koncentráciách; amfifilné molekuly detergentu tvoria malé kvapôčky nazývané micely. Detergent rozpúšťa membránové zložky obalením hydrofóbnych oblastí lipidov a proteínov a ich uzavretím do micel, kde sú chránené pred vodou. Po odstránení detergentu lipidy spontánne vytvoria novú dvojvrstvu s integrovanými proteínmi. Posledne menované sú však zahrnuté najmä v náhodnej orientácii. Experimenty, ako je ten, ktorý je tu popísaný, ukázali, že všetky bunkové membrány sa nedokážu správne zostaviť; aspoň niektoré integrálne proteíny musia byť integrované do hotovej membrány, ktorá má určitú orientáciu. (Od Lodish N. F., Rothman J. E.: The Assembly of cell membráns. Sci. Am. 1979, 240, 43, s láskavým dovolením.)
umelé membránové systémy a naznačujú ich výhody oproti prírodným membránam.
1. Obsah rôznych lipidov v umelých membránach sa môže meniť; to umožňuje systematické štúdium vplyvu lipidového zloženia membrán na konkrétnu funkciu. Napríklad je možné získať vezikuly výlučne z fosfatidylcholínu alebo naopak zo zmesi fosfolipidov známeho zloženia vrátane glykolipidov a cholesterolu. Membrány môžu byť postavené z lipidov s rôznymi zvyškami mastných kyselín. To umožňuje systematické štúdie vplyvu zloženia mastných kyselín na určité membránové funkcie (napríklad transport).
2. Purifikované membránové proteíny alebo enzýmy môžu byť začlenené do vezikúl. To nám umožňuje identifikovať, ktoré molekuly (napr. špecifické lipidy alebo pomocné proteíny) sú potrebné na rekonštrukciu funkcie purifikovaných proteínov. Štúdie purifikovaných proteínov, ako je Ca2+-ATPáza sarkoplazmatického retikula, ukazujú, že v niektorých prípadoch stačí jeden proteín a jeden lipid na rekonštrukciu iónovej pumpy.
3. Mikroprostredie umelých systémov je možné prísne kontrolovať a cielene meniť (napríklad meniť koncentráciu iónov). Môžu byť vystavené ligandom špecifickým pre určité proteínové receptory obsiahnuté v lipozómoch.
4. Keď sa vytvoria lipozómy, môžu zachytiť určité zložky, napríklad lieky alebo izolované gény. Použitie lipozómov na dodávanie liečiva do špecifických tkanív sa javí ako veľmi sľubné. Na to je potrebné zahrnúť zložky do lipozómových membrán (napríklad protilátky proti určitým molekulám bunkového povrchu), čo im umožní adresovať špecifické tkanivá alebo nádory. Terapeutický účinok tohto spôsobu podávania liečiva by mal byť dosť významný. Zdá sa, že DNA uzavretá v lipozómoch je menej citlivá na nukleázy; toto treba brať do úvahy pri génovej terapii.
Zariadenie s dvoma pracovnými zónami, v ktorých sa udržiavajú rôzne tlaky a zloženie separovanej zmesi.
Membrány môžu byť vyrobené vo forme plochých dosiek, rúrok, kapilár a dutých vlákien. Membrány sú usporiadané do membránových systémov. Najbežnejšie umelé membrány sú polymérne elektrolytické membrány. Za určitých podmienok možno s výhodou použiť keramické membrány.
Niektoré membrány pracujú v širokom rozsahu membránových operácií, ako je mikrofiltrácia, ultrafiltrácia, reverzná osmóza, pervaporácia, separácia plynov, dialýza alebo chromatografia. Spôsob aplikácie závisí od typu funkčnosti obsiahnutej v membráne, ktorá môže byť založená na rozmerovej izolácii, chemickej afinite alebo elektrostatike.
Použitie
Membrány sa najčastejšie používajú na čistenie vody, odstraňovanie mikroorganizmov z mliečnych výrobkov, odsoľovanie vody, dehydratáciu zemného plynu, hemodialýzu alebo ako komponenty palivových článkov.
pozri tiež
Napíšte recenziu na článok "Umelá membrána"
Literatúra
- Yu. I. Dytnersky, V. P. Brykov, G. G. Kagramanov. Membránová separácia plynov. - M.: Chémia, 1991.
Úryvok charakterizujúci umelú membránu
Keď som sa teda úplne voľne prechádzal po dome svätého pápeža, lámal som si hlavu a nevedel som si predstaviť, čo táto nevysvetliteľná dlhá „prestávka“ znamená. Vedel som s istotou, že Caraffa bol veľmi často vo svojich komnatách. Čo znamenalo jediné: ešte nešiel na dlhé cesty. Ale z nejakého dôvodu ma stále neobťažoval, akoby úprimne zabudol, že som v jeho zajatí a že som stále nažive...Počas mojich „prechádzok“ som stretol mnoho rôznych, úžasných návštevníkov, ktorí prišli navštíviť Svätého pápeža. Boli to kardináli a niekoľko mne neznámych vysokopostavených osôb (čo som usúdil podľa oblečenia a toho, ako hrdo a nezávisle sa správali k ostatným). Ale potom, čo opustili pápežove komnaty, všetci títo ľudia už nevyzerali tak sebavedomo a nezávisle ako pred návštevou recepcie... Napokon, pre Caraffu, ako som už povedal, bolo jedno, kto stojí pred ním. z neho bola jediná dôležitá pre pápeža JEHO VÔĽA. A na ničom inom nezáležalo. Preto som veľmi často videl veľmi „ošarpaných“ návštevníkov, ktorí sa nervózne snažili čo najrýchlejšie opustiť „hryzavé“ pápežské komnaty...
V jeden z tých istých, úplne identických „pochmúrnych“ dní som sa zrazu rozhodol urobiť niečo, čo ma už dlho prenasledovalo – konečne navštíviť zlovestnú pápežskú pivnicu... Vedel som, že je to pravdepodobne „plné následkov, “, ale predvídanie nebezpečenstva bolo stokrát horšie ako nebezpečenstvo samotné.
A rozhodla som sa...
Keď som zišiel po úzkych kamenných schodoch a otvoril ťažké, smutne známe dvere, ocitol som sa v dlhej vlhkej chodbe, ktorá páchla plesňou a smrťou... Nebolo tam žiadne osvetlenie, ale pohnúť sa ďalej nebol veľký problém, keďže som vždy mal dobrý orientačný zmysel v tme. Mnohé malé, veľmi ťažké dvere sa smutne striedali jedna za druhou, úplne stratené v hlbinách ponurej chodby... Spomenul som si na tieto sivé steny, spomenul som si na hrôzu a bolesť, ktoré ma sprevádzali vždy, keď som sa odtiaľ musel vrátiť... Ale nariadil som si, aby som bol silný a nemyslel na minulosť. Povedala mi, aby som jednoducho šiel. Domov > Program
Umelé membrány. Monovrstva na rozhraní. Dvojvrstvové lipidové membrány. Lipozómy a proteolipozómy. Mechanizmy interakcie lipozómov s biomembránami. Vlastnosti umelých membrán, ich podobnosti a rozdiely od prirodzených membrán, praktické využitie v biológii a medicíne.
Biofyzika procesov transportu látok cez biomembrány
Problém priepustnosti látok cez biomembrány. Metódy štúdia priepustnosti. Druhy transportu látok cez biomembránu. Pasívny transport (difúzia). Hnacia sila difúzie. Fickova difúzna rovnica. Závislosť priepustnosti membrán od rozpustnosti vo vode a lipidoch. Aquaporíny. Priepustnosť membrán pre vodu a neutrálne molekuly. Priepustnosť membrán pre ióny. Faktory ovplyvňujúce rýchlosť pasívneho transportu iónov. Elektrochemický potenciál. Mechanizmy na prechod iónov cez membránu. Transport iónov v kanáloch. Moderné chápanie štruktúry a fungovania kanálov. Selektivita kanála. Indukovaný transport iónov, jeho modelovanie na lipozómoch a plochých dvojvrstvových lipidových membránach. Ionofory: mobilné nosiče a látky tvoriace kanály. Uľahčená difúzia, jej hlavné vlastnosti a rozdiely od jednoduchej difúzie. Translokácia radikálov ako druh transportu látok, jej mechanizmy a úloha pri dodávaní cukrov, aminokyselín a iných metabolitov do bunky. Aktívny transport molekúl a iónov, jeho rozdiel od uľahčenej difúzie. Vlastnosti a funkcie aktívneho transportu. Termodynamika aktívneho transportu molekúl a iónov. Mechanizmy aktívneho transportu. Elektrogénny a neutrálny transport. Primárny a sekundárny aktívny transport. Transportné ATPázy, ich stručná charakteristika a klasifikácia. Štruktúra a mechanizmus účinku Na-K pumpy. Aktívny transport Ca 2+ a protónov. Modely paralelne fungujúcich pasívnych a aktívnych kanálov. Špeciálne mechanizmy transportu látok cez biomembránu (endo- a exocytóza, prenos DNA atď.).
Bioelektrické javy.
Stručná história objavovania a štúdia bioelektrických javov. Klasifikácia biopotenciálov. Charakteristika iónových a elektródových biopotenciálov. Oddychový potenciál, jeho vznik. Akčný potenciál. Moderné chápanie generovania nervových impulzov. Model Hodgkin-Huxley. Meranie akčného potenciálu v nerve. Asymetrická distribúcia iónov na oboch stranách membrány ako základ pre vznik biopotenciálov. Faktory určujúce veľkosť membránového potenciálu. Donnanova rovnováha. Transport iónov v excitabilných membránach. Šírenie nervového impulzu pozdĺž myelinizovaných a nemyelinizovaných nervových vlákien. Dodávka energie pre procesy šírenia excitácie. Vektorový charakter prenosu elektrických signálov, jeho mechanizmus. Význam zaznamenávania biopotenciálov pre biológiu a medicínu. Elektrokinetické javy. Vytvorenie elektrickej dvojvrstvy. Faktory určujúce veľkosť elektrokinetického potenciálu. Aplikácia mikroelektroforézy na posúdenie elektrického potenciálu bunkových membrán za normálnych a patologických stavov. Príklady iných elektrokinetických javov.
Molekulárne mechanizmy procesov spájania energie.
Všeobecné charakteristiky premeny energie v biomembránach. Konjugačné komplexy, ich lokalizácia v mitochondriálnej a fotosyntetickej membráne chloroplastov. Štruktúra a prevádzkové podmienky rôznych elektrónových transportných reťazcov (ETC) v biomembránach. Redoxný potenciál nosičov elektrónov, jeho meranie (Nernstova rovnica). Vlastnosti a biologický význam transportu elektrónov. Podobnosti a rozdiely medzi CPE v mitochondriách a chloroplastoch. Exergonické a endergonické štádiá oxidatívnej fosforylácie, účinnosť tohto procesu. Teórie vysvetľujúce mechanizmus membránovej fosforylácie. Základné ustanovenia teórie P. Mitchella. Elektrochemický potenciál vodíkových iónov. Zloženie protónovej ATPázy. Mechanizmus spájania energie (tvorba a hydrolýza ATP). Dôsledky chemiosmotickej teórie. Iné iónové transportéry fungujú ako konvertory molekulárnej energie, ktoré generujú ATP. Zovšeobecnený diagram premeny energie v bunke.
Biofyzika kontraktilných systémov.
Všeobecná charakteristika mechanochemických procesov. Hlavné typy kontraktilných a pohyblivých systémov. Biofyzikálne charakteristiky svalových a nesvalových kontraktilných proteínov (aktín, myozín, tropomyozín, tubulín, flagelín atď.). Základné vlastnosti priečne pruhovaného svalstva ako mechanochemického meniča energie; štruktúra sarkoméry, jej zmeny počas kontrakcie. Molekulárny mechanizmus svalovej kontrakcie, jeho regulácia. Dodávka energie pre svalovú kontrakciu; význam experimentov V. Engelhardta a M. Lyubimovej. Teórie vysvetľujúce mechanizmus kontrakcie. Hlavné štrukturálne znaky nesvalových kontraktilných systémov, molekulárny mechanizmus ich mobility.
Biofyzika fotobiologických procesov
Všeobecná charakteristika a klasifikácia fotobiologických procesov a ich štádií. Použiteľnosť zákonov fyziky a fotochémie na fotobiologické procesy. Absorpcia svetla biomolekulami. Lambert-Beerov zákon. Mechanizmus absorpcie svetla. Zákonitosti prechodu fotoelektrónov na excitovanú úroveň. Absorpčné spektrá biomolekúl. Optické vlastnosti proteínov a nukleových kyselín: absorpcia svetla, optická aktivita, optická rotačná disperzia, cirkulárny dichroizmus, povaha hypochrómnych a hyperchrómnych efektov. Dráhy deaktivácie molekúl excitovaných svetlom. Luminiscencia, jej typy a hlavné fyzikálne charakteristiky: emisné spektrá, kvantový výťažok, trvanie žiary. Bioluminiscencia a ultraslabá žiara predmetov (biochemiluminiscencia). Energetická migrácia v biosystémoch, jej mechanizmy: indukčná rezonancia, excitón, výmenná rezonancia, polovodič. Typy fotochemických reakcií; jedno- a dvojkvantové reakcie. Akčné spektrá fotobiologických procesov. Biofyzika fotosyntézy. Fyzikálny význam fotosyntézy. Premena energie v primárnych procesoch fotosyntézy. Elektrónový transport a fotofosforylácia. Termodynamika fotosyntézy, kvantový výťažok a kvantová spotreba, účinnosť premeny svetelnej energie na chemickú energiu. Bakteriorhodopsínová fotosyntéza: fyzikálny a biologický význam, sled energetických premien, molekulárny mechanizmus. Fotodeštruktívne procesy. Fotochemické reakcie pôsobením ultrafialového žiarenia na nukleové kyseliny. Molekulárne mechanizmy pôsobenia ultrafialového žiarenia na proteíny a lipidy. Biologický význam fotopoškodenia molekúl. Fotosenzibilizácia a fotoprotekcia; oprava svetla a tmy. Základné fyzikálne vlastnosti a biologické účinky laserového žiarenia. Úloha dvojkvantových reakcií. Metódy laserového výskumu.
Regulácia biologických procesov.
Základné pojmy teórie informácie. Vzťah medzi entropiou a informáciou v biologických systémoch. Množstvo biologických informácií, ich hodnota. Aplikácia teórie informácie na bioprocesy: genetický kód, informačná charakteristika štruktúry bielkovín a pod. Pojem biokybernetika. Princípy autoregulácie biologických procesov (pozitívna a negatívna spätná väzba, samooscilácie, biorytmy). Úloha biologických spúšťačov v regulácii metabolizmu.
VZDELÁVACÍ A METODICKÁ KARTA
| Číslo sekcie, téma, lekcia | Názov časti, téma, lekcia; zoznam problémov, ktoré sa majú študovať | Počet hodín v triede | Materiálne zabezpečenie lekcie (vizuály, učebné pomôcky atď.) | Literatúra | Formy kontroly |
|||||||
| praktické (semináre) | laboratórium | organizovaný samostatná práca študenta |
||||||||||
| Úvod: Predmet a úlohy biofyziky, problémy, štádiá vývoja, perspektívy a smery vývoja. | Diapozitívy na projektor, tabuľu, kriedu | LD 1,2,3,4,6,7 | skúška |
|||||||||
| Diapozitívy pre grafický projektor, Vysvetľujúce kresby na tabuli. | |||||||||||
| Kinetika biologických procesov. Elementárne kinetické rovnice. Molekularita a poradie reakcií. Vlastnosti kinetiky biologických procesov. Závislosť reakčných rýchlostí od koncentrácie látok a teploty. Van Hoffov koeficient. Aktivačná energia a jej definícia. Závislosť rýchlosti reakcie od charakteru katalyzátora Kinetika enzymatických procesov. Enzým-substrátový komplex, metódy jeho detekcie. Grafické znázornenie závislosti rýchlosti enzymatickej reakcie od koncentrácie substrátu, teploty, pH a ďalších faktorov. Michaelis-Mentenova rovnica a jej algebraická transformácia na určenie spoločnej rýchlostnej konštanty. Kineticko-grafická analýza typov inhibície. | Diapozitívy pre grafický projektor. Vysvetľujúce kresby na tabuli | |||||||||||
| Dráhy premeny energie v bunke. Bunka je ako chemický stroj. Termodynamické charakteristiky hlavných procesov spojených s premenou energie. | Diapozitívy pre grafický projektor Vysvetľujúce kresby na tabuli | |||||||||||
| Fotobiologické procesy. Klasifikácia fotobiologických procesov. Fotochemické reakcie. Svetlé a tmavé fázy fotosyntézy. Mechanizmus interakcie svetla s hmotou. Vzrušený stav molekúl. Mechanizmy absorpcie svetla hmotou. Fluorescencia a fosforescencia, charakteristika, vlastnosti, význam. | Diapozitívy pre grafický projektor | |||||||||||
| Molekulárna biofyzika Predmet a úlohy molekulárnej biofyziky; výskumné metódy. Rôzne typy interakcií v polyméroch, ich biofyzikálne charakteristiky. Priestorová organizácia molekuly proteínu. Rôzne sekundárne a terciárne proteínové štruktúry; superšpirály. Fázové prechody v proteínoch; tepelná a chemická denaturácia. Mechanizmus, termodynamické charakteristiky. Fyzikálne modely DNA. Polymorfizmus sekundárnej štruktúry NK. Fázové prechody helix coil denaturácia a renaturácia NC, denaturačné faktory. Kvalitatívne a kvantitatívne charakteristiky denaturácie. Metóda molekulárnej hybridizácie DNA, jej biologický význam. Fyzikálne vlastnosti NC. | Diapozitívy pre grafický projektor Vysvetľujúce kresby na tabuli | |||||||||||
| Biofyzika membrán. Metódy štúdia biomembrán. Vývoj myšlienok o štruktúrnej organizácii membrán. Biofyzikálne charakteristiky molekulárnych zložiek membrán: proteíny, lipidy, sacharidy a ich komplexy. Voda ako neoddeliteľná súčasť biomembrán. Model tekutej mozaiky, jej hlavné charakteristiky. Fyzikálne vlastnosti biomembrán. Mobilita komponentov biomembrány. Fázové prechody v membránach. Kvapalné kryštály v štruktúre membrán, ich vlastnosti. Funkcie biologických membrán. Umelé membrány. | Diapozitívy pre grafický projektor Vysvetľujúce kresby na tabuli | |||||||||||
| Priepustnosť buniek a tkanív. Klasifikácia a stručný popis druhov transportu látok cez biologické membrány. Pasívna doprava, jej druhy, mechanizmy. Priepustnosť membrán pre vodu a elektrolyty. Moderné chápanie štruktúry a fungovania kanálov. Selektivita kanála. Vlastnosti a funkcie aktívneho transportu. Termodynamika aktívneho transportu molekúl a iónov. Mechanizmy aktívneho transportu. Elektrogénny a neutrálny transport. Primárny a sekundárny aktívny transport. Transportné ATPázy, ich stručná charakteristika a klasifikácia. Špeciálne mechanizmy na transport látok cez biomembránu | Diapozitívy pre grafický projektor Vysvetľujúce kresby na tabuli | |||||||||||
| Bioelektrické javy Všeobecná charakteristika a klasifikácia biopotenciálov. Charakteristika iónových a elektródových biopotenciálov. Pokojový potenciál, jeho vznik. Akčný potenciál. Moderné chápanie generovania nervových impulzov. Faktory určujúce veľkosť membránového potenciálu. Šírenie nervového impulzu pozdĺž myelinizovaných a nemyelinizovaných nervových vlákien. Elektrokinetické javy. Faktory určujúce veľkosť elektrokinetického potenciálu. | Diapozitívy pre grafický projektor Vysvetľujúce kresby na tabuli | |||||||||||
| Biofyzika kontraktilných systémov Všeobecná charakteristika mechanochemických procesov. Hlavné typy kontraktilných a pohyblivých systémov. Biofyzikálne charakteristiky svalových a nesvalových kontraktilných proteínov. Základné vlastnosti priečne pruhovaného svalstva. Molekulárny mechanizmus svalovej kontrakcie, jeho regulácia. Hlavné štrukturálne znaky nesvalových kontraktilných systémov, molekulárny mechanizmus ich mobility | Diapozitívy pre grafický projektor Vysvetľujúce kresby na tabuli | |||||||||||
INFORMAČNÁ ČASŤ
Základná a doplnková literatúra
| Bibliografia | Rok vydania |
|
| Hlavná (LO) | ||
| Rubin A.B. Biofyzika. M.: Dom knihy „Univerzita“, T. 1-2. Antonov V.F. Biofyzika. M.: Guma. publikovaný centrum "Vlados", Rubin A.B. Prednášky z biofyziky. M.: Vydavateľstvo Moskovskej univerzity. Kostyuk P. G. a kol. Biofyzika. Kyjev: Vyšská škola. Konev S. V., Volotovský I. D. Fotobiológia. Mn.: Vydavateľstvo Bieloruskej univerzity. | ||
| Dodatočné (LD) | ||
| Remizov A.N. Lekárska a biologická fyzika. M.: Medicína. Kantor C., Schimmel P. Biofyzikálna chémia. T.1-3, M.: Mir Williams W. WilliamsX. Fyzikálna chémia pre biológov. M.: Mir. Ploncy R., Barr R. Bioelektrina. Kvantitatívny prístup. M.: Mir. Zenger V. Princípy štruktúrnej organizácie nukleových kyselín. M.: Mir. Tarusov B.N. atď. Biofyzika. M.: Vysoká škola. Antonov V.F., Korzhuev A.V. Fyzika a biofyzika: Kurz prednášok pre študentov lekárskych vysokých škôl: Učebnica. M.: Guma. publikovaný centrum "Vlados" Artyukhov V.G., Shmeleva T.A., Shmelev V.P. Biofyzika. - Ed. Voronežská univerzita Zhuravlev A.N. atď. Základy fyziky a biofyziky. Edícia: Učebnice a učebné pomôcky pre študentov vysokých škôl. 2005. |
ZOZNAM ČINNOSTÍ LABORATÓRIA
1. Kinetika biologických procesov (4 hodiny). 2. Priepustnosť buniek a tkanív (4 hodiny). 3. Povrchové napätie biologických tekutín (4 hodiny). 4. Elektrokinetické javy (4 hodiny). 5. Ionizačné metódy analýzy (4 hodiny). 6. Osmotický tlak biologických tekutín (4 hodiny).KONTROLA SAMOSTATNEJ PRÁCE
1. Hlavné spôsoby využitia energie v tele zvierat a ľudí. 2. Dráhy výroby energie v bunke.Konečné skóre (minimálne 4, maximálne 10 bodov) sa určuje podľa vzorca: konečná známka = A x 0,4 + B x 0,6, kde A– priemerné skóre v laboratórnych triedach a CSR, B- výsledok skúšky. Výsledná známka sa udeľuje len vtedy, ak úspešne zložíte skúšku (4 body a viac).
PROTOKOL O SCHVÁLENÍ UČEBNÉHO KURKULA
S ĎALŠÍMI DISCIPLÍNAMI ŠPECIALITY
| Názov disciplíny s ktorým sa vyžaduje súhlas | Názov oddelenia | Návrhy na zmeny obsahu učiva preberaného predmetu | Rozhodnutie oddelenia, ktoré vypracovalo učebný plán (s uvedením dátumu a čísla protokolu) |
DOPLNKY A ZMENY UČEBNÝCH PLÁN
PODĽA VYŠTÚDOVANÉHO AKADEMICKÉHO DISCIPLÍNY
za ______/_______ akademický rok
| Doplnenia a zmeny | Dôvody |
|
| zákon |
Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár
Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.
Uverejnené dňa http://www.allbest.ru//
Uverejnené dňa http://www.allbest.ru//
Ministerstvo vedy a školstva Ukrajiny
Národná technická univerzita Ukrajiny
"Kyjevský polytechnický inštitút pomenovaný po Igorovi Sikorskom"
Fakulta biomedicínskeho inžinierstva
molekulárna bunková membrána
Bunkové membrány. Umelé a nanomembrány
vykonané
študent skupiny BM-61
Papakina Margarita
skontrolované:
Profesor V.I. Corjoa
Relevantnosť témy
Od objavu štruktúry bunky a najmä bunkovej membrány ju medicína a biologická veda študovala natoľko dobre, že počas tejto doby vedci urobili obrovské množstvo následných objavov v oblasti biológie a medicíny, ktoré následne zlepšili schopnosti medicíny, kvalitu života ľudí a dal podnet na následný biologický, biochemický, biofyzikálny výskum v tejto oblasti.
V súčasnosti vedci riešia možnosť vykonávať biologický výskum nie na biologickom materiáli, ale na jeho modeloch. V oblasti biochemického výskumu sa aktívne rozvíja a zavádza do praxe využitie umelých membrán, ale aj nanomembrán. Rozvoj príbuzných vied a technológií umožnil vytvárať takéto modely aj pre ich uplatnenie v iných oblastiach života, nielen vo vedeckom výskume.
To znamená, že proces štúdia bunkových membrán, ako aj metód výroby umelých membrán a nanomembrán a ich zdokonaľovania je v súčasnosti veľmi perspektívnym odvetvím biologickej vedy.
Bunkové membrány
Bunková membrána (tiež cytolema, plazmalema alebo plazmatická membrána) je elastická molekulárna štruktúra pozostávajúca z proteínov a lipidov. Oddeľuje obsah akejkoľvek bunky od vonkajšieho prostredia a zabezpečuje jej integritu; reguluje výmenu medzi bunkou a prostredím; intracelulárne membrány rozdeľujú bunku na špecializované uzavreté kompartmenty - kompartmenty alebo organely, v ktorých sú udržiavané určité podmienky prostredia. Bunková stena, ak ju bunka má (zvyčajne to majú rastlinné bunky), pokrýva bunkovú membránu.
Ryža. 1. Štruktúra bunkovej membrány.
Bunková membrána je dvojitá vrstva (dvojvrstva) molekúl triedy lipidov, z ktorých väčšinu tvoria takzvané komplexné lipidy – fosfolipidy. Molekuly lipidov majú hydrofilnú („hlava“) a hydrofóbnu („chvost“) časť. Keď sa vytvárajú membrány, hydrofóbne oblasti molekúl sa otáčajú dovnútra a hydrofilné oblasti sa otáčajú smerom von.
Biologická membrána tiež zahŕňa rôzne proteíny: integrálne (prenikajúce cez membránu), semiintegrálne (ponorené na jednom konci vo vonkajšej alebo vnútornej lipidovej vrstve), povrchové (umiestnené na vonkajšej strane alebo priľahlé k vnútorným stranám membrány). Niektoré proteíny sú bodmi kontaktu medzi bunkovou membránou a cytoskeletom vo vnútri bunky a bunkovou stenou (ak je prítomná) vonku. Niektoré z integrálnych proteínov fungujú ako iónové kanály, rôzne transportéry a receptory.
Vlastnosti membrány
Všetky bunkové membrány sú pohyblivé tekuté štruktúry, pretože molekuly lipidov a proteínov nie sú vzájomne prepojené kovalentnými väzbami a sú schopné sa pomerne rýchlo pohybovať v rovine membrány. Vďaka tomu môžu membrány meniť svoju konfiguráciu, t.j. majú tekutosť.
Membrány sú veľmi dynamické štruktúry. Rýchlo sa zotavujú z poškodenia a tiež sa naťahujú a sťahujú bunkovými pohybmi.
Membrány rôznych typov buniek sa výrazne líšia tak chemickým zložením, ako aj relatívnym obsahom proteínov, glykoproteínov, lipidov v nich, a teda aj povahou receptorov, ktoré obsahujú. Každý bunkový typ sa preto vyznačuje individualitou, ktorá je determinovaná najmä glykoproteínmi. Rozvetvené reťazce glykoproteínov vyčnievajúce z bunkovej membrány sa podieľajú na rozpoznávaní faktorov prostredia, ako aj na vzájomnom rozpoznávaní príbuzných buniek.
Podobný jav sa pozoruje v procese diferenciácie tkanív. V tomto prípade sú bunky podobnej štruktúry s pomocou rozpoznávacích oblastí plazmalémy navzájom správne orientované, čím je zabezpečená ich adhézia a tvorba tkaniva. S rozpoznávaním súvisí aj regulácia transportu molekúl a iónov cez membránu, ako aj imunologická odpoveď, v ktorej zohrávajú úlohu antigénov glykoproteíny. Cukry tak môžu fungovať ako informačné molekuly (ako bielkoviny a nukleové kyseliny). Membrány tiež obsahujú špecifické receptory, nosiče elektrónov, konvertory energie a enzýmové proteíny. Proteíny sa podieľajú na zabezpečení transportu určitých molekúl do bunky alebo z bunky, zabezpečujú štrukturálne spojenie medzi cytoskeletom a bunkovými membránami alebo slúžia ako receptory na príjem a premenu chemických signálov z prostredia.
Najdôležitejšou vlastnosťou membrány je tiež selektívna priepustnosť. To znamená, že molekuly a ióny ním prechádzajú rôznou rýchlosťou a čím väčšia je veľkosť molekúl, tým pomalšia je rýchlosť, ktorou prechádzajú cez membránu. Táto vlastnosť definuje plazmatickú membránu ako osmotickú bariéru. Voda a plyny v nej rozpustené majú maximálnu penetračnú schopnosť; Ióny prechádzajú cez membránu oveľa pomalšie. Difúzia vody cez membránu sa nazýva osmóza.
Existuje niekoľko mechanizmov na transport látok cez membránu.
Difúzia je prienik látok cez membránu pozdĺž koncentračného gradientu (z oblasti, kde je ich koncentrácia vyššia, do oblasti, kde je ich koncentrácia nižšia). Difúzny transport látok (voda, ióny) sa uskutočňuje za účasti membránových proteínov, ktoré majú molekulárne póry, alebo za účasti lipidovej fázy (u látok rozpustných v tukoch).
S uľahčenou difúziou sa špeciálne membránové nosné proteíny selektívne viažu na konkrétny ión alebo molekulu a transportujú ich cez membránu pozdĺž koncentračného gradientu.
Aktívny transport zahŕňa energetický výdaj a slúži na transport látok proti ich koncentračnému gradientu. Vykonávajú ho špeciálne nosné proteíny, ktoré tvoria takzvané iónové pumpy. Najviac študovaná je Na-/K- pumpa v živočíšnych bunkách, ktorá aktívne odčerpáva ióny Na+ a zároveň absorbuje ióny K-. Vďaka tomu sa v bunke v porovnaní s prostredím udržiava vyššia koncentrácia K- a nižšia koncentrácia Na+. Tento proces vyžaduje energiu ATP.
V dôsledku aktívneho transportu pomocou membránovej pumpy v bunke dochádza aj k regulácii koncentrácie Mg2- a Ca2+.
Počas procesu aktívneho transportu iónov do bunky prenikajú cez cytoplazmatickú membránu rôzne cukry, nukleotidy a aminokyseliny.
Cez bunkové membrány na rozdiel od iónov a monomérov neprechádzajú makromolekuly proteínov, nukleových kyselín, polysacharidov, lipoproteínových komplexov atď. Transport makromolekúl, ich komplexov a častíc do bunky prebieha úplne iným spôsobom – endocytózou. Pri endocytóze (endo... - dovnútra) určitý úsek plazmalemy zachytáva a akoby obaluje extracelulárny materiál a uzatvára ho do membránovej vakuoly, ktorá vzniká v dôsledku invaginácie membrány. Následne sa takáto vakuola spojí s lyzozómom, ktorého enzýmy rozkladajú makromolekuly na monoméry.
Opačným procesom endocytózy je exocytóza (exo... - out). Vďaka nemu bunka odstraňuje vnútrobunkové produkty alebo nestrávené zvyšky uzavreté vo vakuolách alebo vezikulách. Vezikula sa priblíži k cytoplazmatickej membráne, splynie s ňou a jej obsah sa uvoľní do okolia. Takto sa odstraňujú tráviace enzýmy, hormóny, hemicelulóza atď.
Biologické membrány, ako hlavné štrukturálne prvky bunky, teda neslúžia len ako fyzické hranice, ale sú dynamickými funkčnými povrchmi. Na membránach organel prebiehajú početné biochemické procesy ako aktívna absorpcia látok, premena energie, syntéza ATP atď.
Biochemické funkcie
Bariéra - zabezpečuje regulovaný, selektívny, pasívny a aktívny metabolizmus s okolím. Napríklad peroxizómová membrána chráni cytoplazmu pred peroxidmi, ktoré sú pre bunku nebezpečné. Selektívna permeabilita znamená, že priepustnosť membrány pre rôzne atómy alebo molekuly závisí od ich veľkosti, elektrického náboja a chemických vlastností. Selektívna permeabilita zabezpečuje, že bunka a bunkové kompartmenty sú oddelené od prostredia a zásobené potrebnými látkami.
Transport - transport látok do bunky az bunky prebieha cez membránu. Transport cez membrány zabezpečuje: dodávanie živín, odstraňovanie konečných produktov metabolizmu, sekréciu rôznych látok, vytváranie iónových gradientov, udržiavanie optimálneho pH a koncentrácie iónov v bunke, ktoré sú potrebné pre fungovanie bunkových enzýmov.
Častice, ktoré z akéhokoľvek dôvodu nie sú schopné prejsť cez fosfolipidovú dvojvrstvu (napríklad kvôli hydrofilným vlastnostiam, keďže membrána vo vnútri je hydrofóbna a neprepúšťa hydrofilné látky, alebo kvôli ich veľkej veľkosti), ale sú pre bunku nevyhnutné. , môže preniknúť membránou cez špeciálne nosné proteíny (transportéry) a kanálové proteíny alebo endocytózou.
Pri pasívnom transporte látky prechádzajú cez lipidovú dvojvrstvu bez výdaja energie pozdĺž koncentračného gradientu (koncentračný gradient udáva smer zvyšujúcej sa koncentrácie) difúziou. Variantom tohto mechanizmu je uľahčená difúzia, pri ktorej špecifická molekula pomáha látke prejsť cez membránu. Táto molekula môže mať kanál, ktorý umožňuje prechod len jedného typu látky.
Aktívny transport vyžaduje energiu, pretože sa vyskytuje proti koncentračnému gradientu. Na membráne sú špeciálne pumpové proteíny vrátane ATPázy, ktorá aktívne pumpuje draselné ióny (K+) do bunky a pumpuje z nej sodíkové ióny (Na+).
Matrica - zabezpečuje určitú relatívnu polohu a orientáciu membránových proteínov, ich optimálnu interakciu.
Mechanický - zabezpečuje autonómiu bunky, jej vnútrobunkových štruktúr, ako aj spojenie s inými bunkami (v tkanivách). Bunkové steny zohrávajú hlavnú úlohu pri zabezpečovaní mechanickej funkcie a u zvierat medzibunková látka.
Energia - pri fotosyntéze v chloroplastoch a bunkovom dýchaní v mitochondriách fungujú v ich membránach systémy prenosu energie, na ktorých sa podieľajú aj bielkoviny.
Receptor - niektoré proteíny umiestnené v membráne sú receptory (molekuly, pomocou ktorých bunka vníma určité signály).
Napríklad hormóny cirkulujúce v krvi pôsobia len na cieľové bunky, ktoré majú receptory zodpovedajúce týmto hormónom. Neurotransmitery (chemické látky, ktoré zabezpečujú vedenie nervových vzruchov) sa tiež viažu na špeciálne receptorové proteíny v cieľových bunkách.
Enzymatické - membránové proteíny sú často enzýmy. Napríklad plazmatické membrány buniek črevného epitelu obsahujú tráviace enzýmy.
Implementácia tvorby a vedenia biopotenciálov.
Pomocou membrány sa v bunke udržiava konštantná koncentrácia iónov: koncentrácia iónu K+ vo vnútri bunky je oveľa vyššia ako vonku a koncentrácia Na+ je oveľa nižšia, čo je veľmi dôležité, pretože to zaisťuje udržiavanie rozdielu potenciálov na membráne a generovanie nervového impulzu.
Označenie bunky – na membráne sú antigény, ktoré fungujú ako markery – „značky“, ktoré umožňujú bunku identifikovať. Sú to glykoproteíny (to znamená proteíny s rozvetvenými oligosacharidovými bočnými reťazcami, ktoré sú k nim pripojené), ktoré zohrávajú úlohu „antén“. Kvôli nespočetným konfiguráciám postranných reťazcov je možné vytvoriť špecifický marker pre každý typ bunky. Pomocou markerov môžu bunky rozpoznať iné bunky a konať v zhode s nimi, napríklad pri tvorbe orgánov a tkanív. To tiež umožňuje imunitnému systému rozpoznať cudzie antigény.
Umelé membrány
Umelé membrány sa získavajú kontaktom zmesi fosfolipidov a neutrálnych lipidov rozpustených v organických zlúčeninách s vodou. Hrúbka takýchto membrán je menšia ako 100 A.
Tieto umelé membrány sú rovnako ako skutočné bunkové membrány hydrofóbne. Preto nabité častice, ako je HCO3, nimi nemôžu difundovať, zatiaľ čo nenabité molekuly voľne prechádzajú cez hydrofóbnu vrstvu. ?
V súčasnosti sa v laboratórnej praxi používajú takmer výlučne umelé membrány vyrobené z prírodných alebo syntetických organických polymérov (celulóza a jej éter, proteíny, polystyrén) a iných materiálov. Oproti doteraz používaným rastlinným a živočíšnym membránam majú obrovskú výhodu v tom, že sa dajú pripraviť s vysoko reprodukovateľným stupňovaním priepustnosti. Na prácu s nevodnými roztokmi sa často používajú celulózové membrány.
Cesty k syntéze moderných membrán často sledujú pomerne zložité schémy, pretože makromolekulárna architektúra týchto zlúčenín musí predstavovať silnú polymérnu kostru nesúcu pevne pripojené nabité skupiny. Vyrobiť taký materiál, ktorý by spĺňal všetky požiadavky technologických aplikácií, nie je jednoduché a dá sa povedať, že to nie je len vedecká úloha, ale veľké umenie. Molekulárny dizajn moderných membrán sa vyznačuje veľkou rozmanitosťou, ktorá závisí nielen od typu a povahy nabitých fragmentov, ale aj od chemickej štruktúry nosnej matrice. Prvé membrány boli vyrobené z granulovaných iónomeničov, takzvaných iónomeničových živíc.
Okrem poréznych iónomeničových membrán existuje mnoho ďalších typov umelých membrán, vrátane hrubých súvislých membrán a veľmi tenkých dvojvrstvových lipidových membrán pozostávajúcich z dvoch monomolekulových vrstiev. ?
Ťažkosti spojené so získaním biologických membrán uspokojivej veľkosti a reprodukovateľnosti viedli biológov k tomu, aby preskúmali možnosť použitia umelo pripravených membrán ako modelov. Na umelých membránach je pomerne jednoduché merať elektromotorickú silu, transportné čísla, elektrickú vodivosť atď.
Nanomembrány
Nanomembrány sú membrány, ktoré obsahujú póry s priemerom zlomku mikrónu alebo menej. Najmä materiály, v ktorých je veľkosť pórov prísne kontrolovaná a pohybuje sa od 2 do 50 nm, sa nazývajú mezoporézne molekulové sitá. Jemné póry sú schopné zachytiť veľmi malé pevné častice, ako aj mikróby, vírusy, jednotlivé bunky a dokonca aj molekuly. Nanomembrány sa používajú najmä v medicíne. Pomocou nich môžete izolovať vírusy a proteíny, vykonávať hemodialýzu – separovať zložky krvi, sterilizovať roztoky (odfiltrovaním mikroorganizmov), vykonávať mikrobiologický rozbor vody. Zaujímavou potenciálnou aplikáciou sú bioimplantáty. Bunková štruktúra implantátu môže byť izolovaná od zvyšku tela uzavretou nanomembránou. Potom sa výmena potrebných látok medzi implantátom a telom uskutoční cez nanopóry a protilátky, ktoré ničia cudzie bunky, nebudú schopné preniknúť cez membránovú bariéru.
Modernou metódou výroby vysoko účinných nanomembrán je ožarovanie súvislých polymérnych filmov urýchlenými ťažkými iónmi alebo produktmi rozpadu rádioaktívnych prvkov. Vysokoenergetické častice letiace cez vrstvu polyméru zanechávajú stopy - cez kanály s priemerom asi 10 nm, naplnené produktmi deštrukcie (depolymerizácie) materiálu. Následným spracovaním s rozpúšťadlom sa na mieste kanálikov vytvoria póry, ktorých priemer je možné nastaviť v širokom rozsahu od 30 do 1000 nm.
Existuje mnoho ďalších spôsobov výroby nanomembrán. Membrány na báze oxidu hlinitého s usporiadanými nanopórmi vznikajú anodickou oxidáciou povrchu hliníkovej platne. Nanopóry v silikónovom filme vznikajú ako výsledok krátkodobého tepelného spracovania súvislej vrstvy amorfného kremíka. Nanomembrány vznikajú aj polymerizáciou organickej zlúčeniny z roztoku alebo v prítomnosti povrchovo aktívnej látky. V dôsledku spojenia molekúl druhého z nich sa vytvoria valcové kanály s priemerom niekoľkých nanometrov, ktoré prenikajú cez výsledný film. Iónomeničové membrány sa získavajú z iónomeničových polymérov (živíc), ako aj z niektorých anorganických zlúčenín s iónovou vodivosťou (oxid zirkoničitý stabilizovaný ytriom, oxid bizmutitý atď.).
Na záver tejto práce je možné konštatovať, že výroba umelých membrán a nanomembrán je odvetvie biotechnológie, ktoré sa bude v blízkej budúcnosti s istotou rozvíjať a ktoré sa bude aktívne zavádzať do mnohých oblastí výroby, pričom sa však budú využívať najmä umelé membrány. v medicíne, čo zlepší doterajší vývoj a prinesie mnoho nových objavov.
Literatúra
Pásové membrány novej generácie. Vo svete vedy. 2005. Číslo 12. S. 35.
Mulder M. Úvod do membránovej technológie. M.: Mir, 1999. 514 s.
N.P. Berezina. Syntetické iónomeničové membrány. Soros Educational Journal, ročník 6, č. 9, 2000
Uverejnené na Allbest.ru
Podobné dokumenty
Koncepcia a funkčný účel cytoplazmatickej membrány ako elastickej molekulárnej štruktúry pozostávajúcej z proteínov a lipidov. Jeho biologická úloha, základné zložky. Typy a hlavné funkcie bielkovín: integrálne a periférne.
prezentácia, pridané 26.10.2015
Štruktúra iónových kanálov sú špecializované proteíny bunkovej membrány, ktoré tvoria hydrofilný priechod, cez ktorý môžu nabité ióny prechádzať cez bunkovú membránu pozdĺž elektrochemického gradientu. Vlastnosti aktívneho transportu, jeho potenciál.
prezentácia, pridaná 30.10.2016
Základné fakty o štruktúre bunkovej membrány. Všeobecné predstavy o priepustnosti. Prenos molekúl cez membránu. Uľahčená difúzia, pasívny a aktívny transport. Fickova rovnica. Podstata pojmu „selektivita“. Štruktúra a funkcie iónových kanálov.
prezentácia, pridané 19.10.2014
Štruktúra membrán. Membrány červených krviniek. Myelínové membrány. Chloroplastové membrány. Vnútorná (cytoplazmatická) membrána baktérií. Vírusová membrána. Funkcie membrán. Transport cez membrány. Pasívna doprava. Aktívna doprava. Čerpadlo Ca2+.
abstrakt, pridaný 22.03.2002
Membránový transport: translokácia látok cez biologické membrány za účasti intermediárnych molekúl. Mechanizmy bunkovej permeability. Metódy spájania transportu s metabolickou energiou. Transport látok z bunky do prostredia: sekrécia a vylučovanie.
abstrakt, pridaný 26.07.2009
Vlastnosti štruktúry prokaryotických a eukaryotických buniek. Štruktúra fosfolipidovej dvojvrstvy. Väzby vo fosfolipidovej molekule, ktoré sú štiepené rôznymi triedami fosfolipáz. Lipidové zloženie plazmatickej membrány. Prehľad hlavných spôsobov transportu látok cez membrány.
prezentácia, pridané 26.03.2015
Štruktúra bakteriálnej cytoplazmatickej membrány. Analýza funkcií buniek: delenie, biosyntéza mnohých zložiek, chemo a fotosyntéza. Transmembránový proteínový fragment ako alfa helix. Transport látok do baktérií: pasívna, aktívna translokácia skupín.
prezentácia, pridané 17.11.2013
Typy biologických membrán a ich funkcie. Membránové proteíny. Typy a funkcie membránových proteínov. Štruktúra biologických membrán. Umelé membrány. Lipozómy. Metódy na štúdium štruktúry membrán. Fyzikálny stav a fázové prechody v membránach.
prezentácia, pridané 21.05.2012
Problémy montáže membránových proteínov, výskumné metódy a podmienky prenosu proteínov cez membrány. Hypotéza signálu a membrány (spúšťača) pre integráciu proteínov do membrány. Proces zostavovania multipodjednotkových komplexov a obnova membránových proteínov.
kurzová práca, pridané 13.04.2009
Priebeh biochemických procesov, mechanizmus ich príčin a následkov. Sodno-draselná pumpa, ATP hydrolytická energia, vápnikové pumpy, sodíkovo-vápenatý výmenník. Funkcie membrány, elektrický potenciál bunky a molekúl, ich úloha v metabolických procesoch.
Umelé lipidové membrány, ktorý má dvojvrstvovú štruktúru, sa ukázal byť v mnohých ohľadoch podobný biologickým membránam. Umelé membrány sa vyrábajú kontaktom zmesi fosfolipidov a neutrálnych lipidov rozpustené v organických rozpúšťadlách s vodou. Bimolekulové lipidové membrány (BLM), tiež tzv dvojvrstvové alebo čierne lipidové membrány sú široko používané experimentálny model, čo umožňuje reprodukovať mnohé vlastnosti a charakteristiky biologických membrán v umelých podmienkach. Podobne ako biologické membrány sú to uzavreté systémy, vďaka čomu sú vhodné na štúdium pasívneho transportu iónov a malých molekúl cez lipidovú dvojvrstvu.
Lipozómy- sférické vezikuly s jednou alebo viacerými lipidovými dvojvrstvami. Vznikol v r zmesi fosfolipidov s vodou. Lipozómy obsahujú vodu alebo roztok, v ktorom bolo uskutočnené ošetrenie ultrazvukom. Na rozdiel od BLM, lipozómy sú pomerne stabilné a neobsahujú organické rozpúšťadlá. Zloženie lipidov v lipozómoch sa môže ľubovoľne meniť a tým špecificky meniť vlastnosti membrány. Vďaka možnosti rekonštrukcie membrány z jej hlavných komponentov je možné modelovať enzymatický transport a receptorové funkcie bunkových membrán. Antigény môžu byť zavedené do lipozómov, rovnako ako protilátky môžu byť kovalentne pripojené a použité v imunologický výskum. Predstavujú vhodný model na štúdium účinku mnohých liekov, vitamínov, hormónov, antibiotík atď.
V súčasnosti sú dobre vyvinuté spôsoby inkorporácie funkčne aktívnych membránových proteínov do lipozómov. Takéto umelé proteín-lipidové štruktúry sa zvyčajne nazývajú proteolipozómy.
Účinnosť zabudovania väčšiny proteínových zložiek do umelých membránových systémov výrazne závisí od lipidového zloženia membrán, pH, zloženia solí, teploty atď. Proteolipozómový systém - kolódiový film, pôvodne vyvinutý na štúdium bakteriorhodopsínu, sa potom použil na štúdium množstva ďalších membránových energetických konvertorov.
Existujú dva hlavné typy umelých membrán:
- klasický byt,
- sférické membrány rôznych veľkostí.
Pre získanie umelých membrán použiť:
- rôzne fosfatidy,
- neutrálne glyceridy,
- zmesi lipidov biologického pôvodu s prídavkom cholesterolu, α-tokoferolu a iných minoritných prísad.
Potenciálna hodnota umelých membrán pre výskum závisí od možnosti inkorporovať do nich prirodzené proteíny, najmä tie s transportnými vlastnosťami. Lipozómy pozostávajúce z proteínov a lipidov sa začali vyrábať v 60. rokoch. Termín proteolipozómy zaviedol V. P. Skulachev. V súčasnosti bolo vyvinutých množstvo metód na prípravu rôznych typov lipozómov a proteolipozómov, ako aj ich štandardizáciu veľkosti, štruktúry, homogenity, stability a ďalších charakteristík. Lipozómy sa používajú na dodávanie liečivých a chemických zlúčenín do buniek, stabilizáciu enzýmov v inžinierskej enzymológii a zavádzanie molekúl sondy do bunkových membrán, ktoré modifikujú a modelujú ich povrch. Pre genetické inžinierstvo a medicínu sú veľmi zaujímavé štúdie o zavádzaní nukleových kyselín a vírusov do buniek pomocou lipozómov.
S voda sú spojené mnohé štrukturálne a funkčné vlastnosti membrán, ako aj procesy stabilizácie a tvorby membrán. Voda je súčasťou membrán a delí sa na:
- zadarmo,
- súvisiace,
- zajatý.
Viazaná a voľná voda sa líši pohyblivosťou molekúl vody a schopnosťou rozpúšťania. Má najnižšiu pohyblivosť a schopnosť rozpúšťania vnútorne viazaná voda. Je prítomný v lipidovej zóne membrán vo forme jednotlivých molekúl. Hlavnou časťou viazanej vody je voda hydratačné mušle. Táto voda obklopuje polárne skupiny proteínov a lipidov, má minimálnu pohyblivosť a prakticky žiadne vlastnosti rozpúšťadla. Voľná voda v póroch a kanáloch. Môžu sa po nej pohybovať voľné ióny. Je to dobré rozpúšťadlo, mobilné a má všetky vlastnosti tekutej vody.
Zachytená voda Má izotopový pohyb charakteristický pre kvapalnú vodu a je dobrým rozpúšťadlom. Vyskytuje sa v centrálnej zóne membrán, medzi jej lipidovými vrstvami, no táto voda je priestorovo rozdelená s extracelulárnou tekutinou a cytoplazmou. Nemá možnosť sa s nimi voľne vymieňať.
