Биологиялық мембраналар. Өтімділігі. Механизмі

Мембрананың шеттеріндегі және өз фазасындағы иондардың концентрациялары (C1 и C2) сыртқы және жуатын ерітінділердің концентрацияларына (C0 и Ci) пропорционалды:

 [25]

Онда мембрана арқылы өтетін пассивті ағын келесі түрде болады:

[26] 

мұнда – өткірлік коэффициенті

Өткірлік және өткізгіштік

Өткірлік Рj – мембрананың қасиеті болып табылады, және сыртқы ортадағы иондардың концентрациясынан тәуелсіз болып көрінеді.

Мембрананың өткізгіштігі gi   - мембраналық потенциалдар шамалы өзгерген кездердегі иондардың ағындарының j өзгеруін сипаттайды:

  [32]

мұнда zFdJj = dIj  - мембранадағы потенциалдардың айырмасы dj кішкене өзгергенде, иондармен тасымалданатын токтың j өзгеруі. Егер де мембрананың екі жақтағы иондардың концентрациялары бірдей болса, сонда бірвалентті ионы бойынша мембрананың өткізгіштігі келесі түрде есептеледі:

  [33]

Мембрананың қосынды өткізгіштігі (мембрананың электр қарсыласуына кері шама) жеке иондар үшін мембрананың өткізгіштіктерінің қосындысына тең және келесі түрде есептеледі:

[34]

4.2.1 Биқабатты липидті  мембраналарының иондар үшін  өткірлігі

Металлдардың иондары үшін биқабат - жоғары тосқауыл. Мысалы, Na+ үшін везикулалардың өткірлік коэффициенті тек қана 10-12 – 10-14 см×с-1. Бірақ сонда да сондай кішкене шама диффузияның жылдамдығынан едәуір жоғары болады.

Иондардың липидті биқабат арқылы тасымалдау әлі толық зерттелмеген. Биқабаттағы фосфолипидтердің түйілуінің дифектісімен байланысы бар деген гиппотеза бар. Иондық өткірлік гель – сүйық кристаллға көшу температурасында максималды болады. Иондардың стационарлы ағыны электрлік бейтарап болу керек, яғни бейтаптықты ұстап тұру үшін бір иондардың ағыны басқа иондардың ағынымен бірге жүру керек.

Протондар үшін өткірлік. Протондар үшін биқабаттың өткірлігі өте жоғары. Протонның өткірлігін гидроксилдің өткірлігінен айыру өте қиын, сондықтан, Н+/ОН- үшін өткірлікті зерттейді. Протондық өткірлігінің коэффициенті - 10-4 до 10-8 см/с. Протондардығ өткірлігі басқа иондармен салыстырғанда 6 есе жоғары. Протондардың тасымалдауының жылдамдығы – мембранадағы электростатикалық тосқауыл болмайтындығы көрінеді. Бірақ, бұл құбылыстың табиғаты әлі анықталмаған.

Протондардың тасымалдауы көптеген биоэнергетикалық жүйелер үшін маңызды процесс болып саналады. Фосфолипидтерге еңгізілген протонтасушы ақуыздарды зерттегенде оның маңызы аса зор. Зерттеулер көрсеткені – ақуыздардың жүйеге енгізілуі протондық өткізгіштікті өзгертпейді. Бірақ, протондар үшін мембрананың өткірліғін өзгерте алатын маңызды фактор – қарсыиондар және трансмембраналық потенциал.

     Биоэнергетиканың басқа маңызды мәселесі – мембрананың ұстінде протонның бір жерден басқа жерге диффузиясы қалай өтеді. Бірқатар зерттеулер протондардың латеральды диффузиясы мембрана арқылы диффузиямен салыстырғанда 20 есе рет жоғары. Тасымалдау эстафета арқылы жүзеге асырылады деп саналады.

Қолданылған әдебиеттер:

1. Антонов В.Ф., Черныш А.М., В.И. Пасечник и др. Биофизика.  М., Владос, 2000
2. Владимиров Ю.А. с соавт. Биофизика. М., Медицина, 1983.
3. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Основы общей патологии.  – СПб:ЭЛБИ, 1999.
4. Рубин А.Е. Биофизика: Биофизика клеточных процессов 2- том. –  М. Книжный дом “Университет”, 2000 – 468 с
5. Альбертс Б., Брей Д., Льютс Дж. и др. Молекулярная биология клетки. – М.:Мир, 1994. – Т.1-3.
6. Медицинская биофизика, ред. Самойлов В.О., Л., Воениздат, 1986, 478c.
7. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. – М.: НИИ Биомедицинской химии РАМН, 1999.