Eritrosit. Struktur, muatan, kuantitas, fungsi, ciri-ciri metabolisme
eritrosit
Eritrosit adalah sel darah merah. Mereka paling sering memiliki bentuk bikonkaf. Diameter eritrosit adalah 7,3 m, dan permukaannya 145 m2. Eritrosit memiliki bentuk bikonkaf - normosit 3D, dan dalam bentuk seperti itu tidak ada satu titik pun dalam eritrosit yang akan lebih dari 0,85 mikron dari permukaannya ^ Jika eritrosit berbentuk bulat, maka pusat sel akan berada di jarak 25 mikron, dan total permukaan akan menjadi 20% lebih kecil. Rasio luas terhadap volume, sama dengan 1,5, mendukung deformabilitas eritrosit dan meningkatkan transfer oksigen dari paru-paru ke organ.Penurunan rasio ini, diamati dengan peningkatan volume eritrosit, memperoleh bentuk bulat, membuatnya kurang deformasi. Hal ini menyebabkan penghancuran eritrosit yang cepat. Selain itu, bentuk ini memungkinkan eritrosit untuk diperbaiki dalam jaringan fibrin selama pembentukan trombus ^ £ di antara eritrosit, selain normosit, ada mikrosit (dengan d< 7,2 мкм) и макроцитьг^с d >8-9 mikron). Diskosit (normosit), planosit (dengan permukaan datar), stomatosit (berbentuk kubah), sferosit (sferosit), echinosit (styloid), dll.
Membran eritrosit terdiri dari 4 lapisan.
Dua lapisan tengah terdiri dari fosfolipid yang distabilkan oleh kolesterol. Meningkatkan rasio kolesterol/fosfolipid dalam membran meningkatkan viskositas, mengurangi fluiditas dan elastisitasnya. Deformabilitas eritrosit menurun.
Fosfolipid adalah komponen struktural dan fungsional utama membran. Ada empat kelas utama fosfolipid, yang terkandung dalam membran eritrosit dalam konsentrasi berikut: phosphatidylcholine - 28%, phosphatidylethanolamine - 27%, sphingomyelin 26%, phosphatidylserine -13%.
Molekul fosfolipid terdiri dari tiga bagian utama - "kepala" dan dua "ekor". "Ekor" - rantai memanjang asam lemak Komposisi fosfolipid dari membran eritrosit termasuk asam oleat, arakidonat, linoleat, palmitat dan stearat. Dalam lapisan ganda, "kepala" hidrofilik molekul fosfolipid membentuk permukaan atas dan bawah membran, sedangkan "ekor" hidrofobik membran melekat satu sama lain dan tersembunyi dalam ketebalannya. Fitur penting dari membran adalah asimetri bilayer - komposisi lipid yang berbeda di lapisan dalam dan luarnya.Asimetri bilayer dibuat dan dipertahankan oleh enzim metabolisme lipid. Ini memberikan interaksi antar sel - fosfolipid membran eritrosit diperbarui karena pertukarannya dengan lipid plasma darah. Pada siang hari, 25% dari semua fosfolipid membran dipertukarkan.
Protein adalah komponen penting lain dari membran bersama dengan fosfolipid. Mereka berbeda dalam tingkat perendaman dalam lapisan ganda lipid: beberapa terletak di permukaan, membentuk lapisan luar membran; yang lain menembusnya; yang ketiga - mendukung bilayer dari sisi sitoplasma, membentuk lapisan dalam. Berinteraksi satu sama lain, protein membuat kerangka membran, memastikan kekuatannya? Ada hubungan erat antara protein dan lipid. Lipid menentukan mobilitas protein dan bertanggung jawab atas plastisitas dan deformabilitas membran.
Kelas utama protein membran diwakili oleh protein integral dan perifer.
Protein integral terkait erat dengan lapisan ganda lipid, menembusnya melalui dan melalui, dan mungkin termasuk fragmen lipid dan karbohidrat dalam komposisinya.
(Protein-3 adalah protein integral utama. Ini, berinteraksi dengan ankyrino "m> yang terletak di sisi dalam membran, memberikan ikatan yang kuat antara bilayer lipid dan protein perifer. Fungsi protein-3 adalah sebagai berikut: itu adalah pembawa utama anion, Ini berisi situs untuk mengikat gliseraldehida fosfat dehidrogenase, aldolase, hemoglobin.Di permukaan luarnya ada sistem antigenik yang menentukan afiliasi kelompok eritrosit.
Glikoforin membentuk molekul sialoglikopeptida besar: Bagian glikosilasi glikoforin, membawa gugus atau reseptor bermuatan, berkontribusi pada penyebarannya ke jarak yang cukup jauh dari permukaan membran. Glycophorin A meningkatkan aksi protein transmembran, berkontribusi pada penguatan dan stabilisasi sitoskeleton.
Membran ATPase - ada 3. Na * -K + -ATPase menghilangkan Na + dari eritrosit, dan memperkenalkan K +. Ca2+-ATPase - memindahkan Ca2+ keluar dari eritrosit ketika terikat pada protein calmodulin. Dengan peningkatan konsentrasi Ca2 * dalam sitoplasma, kerja pompa kalsium ditingkatkan, pemecahan kerangka membran_1\^2+ -ATPase dicegah, yang dapat menjadi modulator perubahan bentuk eritrosit. Fungsi semua ATPase membran adalah menyediakan energi untuk transpor aktif ion.
Protein perifer dicirikan oleh kedalaman penetrasi yang lebih kecil ke dalam bilayer dan interaksi yang lemah dengannya.
Spektrin adalah protein utama dari kerangka membran, yang terakhir juga termasuk protein perifer lainnya: aktin, protein-4.1 dan protein-4.9 (mengikat aktin). Semuanya terlokalisasi pada permukaan sitosol membran dan membentuk dasar kerangka membran, yang memiliki struktur yang kuat dan kaku.
Acetylcholinesterase - enzim yang mengkatalisis pemecahan asetilkolin) terletak di sisi luar membran eritrosit. Sebagian besar enzim glikolisis berorientasi pada sitoskeleton membran eritrosit.
Protein yang membentuk membran eritrosit melakukan banyak fungsi: mereka memberikan kekuatan sitoskeleton, mengontrol keteguhan komposisi ion sitoplasma dengan partisipasi transpor ATPase, berpartisipasi dalam pengenalan spesifik zat aktif biologis, mengatur metabolisme intraseluler, menentukan sifat kekebalan, dan juga menyediakan kebutuhan energi sel.
Berbeda dengan membran sel lain, membran eritrosit memiliki permeabilitas yang tinggi terhadap C>2, CCL, HCO3, CG. Membran eritrosit memiliki permeabilitas yang buruk terhadap kation Na +, K +, yang secara perlahan melewati pori-pori transmembran.
Eritrosit mamalia adalah formasi bebas inti dengan respirasi intrinsik yang sangat rendah. Tanpa nukleus, eritrosit mengkonsumsi U2 200 kali lebih sedikit daripada sel nukleus. Penurunan konsumsi Oi menyebabkan peningkatan umur eritrosit. Sumber energi utama mereka adalah
glukosa dilepaskan. Energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan struktur dan menstabilkan hemoglobin dihasilkan oleh glikolisis dan pentosa shunt.
1.5 Topik kelas praktik
BAGIAN 1. BIOFISIKA MEMBRAN
1. 1. Membran biologis. Struktur, properti.
Kapasitansi listrik spesifik dari membran akson, diukur dengan mikroelektroda intraseluler, ternyata 0,5 mikrofarad/cm2. Menggunakan rumus kapasitor datar, perkirakan ketebalan lapisan hidrofobik membran dengan konstanta dielektrik 2.
Berapa jarak pada permukaan membran eritrosit yang ditempuh molekul fosfolipid dalam 1 detik sebagai akibat dari difusi lateral? Koefisien difusi lateral diambil sama dengan 10 -12 m 2 /s. Bandingkan dengan keliling eritrosit yang berdiameter 8 mikron.
Selama fase transisi fosfolipid membran dari bentuk kristal cair ke gel, ketebalan lapisan ganda berubah. Bagaimana kapasitansi listrik membran berubah dalam kasus ini? Bagaimana kekuatan medan listrik dalam membran berubah?
Menggunakan molekul fosfolipid berlabel spin, gradien viskositas melintasi ketebalan membran ditetapkan. Jelaskan eksperimen sebelumnya. Di mana viskositas lebih tinggi: di permukaan membran atau di tengahnya?
1.1.1. Ketebalan membran biologis:
10 A, 3. OD m
10 nm 4. 10 m
1.1.2. Model mosaik fluida dari membran biologis meliputi:
lapisan protein, polisakarida dan lipid permukaan
lipid monolayer dan kolesterol
lipid bilayer, protein, mikrofilamen
lapisan ganda lipid
1.1.3. Bagian lipid dari membran biologis berada dalam keadaan fisik berikut:
cair amorf
kristal padat
padat amorf
kristal cair
1.1.4. Kapasitansi listrik spesifik membran akson:
1.1.5. Waktu transfer karakteristik dari transfer molekul fosfolipid dari satu posisi kesetimbangan ke yang lain selama difusi:
1.1.6. Transisi fase lipid bilayer membran dari keadaan kristal cair ke gel disertai dengan:
penipisan membran
ketebalan membran tidak berubah
penebalan membran
1.2. Transportasi zat melintasi membran biologis.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
1. Parameter apa yang bergantung pada jari-jari kritis pori lipid dalam membran?
2. Hitung jari-jari pori kritis tanpa adanya potensial membran. Ambil tegangan tepi pori 10 -11 N, tegangan permukaan lapisan ganda lipid 0,3 mN/m.
3. Bagaimana difusi terfasilitasi ion kaoium dengan partisipasi molekul valinomisin berubah setelah transisi fase lipid membran dari bentuk kristal cair ke gel?
4. Kapasitansi listrik spesifik membran akson, diukur dengan mikroelektroda intraseluler, ternyata 0,5 mikrofarad/cm2. Menggunakan rumus kapasitor datar, perkirakan ketebalan lapisan hidrofobik membran dengan konstanta dielektrik 2.
Tes pemantauan model
1.2.1. Transpor ion terjadi dalam arah:
1.2.2. Persamaan difusi untuk non-elektrolit (Fika) ditulis:
2.3. Molekul valinomycin diangkut melintasi membran:
1.2.4. Perpindahan materi selama difusi terfasilitasi dibandingkan dengan difusi sederhana:
lebih lambat
1.3. Potensi bioelektrik.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
Transpor ion apa yang menciptakan perbedaan potensial membran: pasif atau aktif?
Mana yang lebih besar: kecepatan rambat sinyal listrik di sepanjang kabel telegraf laut atau kecepatan rambat impuls saraf di sepanjang membran akson? Mengapa?
Jelaskan mekanisme kerja biofisik racun Tetro-Dotoxin dan anestesi lokal tetraetilamonium.
Bagaimana permeabilitas membran akson cumi-cumi untuk berbagai ion saat istirahat dan selama eksitasi berkorelasi?
Bagaimana bentuk grafik potensial aksi berubah jika kita mengubah komposisi kimia di dalam dan di luar akson: axo-plasma diganti dengan cairan ekstraseluler, dan cairan ekstraseluler - dengan aksoplasma?
Berapa kuat medan listrik pada membran dalam keadaan diam, jika konsentrasi ion kalium di dalam sel adalah 125 mmol / l, di luar - 2,5 mmol / l, dan ketebalan membran adalah 8 nm?
(Jawaban: 1,3 * 10 7 V / m.)
7. Hitung amplitudo potensial aksi, jika kon-
konsentrasi kalium dan natrium di dalam sel jaringan yang dapat dirangsang
tidak masing-masing: 125 mmol / l, 1,5 mmol / l, dan di luar
2,5 mmol/l dan 125 mmol/l.(Jawaban: 160 mV.)
Tes pemantauan model
1.3.1 Potensial membran f m disebut:
1.3.2. Diameter ujung elektroda intraseluler yang digunakan untuk pengukuran potensial membran:
sesuai dengan ukuran sel
jauh lebih kecil dari sel
sel yang jauh lebih besar
1.4. Mekanisme pembangkitan potensial aksi.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
1. Apakah mungkin untuk proses pada membran sel yang dapat dieksitasi, di mana aliran ion yang berbeda dengan tanda muatan yang sama mengalir secara bersamaan?
2. Apa arti dari ungkapan
untuk fase II dari potensial aksi kardiomiosit?
3. Apa alasan arus yang melalui saluran bersifat diskrit, dan melalui membran - kontinu, berubah dengan lancar?
Tes pemantauan model
1.4.1. Pada fase depolarisasi selama eksitasi akson, aliran ion Na + diarahkan:
1. neraka 2. bd 3. neraka 4. di 5. ag
1. 4.2. Pada fase repolarisasi akson, aliran ion diarahkan:
1.ad 2.bd 3.be 4.g
4.3. Durasi potensial aksi kardiomiosit dibandingkan dengan potensial aksi akson
1. lebih besar dari 2. kurang dari 3. sama
4.4. Fase dataran tinggi dalam kardiomiosit ditentukan oleh fluks ion:
1. Antonov V.F. Biofisika membran // Jurnal pendidikan Sorovsky. - 1997. - T. - 6. S. 1-15.
2. Antonov V.F., Smirnova E.Yu., Shevchenko E.V. Membran lipid selama transformasi fase. - M.: Nauka, 1992. - S. 125.
3. Klenchin V.A. membran biologis. - 1993. - T. 10. -S. 5-19.
4. Chizmajaev Yu.A., Arakelyan V.B., Pastushenko V.F. Biofisika membran. - M.: Nauka, 1981. - S. 207-229.
5. Kotek A., Janacek K. transportasi membran. M.: Mir, 1980.
6. kaki ringan E. Fenomena transportasi dalam sistem kehidupan. M.: 1977.
7. Rubin A.B. Biofisika. M.: Lebih tinggi. Sk., 1987.
8. Selaput biologis: Koleksi / Bawah. Ed. D.S. Parsons. Moskow: Atomizdat, 1978.
9. Membran: Saluran ion: Sat. Seni. M.: Mir, 1981.
10. Bukit B.V. Duduk. Membran: saluran ion. M.: Mir, 1981.
11. Fisiologi dan patofisiologi jantung. Dibawah. ed. N. Sperelakis: M.: Kedokteran, 1998.
12. Fisiologi manusia. Dibawah. ed. Schmidt R. Dan Tevs G. T. 1. M.: Mir, 1996.
BAGIAN 2. BIOFISIKA SEL DAN ORGAN
2. 1. Aktivitas listrik organ.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
1. Apa prinsip generator setara? Berikan contoh penggunaan prinsip ini.
2. Mengapa masalah kebalikan dari elektrokardiografi merupakan tugas diagnostik, dan bukan tugas langsung?
3. Bagaimana mekanisme terbentuknya peta potensial listrik pada permukaan tubuh manusia?
4. Mengapa perlu merekam setidaknya 3 sadapan EKG, dan bukan, misalnya, satu?
Tes pemantauan model
2.1.1. Saat memodelkan EKG, diasumsikan bahwa lingkungan di sekitar dipol
sebuah. homogen a, heterogen
b. isotropik b", anisotropik
di. terbatas dalam", tak terbatas
1. abc 2. a"b"c" 3.ab"c 4.abc"
2.1.2. Apa alasan perubahan besar dan arah vektor listrik integral jantung selama siklus kerjanya?
kontraksi ventrikel jantung
cakupan berturut-turut dari gelombang eksitasi berbagai struktur jantung
aktivitas metabolisme kardiomiosit
memperlambat kecepatan gelombang di nodus atrioventrikular
2.1.3. Mengapa amplitudo gigi EKG yang sama pada waktu yang sama di sadapan yang berbeda tidak sama?
untuk sadapan yang berbeda, nilai vektor listrik integral E _
di sadapan yang berbeda, rotasi vektor E berbeda
proyeksi vektor E pada sadapan yang berbeda tidak sama
setiap lead memiliki vektor sendiri E
2.1.4. Vektor listrik integral jantung E menggambarkan loop P, QRS, T:
1.horisontal
2. di bidang permukaan dada
Z.dalam ruang volume XYZ
4. pada bidang yang menghubungkan titik-titik kaki kanan, tangan kiri dan kaki kiri
2.1.5 Perbedaan potensial yang tercatat
1. ag 2. menjadi 3. vg 4. dv
2.2. Proses gelombang otomatis di media aktif.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
Apa perbedaan mendasar antara gelombang otomatis di media aktif dan gelombang mekanik di media elastis?
Mengapa gelombang otomatis merambat dalam media aktif tanpa redaman?
Apakah interferensi gelombang otomatis diamati pada media aktif?
Parameter gelombang otomatis dalam media aktif bergantung pada apa?
Potensi ambang batas untuk sel-sel di wilayah miokard adalah - 30 mV. Potensi transmembran sel di daerah ini pada suatu saat mencapai nilai 40 mV. Dapatkah gelombang eksitasi ditransmisikan melalui area miokardium ini?
Tes pemantauan model
2.2.1. Gelombang eksitasi (autowave), merambat melalui media aktif (misalnya, melalui struktur miokardium), tidak meluruh:
dengan mentransfer energi dari satu sel ke sel lainnya
akan mendeteksi pelepasan energi yang disimpan oleh setiap sel
sebagai akibat dari transfer energi mekanik dari kontraksi miokard
sebagai hasil dari penggunaan energi medan listrik
2.2.2 Panjang gelombang eksitasi dalam media aktif tergantung pada:
sebuah. amplitudo potensial aksi kardiomiosit
b. pada kecepatan rambat gelombang melalui miokardium
di. pada frekuensi nadi alat pacu jantung
g.dari durasi periode refraktori dari tereksitasi
sel1. ab 2. bg 3. cg 4. ag
2.2.3 Sirkulasi gelombang otomatis (masuk kembali) berdurasi X dalam sebuah cincin dengan keliling / dapat terjadi pada kondisi:
2.2.4. Jika dalam media aktif yang tidak homogen terdapat zona dengan refraktori R 1 dan R 2 (R 2 > R :) dan impuls dari alat pacu jantung mengikuti dengan periode T, maka transformasi ritme dapat terjadi dalam kondisi:
1. T
R 1 3.T = R 2 -R 1 2.3. Biofisika kontraksi otot.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
Mengapa kontraksi isometrik memiliki bentuk ketergantungan F(t) yang berbeda pada panjang otot awal yang berbeda?
Apakah mungkin untuk menentukan beban maksimum yang dapat ditahan otot dari kurva Bukit V(P)?
Apakah efisiensi kontraksi otot meningkat dengan meningkatnya panas yang dihasilkan oleh otot itu?
Apa perbedaan antara kopling elektromekanis pada kardiomiosit dan otot rangka?
Tes pemantauan model
2.3.1. Selama kontraksi otot:
sebuah. Filamen aktin meluncur ke sarkomer di sepanjang miosin
b. myosin kompres seperti pegas
di. jembatan menempel pada situs aktif aktin
d.jembatan terbuka
1. av 2. bg 3. bv 4. ag
2.3.2. Kekuatan kontraksi yang dihasilkan oleh otot ditentukan oleh:
1. panjang utas aktif
2 perubahan gaya yang dihasilkan oleh satu jembatan
jumlah jembatan yang ditutup secara bersamaan
elastisitas filamen miosin
2.3.3. Ketergantungan kecepatan v dari kontraksi otot tunggal pada beban P memiliki bentuk:
2.3.4 Kopling elektromekanis ditentukan oleh rantai peristiwa berikut:
sebuah. pelepasan ion Ca2+ pada miofibril
b. eksitasi membran sel
di. transpor aktif ion Ca2+ ke dalam retikulum sarkoplasma
d.penutupan jembatan ke pusat aktif aktin
e. meluncurnya aktin ke dalam sarkomer
1. Fisiologi manusia. T. 2. M.: Mir, 1996.
2. Vasiliev V.A., Romanovsky Yu.N., Yakhno V.G. Proses gelombang otomatis. Moskow: Nauka, 1987.
3.Ivanitsky G.R., Krinsky V.I., Selkov E.E. Biofisika matematis sel. Moskow: Nauka, 1978.
4. Chernysh A.M. Biomekanik ketidakhomogenan otot jantung. Moskow: Nauka, 1993.
5. Bendol J. Otot, molekul, dan gerakan. M.: Mir, 1989.
BAGIAN 3. BIOFISIKA SISTEM KOMPLEKS
3.1. Pemodelan proses biofisik.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
Berapa lama setelah injeksi 10% dari massa awal obat akan tetap berada dalam darah jika konstanta ekskresi k = 0,3 (1/jam)?
Konstanta ekskresi dua obat yang berbeda berbeda dengan faktor dua. Gambarkan grafik kualitatif perubahan massa obat dalam darah selama injeksi untuk dua kasus ini. Berapa kali laju ekskresi berbeda pada t = O?
Beberapa saat setelah pasien diberi infus (ketika konsentrasi obat mencapai tingkat stasioner), ia diberi suntikan. Gambarlah grafik kualitatif perubahan massa obat dari waktu ke waktu.
Tes pemantauan model
3.1.1. Model predator-mangsa menunjukkan bahwa populasi predator dan mangsa melakukan osilasi harmonik. Apakah frekuensi dan fase osilasi ini sama?
sebuah. frekuensinya sama. fasenya sama
b. frekuensi berbeda d. fase berbeda
1. av 2. bv 3. ag 4. bg
3.1.2. Model apa yang memadai untuk studi elektrogenesis dalam sel?
1. liposom 2. membran lipid bilayer
3. akson cumi-cumi 4. Model Frank
3.2. Biofisika sistem peredaran darah.
Kontrol pertanyaan, tugas, tugas untuk seminar
Kompleks pendidikan dan metodologis pada disiplin "peraturan ekonomi negara"
Kompleks pelatihan dan metodologi... pendidikan-metodiskomplekspadadisiplin"PERATURAN NEGARA PEREKONOMIAN" UFA -2007 Peraturan negara bidang ekonomi: pendidikan-metodiskompleks... ilmu ekonomi pendidikan-metodiskomplekspadadisiplin"Negara...
Kompleks pendidikan dan metodologis dalam disiplin pelatihan profesional umum "teori dan metode pengajaran biologi" khusus "050102 65 - biologi"
Kompleks pelatihan dan metodologipendidikan-metodiskomplekspadaKompleks pelatihan dan metodologi
... __________________________________________________________ (Nama lengkap.) pendidikan-metodiskomplekspadadisiplin Organisasi komputer dan ... Samme G.V. pendidikan-metodiskomplekspadadisiplin Organisasi komputer dan sistem (nama disiplin ilmu) disusun...
Jari-jari kapal telah dibelah dua. Berapa kali kecepatan aliran darah volumetrik berubah dengan penurunan tekanan konstan?
Hitung tekanan darah pada jarak 5 cm dari awal pembuluh, jika pada awal pembuluh tekanannya 10 4 Pa, jari-jarinya 1 mm, kekentalan darah 0,005 Pa s, kecepatan linier dari darah adalah 20 cm/s.
Berapa kali laju penurunan tekanan pada awal diastol berubah jika tahanan hidrolik pembuluh darah kecil meningkat 20%?
Berapa kali hambatan hidrolik dari bagian aorta (jari-jari aorta 1,25 cm) lebih kecil dari hambatan hidrolik dari bagian arteri dengan panjang yang sama (jari-jari arteri 2,5 mm)? Viskositas darah di arteri adalah 0,9 dari viskositas darah di aorta.
Berapa kali tekanan darah harus meningkat di awal pembuluh darah besar sehingga ketika lumennya menyempit sebesar 30%, tekanan di pintu keluar pembuluh darah dan laju aliran darah volumetrik tetap sama? Dengan tidak adanya penyempitan, penurunan tekanan di bejana adalah 0,2 dari tekanan di awal bejana.
dalam Biologi, Kandidat Ilmu Pediatrik, Associate Professor Osipova I.V. metodis instruksi kepada siswa pada mempelajari disiplin ilmuDisiplin"Metodologi ekstrakurikuler ...
Darah dan eritrosit. Kami terus menerbitkan materi tentang darah.
Seperti apa bentuk eritrosit? Dalam kondisi fisiologis normal dalam aliran darah, eritrosit memiliki bentuk bikonkaf dengan penebalan seragam di sepanjang tepinya dan dengan bagian tengah yang lebih ringan - pellor.
Dalam studi optik cahaya, eritrosit normal yang secara rutin diwarnai dengan pewarna asam memiliki bentuk cakram dengan diameter 6,9-7,7 dan hingga 9,0 mikron. Tergantung pada ukurannya, eritrosit dibagi menjadi mikro dan makrosit, tetapi sebagian besar diwakili oleh normosit / diskosit.
Sifat morfofungsional eritrosit
Eritrosit adalah sel bikonkaf bebas inti dengan volume rata-rata 90,0 m 3 dan luas 142 m 2 . Ketebalan terbesarnya adalah 2,4 m, minimumnya adalah 1 m.
Dalam sediaan kering, ukuran rata-rata eritrosit adalah 7,55 m; 95% dari bahan keringnya jatuh pada hemoglobin protein yang mengandung besi dan hanya 5% - pada bagian zat lain (protein dan lipid lain). Sel-sel tersebut mewakili mayoritas mutlak - lebih dari 85% - eritrosit manusia yang sehat.
Bentuk inti germinal eritrosit mudah dibedakan dari kebanyakan sel seri leukosit dengan tidak adanya granula di sitoplasmanya (kesalahan hanya mungkin terjadi saat mengidentifikasi sel blast). Eritroblas dicirikan oleh kromatin inti yang lebih granular dan lebih padat.
Rongga tengah (pellor) dari cakram eritrosit menyumbang 35 hingga 55% dari permukaannya, dan pada penampang, eritrosit berbentuk donat, yang, di satu sisi, memastikan pelestarian hemoglobin dan, pada di sisi lain, memungkinkan eritrosit melewati kapiler yang paling tipis sekalipun. Model struktur eritrosit yang tersedia saat ini sesuai dengan konsep sifat spesifik sel ini, terutama membrannya, yang, meskipun sensitif terhadap tekanan deformasi, memberikan ketahanan terhadap pembengkokan dan peningkatan permukaan total.
Data literatur menunjukkan bahwa ukuran dan deformabilitas membran eritrosit adalah karakteristik terpentingnya, yang terkait dengan fungsi normal sel-sel ini, termasuk kemampuan migrasi yang tinggi, partisipasi dalam proses metabolisme (terutama dalam pertukaran oksigen).
Perubahan sifat mikroelastometri eritrosit dan "transformasi" diskosit menjadi bentuk morfologi lain dapat disebabkan oleh berbagai agen. Dengan demikian, munculnya pertumbuhan superfisial menyebabkan penurunan elastisitas membran, yang mungkin disebabkan oleh kekuatan berlawanan yang timbul dalam proses deformasi eritrosit; deformasi meningkat dengan penurunan konsentrasi ATP dalam sel.
Jika integritas membran sel dilanggar, maka eritrosit kehilangan bentuk khasnya dan berubah menjadi sferoplas, yang, pada gilirannya, mengalami hemolisis. Struktur membran eritrosit (discocyte) secara keseluruhan sama; dan meskipun fakta bahwa depresi dan tonjolan dapat terjadi di berbagai bagiannya, perubahan tekanan intra atau ekstraseluler dengan penyebaran ± 15% tidak menyebabkan kerutan pada seluruh sel, karena memiliki margin "anti-deformabilitas" yang signifikan. . Membran eritrosit memiliki elastisitas yang cukup untuk menahan pengaruh berbagai faktor yang terjadi selama sirkulasi eritrosit melalui aliran darah.
Komposisi membran eritrosit meliputi: fosfolipid (36,3%), sfingomielin (29,6%), kolesterol (22,2%) dan glikolipid (11,9%). Dua elemen pertama adalah molekul amfifilik dalam media berair, membentuk lapisan ganda lipid yang khas, yang juga diresapi dengan molekul protein integral yang terkait di dalam eritrosit dengan sitoskeletonnya.
Lipid membran berada dalam keadaan cair, memiliki viskositas rendah (hanya 10-100 kali viskositas air). Lipid, asam sialat, oligosakarida antigenik, protein teradsorpsi terletak di permukaan luar membran; permukaan bagian dalam membran diwakili oleh enzim glikolitik, natrium dan kalsium, ATPase, glikoprotein dan hemoglobin.
Lapisan lipid ganda membran melakukan tiga fungsi: fungsi penghalang ion dan molekul, dasar struktural untuk fungsi reseptor dan enzim (protein, glikoprotein, glikolipid) dan mekanis. Dalam penerapan fungsi pernapasan khusus - transfer oksigen atau karbon dioksida - peran utama dimainkan oleh protein membran yang "tertanam" dalam lapisan ganda lipid. Eritrosit dewasa tidak mampu mensintesis asam nukleat dan hemoglobin; mereka dicirikan oleh tingkat metabolisme yang rendah, yang memastikan masa hidup sel-sel ini cukup lama (120 hari).
Seiring bertambahnya usia eritrosit, luas permukaannya berkurang, sedangkan kandungan hemoglobin tetap tidak berubah. Telah ditetapkan bahwa pada usia "dewasa", eritrosit mempertahankan komposisi kimia yang konstan untuk waktu yang lama, tetapi seiring bertambahnya usia sel, kandungan bahan kimia di dalamnya secara bertahap berkurang. Sitoskeleton eritrosit dibentuk dan dikendalikan oleh "keluarga" protein multigen dan terkait membran yang mengatur domain membran khusus yang mempertahankan fungsi dan bentuk sel yang sangat terspesialisasi ini.
Potensial listrik eritrosit
Membran eritrosit mengandung 50% protein, hingga 45% lipid dan hingga 10% karbohidrat. Pada permukaan sel utuh, distribusi muatan "jaringan" ditentukan oleh glikoprotein yang mengandung asam sialic (neutramic), yang menentukan hingga 62% muatan negatif permukaan sel.
Dipercaya bahwa setiap muatan listrik sesuai dengan 1 molekul asam ini. Hilangnya asam sialat oleh permukaan eritrosit menyebabkan penurunan mobilitas elektroforesis (EPM) dan penekanan transpor kation. Akibatnya, ada "mosaik" muatan pada permukaan sel, ditentukan oleh kelompok kationik dan anionik, rasio yang menentukan total muatan listrik eritrosit.
Untuk mempertahankan keadaan homeostasis yang optimal, sel darah harus memiliki muatan yang stabil. Stabilitas EFP yang tinggi dipastikan oleh mekanisme pengaturannya yang halus - keseimbangan proses peroksidasi lipid (LPO) dalam membran eritrosit dan efek perlindungan dari sistem antioksidan.
Telah ditetapkan secara empiris bahwa reseptor untuk antibodi terletak di membran eritrosit, dan kehadirannya bahkan dalam jumlah kecil di permukaan dapat mengganggu fungsi fisiologis normal dalam tubuh dan mengubah EFP eritrosit. Ini dapat mempengaruhi tingkat hemoglobin pada yang terakhir, karena kandungan hemoglobin dan EFP sangat terkoordinasi.
Juga harus diperhitungkan bahwa di bawah efek ekstrim dari faktor negatif pada tubuh, produk peroksidasi lipid mempengaruhi sifat elektrokinetik eritrosit. Pada gilirannya, ini tercermin dalam laju proses peroksida dalam membrannya.
Berkat tolakan elektrostatik ("menyebar" menurut Chizhevsky) dari sel eritrosit yang bermuatan serupa, yang terakhir bergerak bebas melalui pembuluh darah, melakukan fungsi transportasi oksigennya. Oleh karena itu, pelanggaran stabilitas muatan dapat dianggap sebagai indikator integral dari perubahan patologis dalam tubuh.
2. Berapa jarak pada permukaan membran eritrosit yang ditempuh molekul fosfolipid dalam 1 detik sebagai akibat dari difusi lateral? Ambil koefisien difusi lateral yang sama dengan 10–12 m2/s. Bandingkan dengan keliling eritrosit yang berdiameter 8 m.
3. Selama fase transisi fosfolipid membran dari bentuk kristal cair ke gel, ketebalan lapisan ganda berubah. Bagaimana kapasitansi membran berubah dalam kasus ini? Bagaimana kekuatan medan listrik dalam membran berubah?
4. Bagaimana kapasitansi listrik membran (spesifik) berubah selama transisi dari keadaan kristal cair ke gel, jika diketahui
5. Hitung waktu kehidupan menetap dan frekuensi lompatan dari satu lapisan membran ke membran lipid lain dari retikulum sarkoplasma, jika koefisien difusi lateral D=12 m 2 /s, luas yang ditempati oleh satu molekul fosfolipid A= 0,7nm2.
6. Hitung koefisien permeabilitas zat yang fluksnya melalui membran adalah mol/m. Konsentrasi zat di dalam sel, dan di luar - mol / l.
7. Berapa kali konsentrasi ion kalium intraseluler harus melebihi konsentrasi eksternal sehingga potensial istirahatnya adalah 91mV. Hitung suhu sel.
8. Hitung koefisien distribusi K untuk suatu zat jika, dengan ketebalan membran 10 nm, koefisien difusi adalah 7,2 * 10 cm, dan koefisien permeabilitas adalah 14 cm / s.
9. Perbedaan konsentrasi molekul zat pada membran sel tertentu adalah 48 mmol / l, koefisien distribusi antara membran dan lingkungan adalah 30, koefisien difusi 1,5 * 10, kerapatan fluks 25 mol / m. Hitung ketebalan membran ini.
10. Temukan koefisien permeabilitas membran plasma Mycoplasma, untuk formamida, jika, dengan perbedaan konsentrasi zat ini di dalam dan di luar membran, sama dengan 0,5 * 10, kerapatan fluksnya melalui membran adalah 8 * 10 cm / s .
17. Jari-jari kritis pori lipid dalam suatu membran bergantung pada tegangan tepi pori , tegangan permukaan membran dan potensial membran . Turunkan rumus untuk jari-jari pori kritis. Hitung jari-jari pori kritis tanpa adanya potensial membran. Ambil tegangan tepi pori 10 - 11 N, tegangan permukaan lapisan ganda lipid 0,3 mN/m.18. Selama fase transisi fosfolipid membran dari bentuk kristal cair ke gel, ketebalan lapisan ganda berubah. Bagaimana kapasitansi membran berubah dalam kasus ini? Bagaimana kekuatan medan listrik dalam membran berubah?
19. Selama fase transisi fosfolipid membran dari bentuk kristal cair ke gel, ketebalan lapisan ganda berubah. Bagaimana kapasitansi membran berubah dalam kasus ini? Bagaimana kekuatan medan listrik dalam membran berubah?20. Bagaimana kapasitansi listrik membran (spesifik) berubah selama transisi dari keadaan kristal cair ke gel, jika diketahui bahwa dalam keadaan kristal cair ketebalan lapisan hidrofobik adalah 3,9 nm, dan dalam gel keadaan - 4,7 nm. Konstanta dielektrik lipid 2.
21. Tekanan osmotik darah manusia adalah 0,77 MPa. Berapa mol garam NaCl yang harus terkandung dalam larutan garam isotonik dalam 200 ml air pada suhu 37 0 C?
22. Ketika spektrum NMR dari sampel yang sama diregistrasi ulang, suhu berubah, garis spektrum menjadi lebih sempit. Ke arah mana suhu berubah: menurun atau meningkat?
23. Temukan panjang gelombang elektromagnetik di mana EPR terjadi dalam medan magnet dengan induksi magnetik 0,3T. Ambil faktor Lande sama dengan dua.
24. Arus mengalir sepanjang kontur dengan radius 0,5 m. Hitung kuat arus ini jika diketahui momen magnet rangkaian B.
26. Tentukan daya radiasi termal orang telanjang dengan S = 1 m 2 permukaan tubuh, jika suhu kulit t 1 = 30 0 C, lingkungan adalah t 2 = 20 0 C. Koefisien penyerapan kulit k = 0,9
27. Intensitas radiasi tubuh manusia meningkat sebesar 2,62%. Berapa persen kenaikan suhu?
28. Tentukan panjang gelombang yang sesuai dengan kerapatan spektral maksimum dari luminositas energi tubuh manusia, dengan menganggapnya sebagai benda abu-abu. Suhu kulit t=30 0 C.
29. Tentukan indeks penyerapan molar alami zat jika, pada konsentrasinya dalam larutan c = 0,03 mol / l, kerapatan optik larutan adalah D = 1. Panjang kuvet l = 2 cm.
30. Dengan mengamati pergerakan sel darah merah dalam kapiler di bawah mikroskop, Anda dapat mengukur kecepatan aliran darah (). Kecepatan rata-rata aliran darah di aorta adalah . Berdasarkan data tersebut, tentukan berapa kali jumlah semua kapiler yang berfungsi lebih besar dari penampang aorta.
31. Hitung batas resolusi z mikroskop elektron, jika tegangan percepatan di dalamnya adalah U=100 kV, sudut bukaan adalah u=10 -2 rad.
32. Hitung viskositas darah pada hematokrit normal (c=45%) jika viskositas plasma
33. Hitung volume menit maksimum Qmax darah di mana aliran darah di aorta tetap laminar. Diameter aorta d=2 cm, viskositas darah , kepadatan , bilangan Reynolds kritis Re kr =2000.
34. Kecepatan rambat gelombang pulsa melalui arteri adalah v=10 m/s. Tentukan modulus elastisitas E arteri, jika tebal dindingnya h=0,7 mm, diameter dalam d=8 mm, densitas darah
35. Jari-jari aorta adalah 1,0 cm; kecepatan aliran darah di aorta adalah 30 cm/s. Berapakah laju aliran darah dalam kapiler jika luas penampang kapiler total adalah 2000 cm2 . (Diameter setiap kapiler diambil sebagai , dan jumlah kapiler lebih dari satu juta).
36. Dalam kedokteran, efek Doppler digunakan untuk menentukan kecepatan pergerakan struktur biologis individu (misalnya, darah, katup jantung). Bagaimana perubahan frekuensi sinyal ultrasonik yang dipantulkan dari benda yang bergerak terkait dengan kecepatannya?
37. Sebuah gaya F = 10 N diterapkan pada piston jarum suntik yang terletak horizontal Tentukan kecepatan v obat keluar dari jarum suntik jika kerapatan obat , diameter piston d = 7 mm, dan luasnya jauh lebih besar dari luas penampang jarum.
38. Dengan kecepatan v berapa gelembung udara dengan diameter d = 4 mm mengapung di atas bejana berisi gliserin? Viskositas kinematik gliserin, densitasnya jauh lebih besar daripada udara.
39. Pada beberapa penyakit, bilangan Reynolds kritis dalam pembuluh menjadi sama dengan 1160. Temukan kecepatan pergerakan darah di mana transisi dari aliran laminar ke turbulen dimungkinkan dalam sebuah pembuluh dengan diameter 2 mm.
40. Tingkat volume suara adalah 120 phon, dan percakapan yang tenang - pada jarak yang sama - 41 phon. Tentukan perbandingan intensitasnya.
42. Intensitas suara 10-2 W/m2. Tentukan tekanan bunyi jika hambatan akustik medium (udara) adalah 420 kg/m2s.
43. Tentukan nilai amplitudo tekanan suara untuk nada murni dengan frekuensi 1000 Hz, di mana membran timpani dapat pecah jika pecahnya terjadi pada tingkat volume L E = 160 phon. (Jawabannya dinyatakan dalam pascal dan atm.)
44. Pemanas listrik pada instalasi untuk perlakuan panas bahan baku obat menguapkan 1 liter air dalam 10 menit, kental pada suhu 20 0 C. Tentukan panjang kawat nikrom dengan penampang 0,5 mm 2, mengingat bahwa instalasi ini ditenagai oleh 120 V dan efisiensinya adalah 80% ?
45. Intensitas cahaya yang melewati larutan aspirin dalam pelarut yang tidak menyerap berkurang dengan faktor tiga karena penyerapan. Konsentrasi molekul aspirin n 0 =10 20 m -3 . Lintasan cahaya dalam larutan = 150 mm. Tentukan penampang penyerapan efektif aspirin.
46.Tentukan beda fase gelombang nadi antara dua titik arteri yang terletak berjauhan satu sama lain, mengingat kecepatan gelombang nadi sama dengan v = 10 m / s, osilasi jantung adalah harmonik dengan frekuensi = 1,2Hz.
49. Untuk memanaskan jaringan otot, tegangan diterapkan ke elektroda datar dengan amplitudo U 0 \u003d 250 V dan frekuensi \u003d 10 6 Hz. Resistansi aktif dari bagian rangkaian ini R=10 3 Ohm; kapasitansi C= F. Tentukan jumlah panas yang dilepaskan dalam volume jaringan antara elektroda selama periode osilasi T dan selama prosedur t=10 menit.
50. Iontophoresis digunakan untuk memasukkan obat ke dalam tubuh manusia. Tentukan jumlah ion tunggal zat obat yang diberikan kepada pasien selama waktu t= 10 menit pada rapat arus 0,05 mA/cm2 dari elektroda dengan luas S=5 cm2
SOAL UJIAN
membran biologis. Jenis-jenis membran biologis dan fungsinya.
Jenis-jenis lipid membran dan sifatnya. Struktur lipid bilayer.
Kolesterol. Dinamika lipid dalam membran. Transisi fase dalam membran.
protein membran. Jenis dan fungsi protein membran.
Struktur membran biologis.
membran buatan. Liposom.
Metode untuk mempelajari struktur membran.
Fenomena kapiler, signifikansinya dalam biologi dan kedokteran. emboli gas.
Transportasi zat melalui membran biologis Cara penetrasi zat ke dalam sel.
Jenis transportasi. difusi sederhana.
Transportasi nonelektrolit melintasi membran biologis.
Mekanisme dasar transpor pasif.
transportasi ion. Transportasi ionik zat dalam saluran.
Mekanisme permeabilitas membran biologis. Struktur dan fungsi saluran ion dan pembawa. Mekanisme elektrogenesis.
Transpor aktif melintasi membran biologis.
Mekanisme molekuler potensial elektrokimia membran dan propagasi impuls saraf di sepanjang serat yang dapat dieksitasi.
Konsep rangsangan listrik . Potensi istirahat .
Metode pengukuran potensial membran. Teknologi mikroelektroda.
potensial aksi . Mekanisme pembangkitan dan propagasi potensial aksi.
Metode untuk mempelajari mekanisme molekuler dari potensial elektromekanis membran.
Perambatan impuls saraf di sepanjang serat yang dapat dirangsang.
Sensor informasi biomedis. Jenis-jenis sensor.
Tujuan dan klasifikasi sensor, karakteristik.
Fenomena termoelektrik dalam logam dan semikonduktor.
Kalibrasi sensor termal dan penentuan suhu suatu zat.
Elektroda untuk mengambil sinyal bioelektrik.
Arus ion dalam model Hodgkin-Huxley.
Kanal ion pada membran sel Struktur saluran ion.
Mekanisme pembentukan potensial aksi kardiomiosit.
potensial membran. Potensial aksi sel jantung
Dasar fisik elektrokardiografi. Perangkat, prinsip pengoperasian elektrokardiograf .. Pendekatan dasar untuk pendaftaran EKG.
Registrasi EKG dan prinsip analisis.
Elektroensefalografi. Ritme EEG dasar. signifikansi fungsional mereka.
Registrasi EEG dan prinsip analisis. tes fungsional.
Jenis utama aktivitas listrik neuron piramidal.
37. Tingkat energi molekul (energi elektronik, vibrasi dan rotasi molekul).
38. Transisi elektronik dalam penyerapan cahaya.
39. Spektrum serapan molekul dari beberapa senyawa biologis penting.
40. Metode untuk mempelajari proses fotobiologi menggunakan spektrum.
41. Perangkat dan prinsip pengoperasian spektrofotometer .
42. Studi metode penelitian spektrofotometri untuk menentukan konsentrasi zat dalam cairan biologis.
43. Pendaran sistem biologis.
44. Pendaran. Berbagai jenis luminescence.
45. Fotoluminesensi. aturan Stokes.
46. Hasil kuantum fluoresensi. Tingkat triplet dan fosforesensi.
47. Analisis kualitatif dan kuantitatif photoluminescent objek biologis.
48. Mikroskop fluoresen. Chemiluminescence, mekanisme generasi chemiluminescence
49. Tahap utama proses fotobiologis.
50. Spektrum aksi fotobiologis.
51. Studi produk reaksi fotobiokimia primer.
52. Oksidasi radikal bebas Reaksi fotokimia primer protein.53. Transformasi fotokimia DNA.
54. Fitur aksi radiasi laser intensitas tinggi pada DNA.
55. Fotoreaktivasi dan fotoproteksi.
56. Aksi sinar ultraviolet pada membran biologis.
57. Proses fotobiologi fotosensitisasi.
58. Studi objek biologis di mikroskop.
59. Metode khusus mikroskopi objek biologis
60. Sistem optik mikroskop, membangun gambar suatu objek.
61. Rumus perbesaran mikroskop optik.
62. Biofisika kontraksi otot . Model benang geser.
63. Biomekanik otot. persamaan bukit.
64. Kekuatan kontraksi tunggal. Simulasi kontraksi otot.
65. Antarmuka elektromekanis
66. Sistem peredaran darah (arteri, vena). Mekanisme peredaran darah
67. Pergerakan darah dalam pembuluh besar.
68. Organisasi aliran darah di pembuluh mikro.
69. Pergerakan sel darah di kapiler.
70. Faktor-faktor yang menentukan sifat reologi darah.
71. Bentuk orientasi eritrosit di kapiler.
72. Pola hemodinamik aliran darah melalui pembuluh darah.
73. Pola fisik dan matematika umum dari pergerakan darah dalam aliran darah.
74. Reografi berbagai organ dan jaringan . Metode untuk mempelajari sirkulasi darah.
75. Metode pendaftaran dan prinsip analisis kurva eografis. Reografi integral dan regional.
76. Metode pencatatan tidak langsung kejutan dan ejeksi menit. Reografi terintegrasi komputer.
77. Dasar fisik dari interaksi suara dan jaringan biologis.
78. Klasifikasi alat dan alat kesehatan.
79. Bentuk energi yang diubah dalam transduser pengukur.
80. Alat kesehatan untuk tujuan terapeutik.
81. Peralatan medis elektronik terapeutik.
82. Metode terapi frekuensi tinggi (HF, UHF, microwave, dll.) dan efek biofisiknya.
83. Perangkat peralatan terapi UHF dan prinsip operasinya.
84. Teknik terapi berdasarkan penggunaan arus searah
85. Perangkat aparat galvanis dan prinsip operasinya. Dasar fisik galvanisasi
86. Konverter fotolistrik.
87. Sarana teknis dasar introskopi medis.
88. Desain sensor dan karakteristik utamanya.
89. Alat untuk mengukur fungsi pernafasan luar
90. Registrasi gerakan dada selama gerakan pernapasan. Pneumografi, spirometri, spirografi.
Daftar keterampilan praktis
untuk mendaftarkan EEG., RG
untuk mendaftarkan EKG pada sadapan standar;
mampu menjelaskan asal muasal fenomena EKG dan metode pendeteksiannya.
belajar untuk membentuk diagnosis elektrokardiografi.
mendaftarkan parameter fisik,
mengolah hasil pengukuran menggunakan alat komputasi;
mengukur konsentrasi zat menggunakan instrumen fotometrik.
memecahkan masalah pasangan yang optimal dari objek biologis dan sarana teknis dalam penelitian biomedis;
untuk memilih cara teknis yang tepat dalam memecahkan masalah medis
1. Dari sini disimpulkan bahwa membran eritrosit terdiri dari molekul lipid yang tersusun dalam dua lapisan.
Rupanya, kesimpulan Gorter dan Grendel ini ternyata benar hanya karena saling kompensasi kesalahan, namun, secara historis, pekerjaan ini sangat penting, sejak itu konsep lipid bilayer sebagai dasar struktural biologis membran telah menjadi dominan dan ternyata benar.
Konsep membran lipid bimolekuler dikembangkan lebih lanjut dalam model Devson-Danielli 1935, atau model "sandwich", di mana protein diasumsikan menutupi permukaan lapisan ganda lipid. Ini adalah model yang luar biasa sukses, dan selama 30 tahun ke depan, banyak data eksperimen, terutama yang diperoleh dengan menggunakan difraksi sinar-X dan mikroskop elektron, sepenuhnya mengkonfirmasi kecukupannya. Namun, pada saat yang sama, ditemukan bahwa membran melakukan berbagai macam fungsi, dan untuk menjelaskan fenomena ini, model asli Devson-Danielli dimodifikasi berulang kali.
Kemajuan pesat dalam membranologi, yang telah menghasilkan pembentukan konsep-konsep modern, sebagian besar telah dicapai karena kemajuan dalam studi sifat-sifat protein membran. Studi mikroskopis elektron menggunakan metode geser-beku menunjukkan bahwa partikel globular tertanam dalam membran. Sementara itu, ahli biokimia yang menggunakan deterjen berhasil memisahkan membran menjadi "partikel" yang aktif secara fungsional. Data spektral menunjukkan bahwa protein membran dicirikan oleh kandungan heliks-a yang tinggi dan bahwa mereka mungkin membentuk globul daripada didistribusikan sebagai lapisan tunggal pada permukaan lapisan ganda lipid. Sifat nonpolar protein membran menunjukkan adanya kontak hidrofobik antara protein dan daerah nonpolar bagian dalam bilayer lipid. Pada saat yang sama, metode dikembangkan yang memungkinkan untuk mengungkapkan fluiditas lapisan ganda lipid. Singer dan Nicholson menyatukan semua ide ini untuk menciptakan model mosaik yang mengalir. Dalam model ini, membran direpresentasikan sebagai lapisan ganda fosfolipid cair, di mana protein yang berdifusi bebas direndam. Model lama Devson-Danielli statis dan berhasil menjelaskan data struktural yang tersedia pada saat itu, diperoleh pada resolusi yang cukup rendah. Pada saat yang sama, sejak tahun 1970, banyak perhatian telah diberikan pada studi sifat dinamis dan hubungannya dengan fungsi membran. Dalam beberapa tahun terakhir, model mosaik cair juga telah dimodifikasi, dan proses ini akan terus berlanjut. Secara khusus, sekarang menjadi jelas bahwa tidak semua protein membran berdifusi secara bebas dalam lapisan ganda lipid cair. Ada data tentang keberadaan domain-j lateral dalam membran itu sendiri. Peran sitoskeleton juga sedang dipelajari dengan cermat. Hal ini menjadi semakin jelas bahwa beberapa bagian dari membran tampak berbeda dalam struktur dari bilayer lipid klasik. Namun demikian, di masa mendatang, model mosaik fluida dalam berbagai modifikasinya akan berfungsi sebagai dasar konseptual untuk banyak studi membran.
3. Morfologi membranDua metode memainkan peran penting dalam menjelaskan morfologi membran: difraksi sinar-x dan mikroskop elektron. Dengan bantuan mereka kebenaran model bilayer dikonfirmasi. Namun, harus diingat bahwa kedua metode ini menghadapi sejumlah keterbatasan dalam menjelaskan gambaran rinci tentang organisasi molekuler membran.
3.1 difraksi sinar-X
Dalam studi sampel kristal yang sangat teratur menggunakan metode difraksi sinar-X, dimungkinkan untuk memperoleh informasi tentang struktur dengan resolusi tinggi. Dalam hal persiapan yang dipesan dengan buruk, kemungkinan metode ini terbatas. Beberapa sistem membran khusus sudah memiliki struktur yang teratur, dan oleh karena itu mereka dapat dipelajari dengan metode difraksi sinar-X. Contoh dari jenis ini adalah selubung mielin dari serabut saraf perifer; itu adalah membran yang, berulang kali membungkus akson, membentuk sistem struktur membran konsentris yang teratur. Studi difraksi sinar-X pada mielin, yang dilakukan pada tahun 1930-an, mengkonfirmasi kecukupan model membran bilayer. Kesimpulan yang sama ditarik oleh studi segmen luar batang retina vertebrata, yang merupakan sistem membran alami, serta sistem buatan yang terbentuk selama keruntuhan di bawah kondisi sentrifugasi vesikel membran yang diperoleh dari mitokondria dan eritrosit. . Dalam semua kasus ini, distribusi kerapatan elektron yang serupa dalam membran diamati, ditunjukkan pada Gambar. 1.4
Untuk menafsirkan data difraksi sinar-X, perlu untuk menentukan tidak hanya intensitas refleksi, tetapi juga fase mereka. Dalam kasus sistem membran yang dikemas secara teratur, masalahnya sangat disederhanakan, karena sistem ini terdiri dari elemen berulang dengan simetri pusat.
Data yang diperoleh menunjukkan bahwa struktur semua membran serupa: mereka memiliki daerah dalam hidrofobik dengan kerapatan elektron rendah dan dua lapisan gugus polar dengan kerapatan elektron tinggi. Data difraksi sinar-X yang diperoleh untuk membran yang berbeda hanya sedikit berbeda, meskipun ada perbedaan besar dalam kandungan proteinnya. Meskipun data difraksi sinar-X memberikan beberapa informasi tentang bagaimana sebagian besar protein membran terletak di dalam membran, secara umum, metode analisis difraksi sinar-X tidak memberikan gambaran molekuler yang terperinci.
Wilkins dkk mencatat pada tahun 1971 bahwa difraksi sinar-X juga dapat digunakan untuk mempelajari dispersi berair dari membran dan fosfolipid. Dalam hal ini, refleksi yang dihasilkan oleh daerah kutub di kedua sisi bilayer memungkinkan untuk menemukan ketebalannya sama dengan jarak antara kepala kutub, dan jarak antara rantai ini dapat ditentukan dari refleksi yang dihasilkan oleh rantai hidrokarbon yang dipesan. . Dalam hal ini juga, preparasi membran yang diperoleh dari sumber yang berbeda memberikan pola difraksi yang serupa, yang menegaskan universalitas model bilayer.
Ketidakmungkinan untuk memperoleh pola molekuler yang terperinci dengan menggunakan metode difraksi membatasi penerapan metode ini untuk mempelajari membran biologis. Namun, ini bisa sangat berguna dalam studi sistem lipid-aqueous yang dipesan.
3.2 Mikroskop elektron
Mikroskop elektron transmisi dari bagian tipis mielin, dan pada kenyataannya semua membran lainnya, mengungkapkan struktur tiga lapis karakteristik yang terdiri dari dua pita padat elektron yang dipisahkan oleh celah sekitar 80 A. Gambar ini sebagian besar diperoleh sebagai hasil pengolahan preparat dengan osmium tetroksida, biasanya digunakan dalam metode ini. Robertson menyebut struktur yang diamati "kesatuan" untuk menekankan universalitasnya, dan meskipun mekanisme molekuler pewarnaan membran dengan osmium tidak diketahui, struktur ini dianggap sebagai konfirmasi validitas model membran bilayer. Jelas, bagaimanapun, bahwa membran mungkin terpengaruh selama persiapan spesimen untuk mikroskop elektron transmisi. Secara khusus, diketahui bahwa pengobatan dengan osmium tetroksida menyebabkan hilangnya protein yang signifikan dari membran eritrosit. Dan meskipun struktur tiga lapisan yang diamati dalam kasus ini mencerminkan sampai batas tertentu organisasi membran bilayer, informasi lebih rinci tentang lokalisasi protein tidak dapat diperoleh dengan metode ini.
Beberapa informasi tentang lokasi protein membran diberikan oleh metode baru, yang kini telah menjadi "klasik" - metode pembekuan-pembelahan dan pembekuan-etsa. Dalam kasus ini, preparat dibekukan dengan cepat tanpa menyebabkan efek merusak, seperti saat mendapatkan irisan tipis. Proses persiapan obat meliputi operasi berikut.
Setelah pembekuan, sampel, yang merupakan suspensi sel atau membran, dipotong dengan pisau pada suhu rendah dalam ruang hampa tinggi. Kekuatan yang dihasilkan selama chipping mengarah pada pembentukan potongan yang melewati sampel. Ternyata ketika bidang yang dipotong melewati membran, yang terakhir terbelah terutama di sepanjang wilayah tengahnya dan terbelah menjadi dua bagian. Akibatnya, wilayah internal membran terpapar pada bidang pembelahan yang terbentuk.
Jika perlu, sampel dikenai etsa - sublimasi es yang biasa dilakukan dalam ruang hampa. Hal ini memungkinkan visualisasi yang lebih baik dari struktur permukaan membran sel.
Setelah itu, apa yang disebut replika dari permukaan yang terbuka diperoleh. Replika inilah yang dipelajari di bawah mikroskop elektron. Untuk mendapatkan replika, platinum pertama-tama diendapkan pada sampel pada sudut sekitar 45° untuk mengungkapkan karakteristik topologi preparasi. Kemudian replika platina tersebut diberi kekuatan mekanik dengan mengoleskan lapisan karbon di atasnya. Setelah itu preparat dicairkan, replikanya mengapung, dan ditangkap menggunakan jaring khusus.
Struktur paling khas yang diamati dalam studi membran dengan metode pembelahan beku adalah banyak partikel intramembran dengan diameter 80 hingga 100 , terletak di bidang pembelahan membran. Biasanya mereka terletak secara acak, tetapi kadang-kadang mereka membentuk kelompok. Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa partikel-partikel ini kemungkinan merupakan protein membran. Anehnya, mikroskop elektron dari bagian tipis tidak mengungkapkan struktur seperti itu. Replika yang diperoleh dari dua bagian membran yang terbelah tidak selalu saling melengkapi secara topologi. Ini berarti bahwa beberapa partikel terikat hanya pada salah satu bagian dari membran. Data pemecahan beku banyak digunakan oleh Singer dan Nicholson dalam pengembangan model mosaik fluida membran, karena mereka secara meyakinkan menunjukkan bahwa protein globular terletak tidak hanya pada permukaan membran, tetapi juga di dalam bilayer.
Gambar 1.6 menunjukkan mikrograf elektron dari preparat proteoliposom yang direkonstruksi dari fosfatidilkolin telur dan preparat protein pita 3 yang tidak terfraksi dari membran eritrosit manusia; Sediaan diperoleh dengan metode pembekuan-pembelahan.
Protein pita 3 adalah komponen protein utama dari membran eritrosit dan diketahui mengangkut anion. Jika vesikel fosfolipid tidak mengandung protein ini, maka sediaan chip beku yang dihasilkan memiliki permukaan yang halus.
Setelah penggabungan protein pita 3 ke dalam vesikel fosfolipid, partikel intramembran muncul pada pembelahan, yang secara praktis tidak dapat dibedakan dari partikel yang diamati pada membran eritrosit. Selain itu, pada pH 5,5, partikel-partikel yang terlihat pada membran eritrosit beragregasi, dan agregasi ini dilakukan sebagai hasil interaksi protein pita 3 dengan dua protein lain, spektrin dan aktin.
Yang terakhir adalah komponen sitoskeleton yang terletak di permukaan bagian dalam membran eritrosit. Sistem yang direkonstruksi yang terdiri dari protein pita 3 dan fosfatidilkolin berperilaku serupa, dengan agregasi partikel diamati dengan adanya spektrin dan aktin pada pH 5,5, tetapi tidak pada pH 7,6.
Data ini semakin memperkuat konsep protein membran sebagai partikel globular yang bergerak bebas di bidang membran. Menariknya, mikrofotograf statis dari preparat yang diperoleh dengan metode freeze-chipping membantu para peneliti dalam mempelajari sifat-sifat dinamis membran. Seperti yang akan kita lihat, ada banyak protein dalam membran yang tidak dapat berenang bebas di lautan lipid.
4. Isolasi membranSelama tiga dekade terakhir, semakin jelas bahwa sebagian besar fungsi seluler dilakukan dengan partisipasi langsung membran.
Baik sel tumbuhan dan hewan dibagi menjadi kompartemen, dan banyak organel sitoplasma, seperti yang ditunjukkan pada Bagian 1.1, bersifat membran.
Selain karakteristik organel sebagian besar sel, ada juga sistem membran khusus, seperti retikulum sarkoplasma sel otot, selubung mielin serabut saraf perifer, membran tilakoid kloroplas, dan membran cakram di batang retina. Organisme prokariotik juga memiliki membran, meskipun tidak berkembang seperti eukariotik.
Bakteri gram positif, seperti Bacillus subtilis, hanya memiliki membran sitoplasma, sedangkan bakteri Gram negatif, seperti Escherichia coli, juga memiliki membran luar yang terletak di atas dinding sel peptidoglikan yang tipis.
Beberapa organel khusus juga telah ditemukan dalam sel prokariotik. Beberapa virus patogen bagi hewan, seperti virus berselubung, memiliki membran sejati, dan membran semacam itu terbukti sangat menarik untuk dipelajari.
Studi tentang membran, sebagai suatu peraturan, dikaitkan dengan pemurniannya, dan setiap jenis membran dicirikan oleh kondisinya sendiri untuk isolasi preparatif.
Jadi, jika Anda harus mempelajari membran plasma sel apa pun, Anda harus terlebih dahulu mengisolasi sel-sel ini dari jaringan. Kondisi optimal untuk mengganggu sel dan memisahkan membran yang diinginkan dari komponen seluler lainnya harus dipilih. Kriteria kemurnian membran terisolasi layak mendapat perhatian khusus.
4.1 Penghancuran sel
Diinginkan untuk memilih teknik yang secara efektif menghancurkan sel-sel itu sendiri sambil mempertahankan struktur membran yang akan diisolasi. Untuk banyak sel hewan, prosedur yang relatif lembut seperti homogenisasi dalam Downs berdinding kaca atau homogenizer Potter-Elveheim dengan alu Teflon dapat digunakan. Dalam hal ini, sel-sel dihancurkan karena gaya geser yang terjadi ketika suspensi dipaksa melalui celah sempit antara alu teflon dan dinding kaca homogenizer. Dengan perawatan ini, membran plasma "rusak" dan ikatan antara berbagai organel dihancurkan sambil mempertahankan integritas organel itu sendiri. Dengan menggunakan prosedur ini, daerah khusus membran plasma juga dapat dipisahkan satu sama lain, misalnya, daerah basolateral atau apikal membran sel epitel. Diinginkan untuk beroperasi di bawah kondisi di mana integritas organel dipertahankan untuk meminimalkan kemungkinan pelepasan enzim hidrolitik dan untuk memfasilitasi operasi pemisahan membran berikutnya.
Untuk penghancuran sel dengan dinding, diperlukan metode yang lebih ketat. Kadang-kadang, sebelum sel dihancurkan, mereka terlebih dahulu diperlakukan dengan enzim yang memecah komponen dinding sel untuk memfasilitasi penghancuran selanjutnya. Misalnya, pengobatan dengan buffer Tris-EDTA dan lisozim digunakan untuk menghancurkan sel E. coli. Teknik yang lebih ketat termasuk menggosok sel, sonikasi mereka, dan ekstrusi mereka. Penggilingan biasanya dilakukan dengan adanya berbagai bahan abrasif - pasir, alumina atau manik-manik kaca. Sejumlah kecil material dapat ditumbuk dalam lesung dan alu, tetapi untuk volume yang lebih besar, perangkat mekanis khusus harus digunakan. Sel bakteri sering dihancurkan menggunakan ultrasound. Diyakini bahwa dalam kasus ini, kehancuran terjadi di bawah aksi gaya geser yang dihasilkan dari kavitasi. Kekuatan yang sama terjadi ketika suspensi sel dipaksa melalui lubang kecil, misalnya, ketika sel dihancurkan menggunakan mesin press Prancis. Ada banyak jenis metode ini, dan pilihannya tergantung pada karakteristik sistem membran yang akan dipelajari.
Perlu dicatat bahwa fragmen membran yang diperoleh selama penghancuran sel biasanya secara spontan membentuk vesikel. Contohnya adalah:
1) mikrosom yang berasal dari membran plasma, retikulum endoplasma, atau sistem khusus seperti membran sarkoplasma;
2) partikel submitochondrial dari membran mitokondria bagian dalam;
3) sinaptosom terbentuk ketika ujung saraf robek di area kontak sinaptik;
4) vesikel membran bakteri yang terbentuk dari membran plasma E. coli. Vesikel juga terbentuk dari sistem membran lain, misalnya, dari membran aparatus Golgi. Ukurannya dalam banyak kasus sangat tergantung pada metode penghancuran sel. Ini sangat penting, karena ukuran vesikel sangat menentukan laju sedimentasi selama sentrifugasi dan perilakunya pada tahap pemurnian membran selanjutnya. Beberapa membran tidak membentuk vesikel, khususnya membran permukaan lateral sel hewan yang bersentuhan satu sama lain. Ketika sel-sel tersebut dihancurkan, sepasang fragmen membran yang berdekatan robek, disatukan oleh area kontak. Kehadiran kontak semacam itu mencegah penutupan fragmen menjadi vesikel, sehingga membran dilepaskan dalam bentuk pelat atau struktur seperti pita.
Sangat penting dalam penghancuran sel juga merupakan pilihan media yang tepat. Misalnya, untuk menjaga agar organel membran tetap tertutup, seseorang harus menggunakan media yang isoosmotik terhadap isi internalnya. Paling sering, larutan sukrosa digunakan untuk ini pada konsentrasi 0,25-0,30 M. Dalam beberapa kasus, lebih baik menggunakan sorbitol dan manitol. Perlu dicatat bahwa pelestarian isotonisitas juga memainkan peran penting pada tahap selanjutnya dari isolasi preparatif organel utuh.
4.2 Pemisahan membran
Saat ini, sentrifugasi paling umum digunakan untuk memisahkan membran. Partikel membran dapat diklasifikasikan menurut laju sedimentasi atau kepadatan apungnya. Metode pertama disebut sentrifugasi zonal dan pemisahan terjadi sesuai dengan nilai S, dan yang kedua adalah sentrifugasi isopik dan pemisahan terjadi di bawah kondisi densitas kesetimbangan. Dalam prakteknya, beberapa hibrida dari dua metode ini biasanya digunakan. Gambar 1.7 menunjukkan posisi beberapa unit subselular pada bidang koordinat "S-g".
Absis menunjukkan koefisien sedimentasi partikel, dan ordinat menunjukkan densitas.
Prinsip pemisahan dengan laju sedimentasi dapat dengan mudah dipahami dengan membandingkan nilai S untuk fraksi yang berbeda. Misalnya, inti memiliki nilai S yang relatif tinggi, mis. tingkat sedimentasi mereka jauh lebih tinggi daripada kebanyakan organel subselular lainnya. Nukleus dapat dipelet secara selektif dengan sentrifugasi homogenat sel, meninggalkan semua organel lain di supernatan. Pada saat yang sama, retikulum endoplasma halus dan kasar tidak dapat dipisahkan dengan sentrifugasi zonal.
Perbedaan kerapatannya sering digunakan untuk mengisolasi fraksi membran yang berbeda dari homogenat sel. Untuk tujuan ini, sentrifugasi dalam gradien kepadatan dilakukan. Paling sering, sukrosa digunakan untuk membuat gradien kepadatan, tetapi metode ini memiliki kelemahan serius. Untuk mendapatkan kepadatan yang diperlukan untuk memisahkan fraksi membran yang berbeda, perlu untuk menyiapkan larutan dengan konsentrasi sukrosa tinggi, yang memiliki viskositas tinggi dan juga hipertonik. Pengenalan organel subselular ke dalam larutan sukrosa hipertonik menyebabkan dehidrasi, dan penyesuaian larutan selanjutnya ke kondisi isotonik sering disertai dengan lisis dan kerusakan organel. Masalah lain adalah bahwa banyak organel membran yang permeabel terhadap sukrosa. Hal ini juga dapat menyebabkan penghancuran osmotik organel. Penetrasi sukrosa ke dalam organel membran yang dapat dipisahkan dapat mengubah kerapatan efektifnya.
Tabel 1.1. Waktu fisik semakin menggunakan media lain untuk membuat gradien kepadatan. Beberapa lingkungan ini tercantum dalam Tabel 1.1
Untuk mengatasi masalah ini, properti terakhir dari media gradien.
1. Ficoll. Polimer hidrofilik sukrosa dengan berat molekul tinggi, yang dapat digunakan untuk mendapatkan larutan dengan kepadatan C "hingga 1,2 g / ml. Keuntungan utamanya adalah tekanan osmotik larutan yang rendah dibandingkan dengan larutan dengan konsentrasi sukrosa yang setara. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk membuat larutan yang isotonik di seluruh rentang konsentrasi karena penambahan tambahan sukrosa atau garam yang dapat diterima secara fisiologis dalam media. Kerugiannya adalah viskositas tinggi dari larutan yang dihasilkan dan ketergantungan viskositas dan osmolaritas non-linier yang signifikan pada konsentrasi.
2. Metrizamid. Glukosa benzamida tersubstitusi triiodo Larutan metrizamida memiliki densitas yang lebih tinggi daripada larutan ficoll pada konsentrasi yang sama. Keuntungan utama dari larutan metrizamide adalah viskositasnya yang sangat rendah, yang memungkinkan pemisahan lebih cepat.Larutan metrizamide 35% memiliki osmolaritas yang hampir fisiologis, sehingga sebagian besar operasi selama pemisahan membran dapat dilakukan tanpa memaparkannya ke larutan hipertonik. Sodium metrizoate adalah senyawa terkait dengan sifat yang mirip dengan metrizamide, dengan satu-satunya perbedaan bahwa larutannya isotonik pada konsentrasi sekitar 20%. Sodium metrizoate digunakan terutama untuk isolasi sel utuh. Naikodenz juga merupakan turunan dari asam triiodobenzoat, tetapi memiliki tiga rantai samping hidrofilik. Ketika disentrifugasi, ia dengan cepat mengembangkan gradien kepadatannya sendiri; digunakan untuk mengisolasi organel subseluler.
Perkol. Suspensi koloid silika gel dilapisi polivinilpirolidon. Lapisan ini mengurangi efek toksik dari silika gel. Keuntungan utama percoll adalah tidak menembus membran biologis, dan larutannya memiliki viskositas rendah dan osmolaritas rendah. Karena ukuran partikel yang besar, sentrifugasi larutan Percoll pada kecepatan sedang menghasilkan pembentukan gradien densitas. Oleh karena itu, pemisahan biasanya terjadi dengan sangat cepat. Media yang digunakan untuk sentrifugasi mungkin isotonik di seluruh volume karena masuknya garam atau sukrosa di dalamnya. Tidak sulit untuk membuat gradien lembut, yang memungkinkan pemisahan fraksi membran yang sangat efisien menurut kerapatan daya apungnya.
Sorbitol dan manitol. Zat-zat ini kadang-kadang digunakan sebagai pengganti sukrosa karena, menurut data yang dipublikasikan, mereka menembus beberapa membran biologis lebih buruk daripada sukrosa.
Perhatikan bahwa gliserol tidak digunakan untuk membuat gradien densitas karena tidak dapat mencapai nilai densitas yang cukup tinggi. Garam logam alkali seperti CsCl hanya digunakan jika larutan dengan densitas tinggi diperlukan. Namun, harus diingat bahwa pada konsentrasi yang diperlukan untuk menciptakan kepadatan keseimbangan, garam ini sering memiliki efek merusak pada organel membran.
Metode lain juga digunakan untuk mengisolasi membran dari homogenat sel, meskipun tidak sesering sentrifugasi.
1. Distribusi fase. Dalam hal ini, pemisahan partikel membran terjadi sesuai dengan sifat permukaannya. Untuk tujuan ini, dua lapisan larutan berair yang tidak bercampur dari berbagai polimer yang larut dalam air terbentuk. Contohnya adalah campuran polietilen glikol dekstran dan dekstranfikol. Partikel membran dipisahkan menurut afinitasnya terhadap fase-fase ini. Yang terakhir ini dapat dipilih untuk memisahkan membran berdasarkan muatan permukaan atau hidrofobisitasnya.
Elektroforesis aliran bebas kontinu. Dalam hal ini, pemisahan partikel terjadi sesuai dengan muatan listriknya. Obat yang akan dibagi secara terus menerus dimasukkan ke dalam lapisan tipis buffer yang mengalir ke bawah dinding vertikal. Dalam hal ini, medan listrik diterapkan tegak lurus terhadap arah aliran. Dengan demikian, pemisahan partikel secara elektroforesis terjadi melintasi buffer yang mengalir, yang dikumpulkan di bagian bawah ruangan dalam bentuk fraksi terpisah.
adsorpsi afinitas. Pemisahan didasarkan pada interaksi biospesifik antara komponen membran dan fase padat. Dengan ditemukannya antibodi monoklonal, menjadi mungkin untuk menciptakan teknik persiapan berdasarkan penggunaan komponen antigenik spesifik untuk isolasi membran. Antibodi yang dihasilkan dapat dilekatkan secara kovalen pada penyangga padat dan dengan bantuannya untuk melakukan pengikatan spesifik dari masing-masing membran. Paling sering, metode ini digunakan untuk mengisolasi protein membran. Salah satu masalah yang muncul di sini adalah terkait dengan pemilihan kondisi elusi membran yang tidak akan menyebabkan denaturasi protein.
Sebuah metode berdasarkan penggunaan mikrogranul silika gel. Biasanya, bagian membran plasma tidak lebih dari 1°7o massa total semua membran sel eukariotik. Oleh karena itu, isolasi membran plasma yang benar-benar murni dikaitkan dengan kesulitan besar. Salah satu pendekatan yang telah dikembangkan secara khusus untuk isolasi membran plasma didasarkan pada penggunaan microbeads silika gel terkationisasi. Granula ini teradsorpsi kuat pada permukaan luar membran plasma sel utuh, dan fraksi membran plasma yang terkait dengan granula mudah dipisahkan dalam gradien densitas sukrosa dari membran lain karena densitas granula yang lebih tinggi. Fitur dari metode ini adalah bahwa dalam persiapan yang dihasilkan, membran plasma dengan permukaan bagian dalamnya diubah menjadi larutan.
4.3 Kriteria kemurnian untuk fraksi membran
Mungkin kriteria paling objektif untuk kemurnian fraksi membran yang diisolasi adalah adanya beberapa komponen unik di dalamnya yang hanya terkandung dalam membran ini atau dominan di dalamnya. Biasanya, komponen tersebut adalah enzim, yang dalam hal ini disebut penanda. Daftar enzim penanda yang digunakan untuk mengontrol kemurnian fraksi membran diberikan pada Tabel 1.2 Ketika menentukan aktivitas suatu enzim, harus diperhitungkan bahwa ia dapat dalam bentuk laten, misalnya, karena fakta bahwa itu terlokalisasi di permukaan bagian dalam vesikel membran yang disekresikan. Masalah lain yang terkait dengan evaluasi kemurnian membran terisolasi dipertimbangkan dalam tinjauan. Perlu dicatat bahwa metode yang direkomendasikan dalam banyak kasus dikembangkan dengan baik dan distandarisasi.
Dalam beberapa kasus, penanda membran yang lebih tepat bukanlah enzim, tetapi reseptor spesifik untuk lektin, hormon, toksin, atau antibodi. Jika sistem yang diteliti dikarakterisasi dengan baik, maka kemurnian fraksi membran dapat dinilai dari komposisi proteinnya yang ditentukan dengan elektroforesis gel poliakrilamida dengan adanya natrium dodesil sulfat. Misalnya, membran luar bakteri Gram-negatif memiliki seperangkat polipeptida khas yang tidak ada dalam membran sitoplasma.
Tabel 1.2 Marker yang digunakan untuk mengontrol kemurnian fraksi membran yang diisolasi dari sel mamalia
Fraksi membran enzim penanda Membran plasma 5 "-Nukleotidase Fosfodiesterase alkali Na * / K + -ATPase (basolateral-
membran epitel sel) Adenilat siklase (basal membran hepatosit) Aminopeptidase (membran epitel batas sikat) Mitokondria (bagian dalam) Sitokrom c oksidase selaput) Suksinat-sitokrom c-oksida- reduktase Mitokondria (luar Monoamin oksidase selaput) Lisosom Asam fosfatase 0-Galaktosendase Peroksisom katalase oksidase urat D-asam amino oksidase Membran peralatan Galaktosiltransferase golgi Endoplasma Glukosa-6-fosfatase retikulum Kolin fosfotransferase NADPH-sitokrom c-oksida- reduktase sitosol dehidrogenase laktat Kriteria lain yang dapat digunakan untuk menilai kemurnian membran meliputi morfologinya, yang dideteksi menggunakan mikroskop elektron, dan karakteristik komposisi kimianya. Misalnya, fraksi yang mewakili membran plasma, aparatus Golgi, atau mitokondria dapat diidentifikasi berdasarkan morfologinya. Dalam beberapa kasus, obat tersebut ditandai dengan kandungan kolesterol di dalamnya. Misalnya, membran mitokondria mengandung kolesterol jauh lebih sedikit daripada Golgi dan membran plasma.
Molekul deterjen per misel. Dalam penelitian membran, kisaran deterjen yang agak terbatas digunakan. Di meja. 1 menyajikan yang paling sering digunakan untuk pelarutan dan rekonstruksi membran. Deterjen ini dicirikan oleh nilai CMC yang agak tinggi (10-4-10-2 M) dan fakta bahwa mereka termasuk dalam kategori yang disebut deterjen lunak, yaitu, seperti ...
Pembentukan bilayer adalah sifat khusus dari molekul lipid dan diwujudkan bahkan di luar sel. Sifat paling penting dari bilayer: - kemampuan untuk merakit sendiri - fluiditas - asimetri. 1.2. Meskipun sifat utama membran biologis ditentukan oleh sifat lapisan ganda lipid, sebagian besar fungsi spesifik disediakan oleh protein membran. Kebanyakan dari mereka menembus lapisan ganda dalam bentuk ...
berlawanan arah