Қоздырғыш клеткалардың биофизикасы

Дата добавления: 21 Декабря 2012 в 07:47
Автор: k********@mail.ru
Тип работы: научная работа
Скачать полностью (833.74 Кб)
Работа содержит 1 файл
Скачать  Открыть 

ҒЫЛЫМИ ЖОБА БЕКСЕЙТОВА, ЕРМЕКОВ.docx

  —  873.94 Кб

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті

 

Биология  және биотехнология факультеті

  Биофизика және биомедицина кафедрасы

 

 

 

 


ҒЫЛЫМИ ЖОБА


 

 

 

 

Тақырыбы: Қоздырғыш клеткалардың           биофизикасы

 

 

 

 

 

 

       Қабылдаған: Х.ғ.к., доцент Шарипова С.А.

Орындаған: 1 курс студенттері Бексейтова Қ., Ермеков М.

 

 

 

 

 

 

Алматы  2012 жыл 

Мазмұны

 

І. Кіріспе

 

ІІ. Әдебиеттік шолу

  1. Мембраналардың негізгі қасиеттері мен функциялары
    1. Клеткалардың негізгі мембраналық  құрылымдары және олардың қысқаша сипаттамасы
    2. Мембраналар биофизикасының негізгі мәселелері
    3. Мембранологияны қолдану аспектілері
    4. Мембраналық липидтер
    5. Мембранадағы молекулалық компоненттердің қозғалғыштықы
    6. Мембраналық ақуыздар, олардың құрылысы және функциясы
  2. Электроқозу ұғымы. Тыным потенциалы
    1. Иондардың плазмадағы қалпы
    2. Иондағы сырттағы концентрациясының өзгеруінің эффектілері
    3. Қанқалық бұлшықтың тыным потенциалы
    4. Калий иондарының клетка сыртындағы концентрациясының өзгеруі
    5. Натрий иондарының белсенді тасымалдауының тыным потенциалына тигізетін әсері.
  3. Әрекет потенциалы
  4. Жүйке импульсінің таралуы

 

ІІІ. Эксперименттік бөлім

  1. Мембраналардың электрохимиялық потенциалдарының молекулярлық тетіктерін зерттеу әдістері.
    1. Потенциалдарды бекіту әдісі.
    2. Кернеулі локалды тіркеу әдісі
    3. Қозу кездегі иондық тоқтар. Na+ және К+ калий токтарының уақыттағы таралуы.
  2. Ұлпалар мен жасушалардың электр өткізгіштігі.Медицинада қолданылуы. Импеденс.

IV.Қорытынды

V.Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

 

 

 

 

Кіріспе

 

Тірі құрылымдардағы электрлік  өзгерістерді биоэлектрлік құбылыстар деп атайды. Табиғатта электрлі скат, электрлі жылан т.б. жануарлардың бар  екені белгілі. «Жануар электрінің»  бар екендігі туралы алғашқы мәліметтер XVIII ғасырдың аяғында алынған. Ал ең бірінші жануарлары электр тогының бар екенін және оны жануарлы электр тогы деген сөзді Гальвани деген зерттеуші физиологияға енгізген. Ол бақа омыртқасының белден төмен бөлігі мен екі артқы аяғынан тұратын препаратты (тірі реоскоп) мыс сым арқылы темір пластинкаға жалғап, содан соң пластинкаға аяқтарын тигізсе,  олар  қозғалысқа келеді. Гальванийдің  ойынша, металдар арқылы тұйық тізбек түзілген кезде оның бойымен жұлында пайда болатын ток аяқ еттеріне келіп, оларды қимылдатады.

Бұл тәжірибеде «балконды тәжірибе»  немесе Гальванийдің 1-ші тәжірибесі деп  атайды. 1791 жылы «Ет қозғалысы кезіндегі  электр күші туралы трактатында» Гальвани осы жасаған тәжірибені және өзінің шешімін жазады.

Бірақ, Гальванийдің замандасы А.Вольта (1792) бұл тәжірибені қайталап, бақа аяғын  қозғалысқа келтіріп отырған тоқтың аталған екі металл арасындағы потенциал  айырымының туатындығын дәлелдейді. Бұған жауап ретінде Гальвани оқушылармен бірге «металдарсыз жиырылу» немесе «Гальванийдің 2-ші тәжірибесі»  деп аталатын тәжірибені іске асырды. Ол үшін бақаның балтыр еті мен  шонданай жүйкесінен тұратын препарат дайындалады. Препараттың жүйкенің жалаңаштанған (терісі сыпырылған) етінің үстіне тастаса, ет жиырылады. Бұл тәжірибе кезінде Д.Реймон «жүйке –ет физиологиясының  нағыз негізгі тәжірибесі» деп  бағалаған. Сондай-ақ, ол өзінің «соңғы жиырылуы» деп аталатын тәжірибесін  іске асырды. Екі жүйке –ет препаратын дайындап, бірінің жүйкесін екіншісінің  етінің үстіне көлденең салып қойып, бос жүйке арқылы тітіркендіру берсе, сол препарттың еті ғана жиырылып қоймайды, жүйкесі ет сүтіне салынған препараттың да еті жиырылады. Себебі, электр тогының әсерінен 1-ші препараттың  бұлшық етінде әрекет потенциал пайда  болып, шонданай жүйкесі арқылы таралып, 2-ші препараттың бұлшық етінде биопотенциалдар  немесе қозуы пайда болады.

Келликер  мен Мюллердің тәжірибесі-бұл  екі зерттеуші жиырылып жатқан бақаның  немесе басқа жануарлардың жүрегіне жүйке-бұлшық ет препаратының шонданай жүйкесін тастаған кезде препараттың  балтыр еті жүректің жиілігіне сәйкес жиырылады. Бұл тәжірибе де жануарлардағы  электр тогының немесе  биопотенциалдардың бар екенін дәлелдейді.

ХІХ ғасырдың басында электр тогын  нақты өлшеуге мүмкіндік беретін  физикалық құралдар жасалды (мыс  индукциялық катушка, гальванометр, шлейфті осцилограф). Жасушаның сыртқы беті әр түрлі тітіркендіргіштердің әсеріне өте сезгіш келеді.  Ол заттардың жеке молекулаларын, иондарын ажырата алады. Керек заттардың жасуша ішіне кіруін, ал қажетсіздерінің жолына әр түрлі күрделі барьерлер қойып енгізбейді, сонда оның өткізгіштігі жартылай болып шығады. Жасуша мембранасының мұндай қабілеттілігі оның құрылысының ерекшелігіне байланысты. Жасуша мембранасының қалыңдығы 10-12 ммк. болғанымен, оның құрылымы күрделі үш қабаттан болып келеді: оның екі қабаты фосфолипидтерден тұрады, және бір белокты қабаты бар. Мембрана әр ионның үлкендігіне лайықты диаметрі бар каналдар болады. Осы каналдар арқылы миондар бір ортадан екінші ортаға әр түрлі жылдамдықпен өтеді. Соңғы уақытта бұларды электрофизиологиялық тәжірибе деп  атады, оның негізін қалаушы Дюбуа-Реймон. Бұл зерттеу әдістермен электр тогының немесе биопотенциалдардың тыныштық және қозу күйлерінде бар екендігі дәлелденген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Әдебиеттік  шолу

 

Мембраналардың негізгі  қасиеттері мен функциялары

Мембраналадың зерттеуімен биофизикадан бастап молекулярлық биологияға дейін түрлі ғылым  салалары айналасады.

Жер жүзінде  клеткалық емес өмір сүру формалар жоқ. Вирустер мен бактериофагтар есепке алынбайды, өйткені тірі клетканың  қасиеттерінің көпшілігінен олар тек  қана генетикалық программасың тұқымына беру қасиетіне ие болады.

Биологиялық физика клеткаларды зерттеу үшін физикалық тәсілдері дәл келетін  тәжірибелік және теориялық модельдерді  қолданады.

Эукариотикалық  және прокариотикалық клеткалардың құрылуында және қызмет атқаруында мембраналардың маңызы аса жоғары. Мембраналар клетка ішіндегі компартменттерді құрайды, олар компартменттердің құрамына кіретін  заттарды қоршаған ортадан бөлектейді. Мембраналар компартменттердің  сыртқы және ішкі жақтар арасындағы әрекеттесулерді  реттейді.

Химиялық  метаболизм, синтез, энергияны қорландыру және оны өзгерту, молекулалардың және иондардың алмасуын реттеу мембаналдың  аса маңызды физикалық және физикалық-химиялық функцияларына жатады /сүрет 1/.

 

Шекара


Метаболиттердің

алмасуын

бақылау

Сигналдарды

рецепциялау

және беру

Ферменттік

реакциялар

Басқа клет-калармен қатынас

Цитоқанқа

үшін

зәкір


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сүрет 1.Мембраналар  функциялары.

 

Клетканың ішінде түрлі төмен- және жоғарымолекулалық қосылыстар құрылады. Олар түрлі ферментативтік реакциялардың  нәтижесінде пайда болады. Ферменттер өздері де клеткада құрылады. Кейбір клеткалық  ферменттер трансмембраналық реакцияларды катализдейді /реагенттер мембрананың екі жағында орналасады немесе катализдік акт молекулалардың алмасуымен бірге жүреді/. Басқа ферменттер комплекстерді құрайды. Олар реакциялар тізбегін жүзеге асырады. Ферменттер мембраның жазықтығында орналасқаннан, процестердің нәтижелігі өседі. Кейбір ферменттер мембраналармен байланысқан субстраттармен әрекеттесіп, бембраналардың биосинтезіне қатысады. Мембраналардың қатысуымен прокариотикалық ДНҚ репликациясы, ақуыздардың биосинтезі мен бөлнуі, биоэнергетикалық процестер және гормондық жауап процестері жүреді.

Клеткалық ашық жүйесінде ағып жатқан процестер, бір жағынан энергияны жұмсайды, бірақ та клетка өзі энергияның қорландыруы  мен өндіруіне қатысады. Клетка химиялық энергияны жинайды да /АТФ түрінде/, оны химиялық, электрлік, осмотикалық  және механикалық жұмыстарға тросформациялайды. Биоэнергетикалық және биосинтездік функциялар зат алмасуымен байланысты.

Зат алмасуын жүргізумен қатар клетканің ішкі құрылымын сақтау тек қана мембраналардың пайда болуымен байланысты. Мембраналардың пайда болуы /компарментация/ биологиялық  эволюцияны жеделдетті.

Клетка  ішіндегі процестер клетканың органоидтерінің  бөлуімен реттеледі. Клетка ішіндегі мембраналар  клетканың ішкі құрылымын компарментациялау  қызметін атқарады

Биологиялық мембраналар деп цитоплазманы және клетканы құрайтын көптеген элементтерді шектейтін және каналшалардан, қыртыстардан, қуыстардан тұратын біріктірген  жүйені құрайтын бірнеше молекулярлық қабатты функционалды құрылымдарды атайды. 

Биологиялық мембраналардың қалыңдығы 10 нм. жоғары болмайды, бірақ та оның құрамында  негізгі молекулярлық элементтер /липидтер, ақуыздар/ көп болғандықтан олардың  салмағы клетканың салмағының жартысынан көбірек болады.

Биологиялық мембраналар – табиғаттағы ең алғашқы және универсалды молекаүстілік  құрылымдар. Олардың екі өлшеудегі  ұзындығы қалындығынан едәуір жоғары. Бірақ, мембрананың қызмет атқару қабілеті үшін жауап беретін механизмдер  оның қалыңдығымен байланысты.

Мембрананың құрылымы және функциялары  ұғымдарына сүйене отырып, олардың  құрылымдық және функционалдық әртүрлілігінің молекулярлық-биологиялық негіздерді анықтау негізгі міндет болып  табылады.

Мембраналды зерттегенде, көптеген ағзалардың мембраналарың  салыстырмалы зерттеудің арқасында  табыстарға жетті. Бактериалды клеткалардың сыртқы мембранасы өте қарапайым, оларды модификациялауға болады. Вирустар жануарлардың клеткаларына олардың цитоплазмалық  мембранасы арқылы енгізіледі. Вирустық ақуыздардың пісіп-жетілуін зерттеу  арқылы мембраналық ақуыздардың  биосинтезі процесің түсінуге болады.

Клеткадағы мембраналардың құрылысы мен олардың қысқаша сипаттамасы

1. Плазматикалық мембрана. Плазматикалық мембрана клетканы сыртқы ортадан шектейді. Оның құрамына арнаулы компоненттер кіреді, олар клетка аралық контакттарға және әрекеттесулерге қатысады, гормандық жауабы және молекулалардың алмасуы үшін жауап береді.

2. Ядролық мембрана. Интерфазалық қалыптағы клетканың ядролық мембрананың түрі – екі элементарлы мембрана, арасына перинуклеарлы кеңістік. Морфологиялық белгісі – саңылаутүрлі құрылымдар /диаметрі – 600 А./ Олар октагоналды торды құрайтын, морфологиялық компоненттерден тұрады. Бұл құрылымдар орналасқан жерде ішкі және сыртқы ядролық мембраналар құйлған болып көрінеді. Саңылаулар мРНК-ақуыз комплексіне ядродан цитоплазмаға ал реттеуші ақуыздарға кері қарай өтуге мүмкіндік береді деп саналады.

3. Эндоплазмалық ретикулум (ЭР) – цистерна және түтікше тәрізді құрылымдардың күрделі желісі. Ол жануарлардың клеткасының ішкі көлемінің едәуір бөлігін қамтиді. Негізгі ролі – ақуыздар биосинтездендірілетін орын, олар содан кейін шығарылады және лизосомаларға не плазмалық мембранаға кіреді. Клетка үшін қауіп туғызатын гидролиздік ферменттер ЭР-да процессингке ұшырайды. ЭР-мен рибосомалар қатынаста /бұжырлы ЭР/. Құрамына рибосомалар кірмейтін, ЭР-ның облыстары майда ЭР болып аталады. Мұнда стеролдардың биосинтезі, детоксикация және май қышқылдардың денатурациясы жүзеге асырылады. Бұл процестер b5  және Р450 цитохромдардың қатысуымен жүретін, электрондардың алмасуының жүйесіне кіреді

4. Гольджи аппараты. Бұл органелла жалпақ қаптардан /цистерналардан/ тұрады. Негізгі функция – эндоплазмалық ретикулумда синтездендірілген, гликопротеиндерді посттрансляциялық модификациялау. Олар содан кейін плазмалық мембранаға кіреді және лизосомаларға жеткізіледі. Бұл органеллалардың құрамына гликозидазалар және гликозилтрансферазалар кіреді, олар ақуыз процессингке ұшырағанда, Гольджи аппаратының басынан /цис-облыс/ оның аяғына барады /транс-облыс/

5. Лизосомалар. Бұл органеллалар макромолекулалардың деградациясы үшін жауапты және оның құрамына протеазалар және липазалар сияқты гидролитикалық ферменттер кіреді. Эндоцитозбен және фагоцитозбен алып қалынған заттар лизосомаларға везикулалар арқылы жеткізіледі. Лизосомаларда клеткалық компоненттер ыдырайды.

6. Пероксисомалар. Бұл органеллалардың құрамына тотықтандыратың ферменттер кіреді, олар АМҚ, ксантин және МҚ сияқты кішкене молекулаларды деградацияға ұшыратады. Пероксисомалардың құрамына асқын тотықтарды ыдырататын каталаза кіреді, сондықтан оларды солай атап кеткен.

7. Митохондриялар. Бұл органеллаларда тотықтандыру фосфорлендіру жүзеге асырылады, оның нәтижесінде сукцинат сияқты субстраттың тотықтануының нәтижесінде АТФ пайда болады. Митохондрияларды екі мембрана құрайды, олардың арасында аралық бар. Митохондриялардың ішкі аймаға матрикс деп аталады. Ішкі мембрана кристалар деп аталатын далдаларды құрайды, олар электрондардың алмасуы мен АТФ синтезіне қатысады.

8. Хлоропласттар. Құрамына фотосинтездік аппарат кіреді. Құрамы -  екі мембранадан тұратын, сыртқы қабық және ішкі строма. Строманың ішінде тилакоидтік мембраналар орналасады, олар фотосинтез процесі үшін жауапты.

 Мембрана  биофизикасының негізгі мәселелері

Мембраналар тек қана жартылай өткізетін, пассивті қабықтар емес, олар клетканың  бүкіл маңызды функцияларына  қатысады, олар бүкіл органеллалардың  құрамына кіреді. Адам ағзасының мембраналырың  жалпы ауданы – бірнеше жүз  гектар.

Страницы:1234567следующая →
Описание работы
Тірі құрылымдардағы электрлік өзгерістерді биоэлектрлік құбылыстар деп атайды. Табиғатта электрлі скат, электрлі жылан т.б. жануарлардың бар екені белгілі. «Жануар электрінің» бар екендігі туралы алғашқы мәліметтер XVIII ғасырдың аяғында алынған. Ал ең бірінші жануарлары электр тогының бар екенін және оны жануарлы электр тогы деген сөзді Гальвани деген зерттеуші физиологияға енгізген.
Содержание
І. Кіріспе
ІІ. Әдебиеттік шолу
1. Мембраналардың негізгі қасиеттері мен функциялары
1.1. Клеткалардың негізгі мембраналық құрылымдары және олардың қысқаша сипаттамасы
1.2. Мембраналар биофизикасының негізгі мәселелері
1.3. Мембранологияны қолдану аспектілері
1.4. Мембраналық липидтер
1.5. Мембранадағы молекулалық компоненттердің қозғалғыштықы
1.6. Мембраналық ақуыздар, олардың құрылысы және функциясы
2. Электроқозу ұғымы. Тыным потенциалы
2.1. Иондардың плазмадағы қалпы
2.2. Иондағы сырттағы концентрациясының өзгеруінің эффектілері
2.3. Қанқалық бұлшықтың тыным потенциалы
2.4. Калий иондарының клетка сыртындағы концентрациясының өзгеруі
2.5. Натрий иондарының белсенді тасымалдауының тыным потенциалына тигізетін әсері.
3. Әрекет потенциалы
4. Жүйке импульсінің таралуы
ІІІ. Эксперименттік бөлім
1. Мембраналардың электрохимиялық потенциалдарының молекулярлық тетіктерін зерттеу әдістері.
1.1 Потенциалдарды бекіту әдісі.
1.2 Кернеулі локалды тіркеу әдісі
1.3 Қозу кездегі иондық тоқтар. Na+ және К+ калий токтарының уақыттағы таралуы.
2. Ұлпалар мен жасушалардың электр өткізгіштігі.Медицинада қолданылуы. Импеденс.
IV.Қорытынды
V.Пайдаланылған әдебиеттер тізімі