Eritrocitai. Medžiagų apykaitos struktūra, krūvis, kiekis, funkcijos, ypatumai
eritrocitai
Eritrocitai yra raudonieji kraujo kūneliai. Dažniausiai jie turi abipus įgaubtą formą. Eritrocito skersmuo yra 7,3 µm, o paviršius – 145 µm2. Eritrocitai yra abipus įgaubtos formos – normocitai 3D, ir tokioje formoje eritrocite nėra nei vieno taško, kuris būtų daugiau nei 0,85 mikrono atstumu nuo jo paviršiaus ^ Jei eritrocitai būtų sferiniai, tai ląstelės centras būtų ties 25 mikronų atstumas, o bendras paviršius būtų 20% mažesnis. Ploto ir tūrio santykis, lygus 1,5, skatina eritrocitų deformaciją ir skatina deguonies pernešimą iš plaučių į organus.Šio santykio sumažėjimas, stebimas padidėjus eritrocitų tūriui, įgyjant sferinę formą, daro jį mažiau deformuojamą. Tai veda prie greito eritrocitų sunaikinimo. Be to, ši forma leidžia fiksuoti eritrocitą fibrino tinkle, kai tarp eritrocitų susidaro trombas ^ £, be normocitų yra mikrocitų (su d< 7,2 мкм) и макроцитьг^с d >8-9 µm). Diskocitai (normocitai), planocitai (su plokščiu paviršiumi), stomatocitai (kupolo formos), sferocitai (sferocitai), echinocitai (stiloidiniai) ir kt.
Eritrocitų membrana susideda iš 4 sluoksnių.
Viduriniai du sluoksniai sudaryti iš fosfolipidų, stabilizuotų cholesterolio. Padidinus cholesterolio/fosfolipidų santykį membranoje, padidėja jos klampumas, sumažėja jos takumas ir elastingumas. Sumažėja eritrocitų deformuojamumas.
Fosfolipidai yra pagrindinis membranų struktūrinis ir funkcinis komponentas. Yra keturios pagrindinės fosfolipidų klasės, kurių eritrocitų membranoje yra šios koncentracijos: fosfatidilcholinas - 28%, fosfatidiletanolaminas - 27%, sfingomielinas 26%, fosfatidilserinas -13%.
Fosfolipidų molekulė susideda iš trijų pagrindinių dalių – „galvos“ ir dviejų „uodegų“. "Uodegos" - pailgos riebalų rūgščių grandinės. Eritrocitų membranos fosfolipidų sudėtis apima oleino, arachidono, linolo, palmitino ir stearino rūgštis. Dvisluoksnyje fosfolipidų molekulių hidrofilinės „galvutės“ sudaro viršutinį ir apatinį membranos paviršius, o hidrofobinės membranos „uodegos“ yra prisirišusios viena prie kitos ir pasislėpusios jos storyje. Svarbi membranų savybė yra dvisluoksnio asimetrija – skirtinga lipidų sudėtis jo vidiniame ir išoriniame sluoksniuose Dvisluoksnę asimetriją sukuria ir palaiko lipidų apykaitos fermentai. Jis užtikrina tarpląstelinę sąveiką – eritrocitų membranos fosfolipidai atnaujinami dėl jų mainų su kraujo plazmos lipidais. Per dieną pasikeičia 25% visų membranų fosfolipidų.
Baltymai yra dar vienas svarbus membranos komponentas kartu su fosfolipidais. Jie skiriasi panardinimo į lipidų dvisluoksnį laipsnį: kai kurie yra paviršutiniškai, formuojant išorinį membranos sluoksnį; kiti jį perveria; trečiasis - palaiko dvisluoksnį iš citoplazmos pusės, formuojant vidinį sluoksnį. Sąveikaujant vienas su kitu, baltymai sukuria membranos karkasą, užtikrindami jo tvirtumą? Tarp baltymų ir lipidų yra glaudus ryšys. Lipidai lemia baltymų mobilumą ir yra atsakingi už membranų plastiškumą ir deformaciją.
Pagrindines membraninių baltymų klases atstovauja integraliniai ir periferiniai baltymai.
Integraliniai baltymai yra glaudžiai susiję su lipidų dvisluoksniu sluoksniu, prasiskverbia per jį ir per savo sudėtį gali apimti lipidų ir angliavandenių fragmentus.
(3 baltymas yra pagrindinis vientisas baltymas. Jis, sąveikaudamas su vidinėje membranos pusėje esančiu ankirinu "m>", užtikrina stiprų ryšį tarp lipidų dvisluoksnio ir periferinių baltymų. Baltymo-3 funkcijos yra tokios: jis yra pagrindinis anijonų nešėjas, Jame yra gliceraldehido fosfatdehidrogenazės, aldolazės, hemoglobino surišimo vietos.Išoriniame jo paviršiuje yra antigeninė sistema, kuri lemia eritrocitų priklausomybę grupei.
Glikoforinai sudaro dideles sialoglikopeptidų molekules: glikozilintos glikoforinų dalys, turinčios įkrautas grupes arba receptorius, prisideda prie jų plitimo dideliais atstumais į išorę nuo membranų paviršiaus. Glikoforinas A sustiprina transmembraninių baltymų veikimą, prisideda prie citoskeleto stiprinimo ir stabilizavimo.
Membraninės ATPazės - jų yra 3. Na * -K + -ATPazė pašalina Na + iš eritrocito, įveda K +. Ca2+-ATP-azė – perkelia Ca2+ iš eritrocito, kai jis prisijungia prie kalmodulino baltymo. Padidėjus Ca2* koncentracijai citoplazmoje, sustiprėja kalcio pompos darbas, išvengiama membranos skeleto_1\^2+-ATPazės irimo, kuri gali būti eritrocitų formos pokyčių moduliatorius. Visų membraninių ATPazių funkcija yra teikti energiją aktyviam jonų pernešimui.
Periferiniams baltymams būdingas mažesnis įsiskverbimo į dvisluoksnį gylis ir silpna sąveika su juo.
Spektrinas yra pagrindinis membranos skeleto baltymas, pastarasis apima ir kitus periferinius baltymus: aktiną, baltymą-4.1 ir baltymą-4.9 (suriša aktiną). Visi jie yra lokalizuoti citozoliniame membranos paviršiuje ir sudaro tvirtos, standžios struktūros membranos skeleto pagrindą.
Acetilcholinesterazė – fermentas, katalizuojantis acetilcholino skilimą) yra išorinėje eritrocitų membranos pusėje. Dauguma glikolizės fermentų yra orientuoti į eritrocitų membranos citoskeletą.
Baltymai, sudarantys eritrocitų membraną, atlieka daugybę funkcijų: suteikia citoskeleto stiprumą, kontroliuoja citoplazmos joninės sudėties pastovumą dalyvaujant transportinėms ATPazėms, dalyvauja specifiniame biologiškai aktyvių medžiagų atpažinime, reguliuoja tarpląstelinį metabolizmą, nustato imunines savybes, taip pat užtikrina ląstelės energijos poreikius.
Skirtingai nuo kitų ląstelių membranų, eritrocitų membrana turi didelį pralaidumą C>2, CCL, HCO3, CG.Ji prastai pralaidi Na +, K + katijonams, kurie lėtai pereina per transmembranines poras.
Žinduolių eritrocitai yra dariniai, neturintys branduolių, kurių vidinis kvėpavimas labai mažas. Be branduolio eritrocitas U2 sunaudoja 200 kartų mažiau nei branduolinės ląstelės. Sumažėjus Oi suvartojimui, pailgėja eritrocitų gyvenimo trukmė. Pagrindinis jų energijos šaltinis yra
išsiskiria gliukozė. Energija, reikalinga struktūrai palaikyti ir hemoglobinui stabilizuoti, susidaro glikolizės ir pentozės šunto metu.
1.5.Praktinių užsiėmimų temos
1 SKYRIUS. MEMBRANŲ BIOFIZIKA
1. 1. Biologinės membranos. Struktūra, savybės.
Aksono membranos savitoji elektrinė talpa, išmatuota intraląsteliniu mikroelektrodu, buvo 0,5 mikrofarado/cm2. Naudodami plokščią kondensatoriaus formulę, įvertinkite membranos, kurios dielektrinė konstanta yra 2, hidrofobinio sluoksnio storį.
Kokį atstumą eritrocitų membranos paviršiuje fosfolipidų molekulė nukeliauja per 1 sekundę dėl šoninės difuzijos? Šoninės difuzijos koeficientas imamas lygus 10 -12 m 2 /s. Palyginkite su 8 mikronų skersmens eritrocito perimetru.
Vykstant membranos fosfolipidų faziniam perėjimui iš skystos kristalinės būsenos į gelį, keičiasi dvisluoksnio sluoksnio storis. Kaip tokiu atveju pasikeis membranos elektrinė talpa? Kaip pasikeis elektrinio lauko stiprumas membranoje?
Su sukimu pažymėtų fosfolipidų molekulių pagalba buvo nustatytas klampos gradientas per membranos storį. Apibūdinkite buvusį eksperimentą. Kur klampumas didesnis: membranos paviršiuje ar jos centre?
1.1.1. Biologinės membranos storis:
10 A, 3. OD µm
10 nm 4. 10 µm
1.1.2. Biologinės membranos skystosios mozaikos modelis apima:
baltymų sluoksnis, polisacharidai ir paviršiaus lipidai
lipidų monosluoksnis ir cholesterolis
lipidų dvisluoksnis, baltymai, mikrofilamentai
lipidų bisluoksnis
1.1.3. Biologinės membranos lipidų dalis yra šios fizinės būsenos:
skystas amorfinis
kietas kristalinis
kietas amorfinis
skystųjų kristalų
1.1.4. Specifinė aksono membranos elektrinė talpa:
1.1.5. Būdingas fosfolipidų molekulės perdavimo laikas iš vienos pusiausvyros padėties į kitą difuzijos metu:
1.1.6. Membranų lipidinio dvigubo sluoksnio fazinį perėjimą iš skysto kristalo būsenos į gelį lydi:
membranos plonėjimas
membranos storis nesikeičia
membranos sustorėjimas
1.2. Medžiagų pernešimas per biologines membranas.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
1. Nuo kokių parametrų priklauso kritinis lipidų poros spindulys membranoje?
2. Apskaičiuokite kritinį porų spindulį, kai nėra membranos potencialo. Paimkite poros briaunų įtempimą 10 -11 N, lipidinio dvisluoksnio paviršiaus įtempimą 0,3 mN/m.
3. Kaip pasikeis palengvinta kaoio jonų difuzija dalyvaujant valinomicino molekulei po membranos lipidų fazinio perėjimo iš skystųjų kristalų būsenų į gelį?
4. Aksono membranos savitoji elektrinė talpa, išmatuota viduląsteliniu mikroelektrodu, buvo 0,5 mikrofarado/cm2. Naudodami plokščią kondensatoriaus formulę, įvertinkite membranos, kurios dielektrinė konstanta yra 2, hidrofobinio sluoksnio storį.
Modelio stebėjimo testai
1.2.1. Jonų pernešimas vyksta kryptimi:
1.2.2. Neelektrolitų (Fika) difuzijos lygtis parašyta:
2.3. Valinomicino molekulė perneša per membraną:
1.2.4. Medžiagos perdavimas palengvintos difuzijos metu lyginamas su paprasta difuzija:
lėčiau
1.3. Bioelektriniai potencialai.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
Koks jonų pernešimas sukuria membranos potencialų skirtumą: pasyvus ar aktyvus?
Kas yra didesnis: elektrinio signalo sklidimo greitis jūrinio telegrafo laidais ar nervinio impulso sklidimo greitis išilgai aksono membranos? Kodėl?
Paaiškinkite nuodų Tetro-Dotoksino ir vietinio anestetiko tetraetilamonio biofizinį veikimo mechanizmą.
Kaip koreliuoja kalmarų aksono membranos pralaidumas įvairiems jonams ramybės ir sužadinimo metu?
Kaip pasikeis veikimo potencialo grafiko forma, jei pakeisime cheminę sudėtį aksono viduje ir išorėje: aksoplazma bus pakeista tarpląsteliniu skysčiu, o tarpląstelinis skystis - aksoplazma?
Koks elektrinio lauko stiprumas ant membranos ramybės būsenoje, jei kalio jonų koncentracija ląstelės viduje yra 125 mmol/l, išorėje – 2,5 mmol/l, o membranos storis – 8 nm?
(Atsakymas: 1,3 * 10 7 V / m.)
7. Apskaičiuokite veikimo potencialo amplitudę, jei kon-
kalio ir natrio koncentracija jaudinamojo audinio ląstelėje
nei atitinkamai: 125 mmol / l, 1,5 mmol / l ir išorėje
2,5 mmol/l ir 125 mmol/l.(Atsakymas: 160 mV.)
Modelio stebėjimo testai
1.3.1. Membranos potencialas f m vadinamas:
1.3.2. Naudojamo tarpląstelinio elektrodo galo skersmuo dėl membranos potencialo matavimai:
proporcingas ląstelės dydžiui
daug mažesnė už ląstelę
daug didesnės ląstelės
1.4. Veikimo potencialo generavimo mechanizmas.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
1. Ar galimas procesas ant jaudinamos ląstelės membranos, kurio link vienu metu tekėtų skirtingų jonų srautai su tuo pačiu krūvio ženklu?
2. Kokia posakio reikšmė
kardiomiocitų veikimo potencialo II fazei?
3. Kokia priežastis, kad srovė kanalu yra diskreti, o per membraną - nuolatinė, sklandžiai kintanti?
Modelio stebėjimo testai
1.4.1. Depoliarizacijos fazėje aksono sužadinimo metu Na + jonų srautai yra nukreipti:
1. pragaras 2. bd 3. pragaras 4. in 5. ag
1. 4.2. Aksono repoliarizacijos fazėje jonų srautai yra nukreipti:
1.ad 2.bd 3.be 4.d
4.3. Kardiomiocitų veikimo potencialo trukmė, palyginti su aksono veikimo potencialu
1. didesnis nei 2. mažesnis nei 3. lygus
4.4. Kardiomiocitų plokščiakalnio fazę lemia jonų srautai:
1. Antonovas V.F. Membranų biofizika // Sorovskio edukacinis žurnalas. - 1997. - T. - 6. S. 1-15.
2. Antonovas V.F., Smirnova E.Yu., Ševčenka E.V. Lipidų membranos fazių transformacijų metu. - M.: Nauka, 1992. - S. 125.
3. Klenchinas V.A. biologinės membranos. - 1993. - T. 10. -S. 5-19.
4. Chizmajaev Yu.A., Arakelyan V.B., Pastushenko V.F. Membranų biofizika. - M.: Nauka, 1981. - S. 207-229.
5. Kotek A., Janačekas K. membranos pernešimas. M.: Mir, 1980 m.
6. Lengvoji pėda E. Transporto reiškiniai gyvosiose sistemose. M.: 1977 m.
7. Rubinas A.B. Biofizika. M.: Aukščiau. Šk., 1987 m.
8. Biologinės membranos: Kolekcija / Pagal. Red. D. S. Parsonsas. Maskva: Atomizdat, 1978 m.
9. Membrana: Jonų kanalai: Šešt. Art. M.: Mir, 1981 m.
10. Hills B.V.Šešt. Membrana: jonų kanalai. M.: Mir, 1981 m.
11. Širdies fiziologija ir patofiziologija. Pagal. red. N. Sperelakis: M.: Medicina, 1998m.
12. Žmogaus fiziologija. Pagal. red. Schmidt R. Ir Tevs G. T. 1. M .: Mir, 1996 m.
2 SKYRIUS. LĄSTELIŲ IR ORGANŲ BIOFIZIKA
2. 1. Organų elektrinis aktyvumas.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
1. Koks yra lygiaverčio generatoriaus principas? Pateikite šio principo naudojimo pavyzdžių.
2. Kodėl atvirkštinė elektrokardiografijos problema yra diagnostinė, o ne tiesioginė?
3. Koks yra elektrinių potencialų žemėlapio susidarymo žmogaus kūno paviršiuje mechanizmas?
4. Kodėl reikia įrašyti bent 3 EKG vedimus, o ne, pavyzdžiui, vieną?
Modelio stebėjimo testai
2.1.1. Modeliuojant EKG, daroma prielaida, kad dipolius supanti aplinka
a. homogeniškas a, nevienalytis
b. izotropinis b", anizotropinis
in. ribotas", begalinis
1. abc 2. a"b"c" 3.ab"c 4.abc"
2.1.2. Dėl kokių priežasčių pasikeičia širdies integralaus elektrinio vektoriaus dydis ir kryptis jos darbo ciklo metu?
širdies skilvelių susitraukimas
nuoseklus įvairių širdies struktūrų sužadinimo bangos aprėptis
kardiomiocitų metabolinis aktyvumas
lėtėja bangos greitis atrioventrikuliniame mazge
2.1.3. Kodėl tų pačių EKG dantų amplitudės skirtinguose laiduose tuo pačiu metu nėra vienodos?
skirtingiems laidams integralinio elektrinio vektoriaus E _ reikšmė
skirtinguose laiduose vektoriaus E sukimasis yra skirtingas
vektoriaus E projekcijos ant skirtingų laidų nėra vienodos
kiekvienas laidas turi savo vektorių E
2.1.4. Integruotas širdies elektrinis vektorius E apibūdina kilpas P, QRS, T:
1.horizontalus
2.krūtinės ląstos paviršiaus plokštumoje
Z.tūrio erdvėje XYZ
4. plokštumoje, jungiančioje dešinės, kairės rankos ir kairės kojos taškus
2.1.5 Užregistruoti potencialų skirtumai
1. ag 2. būti 3. vg 4. dv
2.2. Autowave procesai aktyvioje laikmenoje.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
Kuo esminis skirtumas tarp autobangų aktyvioje terpėje ir mechaninių bangų elastingoje terpėje?
Kodėl automatinė banga plinta aktyvioje terpėje be slopinimo?
Ar aktyvioje terpėje pastebimi automatinių bangų trukdžiai?
Nuo ko priklauso automatinės bangos parametrai aktyvioje terpėje?
Miokardo srities ląstelių slenkstinis potencialas yra - 30 mV. Ląstelių transmembraninis potencialas šioje srityje tam tikru momentu pasiekė 40 mV vertę. Ar sužadinimo banga gali būti perduodama per šią miokardo sritį?
Modelio stebėjimo testai
2.2.1. Sužadinimo banga (autobanga), sklindanti per aktyvią terpę (pavyzdžiui, per miokardo struktūrą), nesuyra:
perkeliant energiją iš vienos ląstelės į kitą
aptiks kiekvienos ląstelės sukauptos energijos išsiskyrimą
dėl miokardo susitraukimo mechaninės energijos perdavimo
dėl elektrinio lauko energijos panaudojimo
2.2.2 Sužadinimo bangos ilgis aktyvioje terpėje priklauso nuo:
a. kardiomiocitų veikimo potencialo amplitudės
b. apie bangos sklidimo miokarde greitį
in. apie širdies stimuliatoriaus pulso dažnį
pvz., nuo sužadinimo ugniai atsparaus periodo trukmės
ląstelės1. ab 2. bg 3. cg 4. ag
2.2.3. X trukmės automatinės bangos (grįžimo) cirkuliacija žiede su perimetru / gali vykti esant sąlygoms:
2.2.4. Jei nehomogeninėje aktyvioje terpėje yra zonų su atsparumu R 1 ir R 2 (R 2 > R :) ir impulsai iš širdies stimuliatoriaus seka periodu T, tada ritmo transformacija gali įvykti esant sąlygai:
1. T
R13.T = R2-R1 2.3. Raumenų susitraukimo biofizika.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
Kodėl izometrinis susitraukimas turi skirtingą priklausomybės formą F(t) esant skirtingam pradiniam raumenų ilgiui?
Ar galima pagal V(P) Hill kreivę nustatyti maksimalią apkrovą, kurią gali išlaikyti raumuo?
Ar raumenų susitraukimo efektyvumas didėja padidėjus šio raumens šilumos gamybai?
Kuo skiriasi elektromechaninis kardiomiocitų ir skeleto raumenų sujungimas?
Modelio stebėjimo testai
2.3.1. Raumenų susitraukimo metu:
a. aktino gijos nuslysta į sarkomerą išilgai miozino
b. miozinas susispaudžia kaip spyruoklė
in. tilteliai prisitvirtina prie aktino aktyviųjų vietų
d) atidaromi tiltai
1. av 2. bg 3. bv 4. ag
2.3.2. Raumens susitraukimo jėga nustatoma pagal:
1. aktyvus sriegio ilgis
2 vieno tilto sukuriamas jėgos pokytis
vienu metu uždarytų tiltų skaičius
miozino gijos elastingumas
2.3.3. Vieno raumens susitraukimo greičio v priklausomybė nuo apkrovos P yra tokia:
2.3.4. Elektromechaninis sujungimas nustatomas pagal šią įvykių grandinę:
a. Ca 2+ jonų išsiskyrimas ant miofibrilių
b. ląstelės membranos sužadinimas
in. aktyvus Ca 2+ jonų pernešimas į sarkoplazminį tinklą
d) tiltų uždarymas į aktino aktyvius centrus
e. aktino slydimas į sarkomerą
1. Žmogaus fiziologija. T. 2. M.: Mir, 1996 m.
2. Vasiljevas V.A., Romanovskis Yu.N., Jachno V.G. Autowave procesai. Maskva: Nauka, 1987 m.
3.Ivanitsky G.R., Krinsky V.I., Selkov E.E. Matematinė ląstelės biofizika. Maskva: Nauka, 1978 m.
4. Černyšas A.M.Širdies raumens nehomogeniškumo biomechanika. Maskva: Nauka, 1993 m.
5. Bendolas J. Raumenys, molekulės ir judėjimas. M.: Mir, 1989 m.
3 SKYRIUS. KOMPLEKSINIŲ SISTEMŲ BIOFIZIKA
3.1. Biofizinių procesų modeliavimas.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
Kiek laiko po injekcijos kraujyje liks 10% pradinės vaisto masės, jei išskyrimo konstanta k = 0,3 (1/val.)?
Dviejų skirtingų vaistų išskyrimo konstantos skiriasi du kartus. Nubraižykite kokybinius grafikus apie vaisto masės pokyčius kraujyje injekcijų metu šiais dviem atvejais. Kiek kartų skiriasi išsiskyrimo greitis, kai t = O?
Praėjus kuriam laikui po to, kai pacientas buvo paguldytas ant lašintuvo (kai vaisto koncentracija pasiekė stacionarų lygį), jam buvo suleista injekcija. Nubraižykite kokybinį vaisto masės kitimo laikui bėgant grafiką.
Modelio stebėjimo testai
3.1.1. Plėšrūno ir grobio modelis rodo, kad plėšrūnų ir grobio populiacijos atlieka harmoninius svyravimus. Ar šių virpesių dažniai ir fazės yra vienodi?
a. dažniai tokie patys. fazės vienodos
b. dažniai yra skirtingi d fazės skiriasi
1. av 2. bv 3. ag 4. bg
3.1.2. Koks modelis yra tinkamas elektrogenezės tyrimams ląstelėse?
1. liposoma 2. dvisluoksnė lipidinė membrana
3. kalmarų aksonas 4. Frank modelis
3.2. Kraujotakos sistemos biofizika.
Kontroliniai klausimai, užduotys, užduotys seminarams
Mokomasis ir metodinis kompleksas apie discipliną „valstybinis ekonomikos reguliavimas“
Mokymo ir metodologijos kompleksas... edukacinis-metodiškaskompleksasįjungtadisciplina"VALSTYBINIS EKONOMIKOS REGULIAVIMAS" UFA -2007 Valstybinis ūkio reguliavimas: edukacinis-metodiškaskompleksas... ekonomikos mokslai edukacinis-metodiškaskompleksasįjungtadisciplina"Valstybė...
Bendrojo profesinio rengimo disciplinos "biologijos mokymo teorija ir metodai" specialybės "050102 65 - biologija" edukacinis ir metodinis kompleksas
Mokymo ir metodologijos kompleksasedukacinis-metodiškaskompleksasįjungtaMokymo ir metodologijos kompleksas
... __________________________________________________________ (Pilnas vardas.) edukacinis-metodiškaskompleksasįjungtadisciplina Kompiuterių ir ... Samme G.V. edukacinis-metodiškaskompleksasįjungtadisciplina Kompiuterių ir sistemų organizavimas (pavadinimas disciplinas) sudarytas...
Laivo spindulys sumažėjo perpus. Kiek kartų pasikeis tūrinis kraujo tėkmės greitis nuolat mažėjant slėgiui?
Apskaičiuokite kraujospūdį 5 cm atstumu nuo kraujagyslės pradžios, jei kraujagyslės pradžioje slėgis 10 4 Pa, spindulys 1 mm, kraujo klampumas 0,005 Pa s, tiesinis kraujagyslės greitis kraujas yra 20 cm/s.
Kiek kartų pasikeis slėgio kritimo greitis diastolės pradžioje, jei mažųjų kraujagyslių hidraulinis pasipriešinimas padidės 20 %?
Kiek kartų aortos pjūvio (aortos spindulys 1,25 cm) hidraulinė varža mažesnė už tokio pat ilgio (arterijos spindulys 2,5 mm) hidraulinę varžą? Kraujo klampumas arterijoje yra 0,9 kraujo klampumo aortoje.
Kiek kartų turėtų padidėti kraujospūdis didelės kraujagyslės pradžioje, kad jos spindžiui susiaurėjus 30 proc., slėgis kraujagyslės išėjimo angoje ir tūrinis kraujo tėkmės greitis išliktų toks pat? Nesant susiaurėjimo, slėgio kritimas inde yra 0,2 slėgio indo pradžioje.
biologijoje, pediatrijos mokslų kandidatė, docentė Osipova I.V. metodiškas nurodymus mokiniui įjungta studijuojant disciplinasDrausmė„Užklasinių užsiėmimų metodika...
Kraujas ir eritrocitai. Mes ir toliau skelbiame medžiagą apie kraują.
Kaip atrodo eritrocitas? Esant normalioms fiziologinėms kraujotakos sąlygoms, eritrocitai yra abipus įgaubtos formos su vienodu sustorėjimu išilgai kraštų ir su centrine šviesesne dalimi – pelloru.
Šviesos-optinio tyrimo metu normalus eritrocitas, įprastai nudažytas rūgštiniais dažais, turi disko formą, kurio skersmuo yra 6,9–7,7 ir iki 9,0 mikronų. Pagal dydį eritrocitai skirstomi į mikro- ir makrocitus, tačiau daugumą jų sudaro normocitai/diskocitai.
Morfofunkcinės eritrocitų savybės
Eritrocitas yra abipus įgaubta ląstelė be branduolio, kurios vidutinis tūris yra 90,0 µm 3 ir plotas 142 µm 2 . Didžiausias jo storis – 2,4 µm, mažiausias – 1 µm.
Išdžiovintame preparate vidutinis eritrocito dydis yra 7,55 μm; 95% jo sausųjų medžiagų tenka geležies turinčiam baltymui hemoglobinui ir tik 5% – kitų medžiagų (kitų baltymų ir lipidų) daliai. Tokios ląstelės sudaro absoliučią daugumą – daugiau nei 85 % – sveikų žmogaus eritrocitų.
Branduolinės eritrocitų gemalo formos lengvai atskiriamos nuo daugumos leukocitų serijos ląstelių, nes jų citoplazmoje nėra granulių (klaidos galimos tik identifikuojant blastines ląsteles). Eritroblastams būdingas granuliuotas ir tankesnis branduolinis chromatinas.
Centrinė eritrocitų disko ertmė (pellor) sudaro 35–55% jo paviršiaus, o skerspjūvyje eritrocitas turi spurgos formą, kuri, viena vertus, užtikrina hemoglobino išsaugojimą ir kita vertus, leidžia eritrocitui prasiskverbti net per ploniausius kapiliarus. Šiuo metu turimi eritrocitų struktūros modeliai atitinka šios ląstelės specifinių savybių koncepciją, ypač jos membraną, kuri, nepaisant jautrumo deformuojančiam slėgiui, užtikrina atsparumą lenkimui ir bendro paviršiaus padidėjimui.
Literatūros duomenys rodo, kad eritrocitų membranos dydis ir deformatyvumas yra svarbiausios jų savybės, susijusios su normaliu šių ląstelių funkcionavimu, įskaitant didelį migracijos gebėjimą, dalyvavimą medžiagų apykaitos procesuose (pirmiausia deguonies mainuose).
Eritrocitų mikroelastometrinių savybių pokyčius ir diskocitų „virtimą“ į kitas morfologines formas gali sukelti įvairūs veiksniai. Taigi, dėl paviršinių ataugų atsiradimo sumažėja membranos elastingumas, o tai gali būti dėl priešingų jėgų, atsirandančių eritrocitų deformacijos procese; deformacija didėja mažėjant ATP koncentracijai ląstelėse.
Jei pažeidžiamas ląstelės membranos vientisumas, eritrocitas praranda jam būdingą formą ir virsta sferoplastu, kuris, savo ruožtu, hemolizuojamas. Eritrocitų membranos (diskocito) struktūra yra vienoda visoje; ir nepaisant to, kad įvairiose jos dalyse gali atsirasti įdubimų ir iškilimų, vidinio ar ekstraląstelinio slėgio pokyčiai, kurių plitimas yra ± 15%, nesukelia visos ląstelės raukšlių, nes ji turi didelę „antideformuojamumo“ ribą. . Eritrocitų membrana yra pakankamai elastinga, kad atlaikytų įvairių veiksnių, atsirandančių eritrocitui cirkuliuojant krauju, įtaką.
Eritrocitų membraną sudaro: fosfolipidai (36,3%), sfingomielinai (29,6%), cholesterolis (22,2%) ir glikolipidai (11,9%). Pirmieji du elementai yra amfifilinės molekulės vandeninėje terpėje, sudarančios būdingą lipidų dvisluoksnį sluoksnį, kuris taip pat yra persmelktas vientisų baltymų molekulių, susietų eritrocito viduje su jo citoskeletu.
Membraniniai lipidai yra skystos būsenos, mažo klampumo (tik 10-100 kartų didesni už vandens klampumą). Lipidai, sialo rūgštis, antigeniniai oligosacharidai, adsorbuoti baltymai yra išoriniame membranos paviršiuje; vidinį membranos paviršių sudaro glikolitiniai fermentai, natris ir kalcis, ATPazė, glikoproteinai ir hemoglobinas.
Dvigubas membranos lipidinis sluoksnis atlieka tris funkcijas: barjero jonams ir molekulėms funkciją, struktūrinį receptorių ir fermentų (baltymų, glikoproteinų, glikolipidų) funkcionavimo pagrindą ir mechaninę. Įgyvendinant specializuotą kvėpavimo funkciją – deguonies ar anglies dioksido pernešimą – pagrindinį vaidmenį atlieka membraniniai baltymai, „įterpti“ į lipidų dvisluoksnį sluoksnį. Subrendę eritrocitai nepajėgūs sintetinti nukleino rūgščių ir hemoglobino; joms būdingas žemas medžiagų apykaitos lygis, užtikrinantis pakankamai ilgą šių ląstelių gyvenimo laikotarpį (120 dienų).
Senstant eritrocitams, jo paviršiaus plotas mažėja, o hemoglobino kiekis išlieka nepakitęs. Nustatyta, kad „brandžiame“ amžiuje eritrocitai ilgą laiką išlaiko pastovią cheminę sudėtį, tačiau ląstelėms senstant cheminių medžiagų kiekis juose palaipsniui mažėja. Eritrocitų citoskeletą formuoja ir valdo daugiagenės ir su membranomis susijusios baltymų „šeimos“, organizuojančios specializuotus membranos domenus, palaikančius šios labai specializuotos ląstelės funkciją ir formą.
Elektrinis eritrocitų potencialas
Eritrocitų membranoje yra 50% baltymų, iki 45% lipidų ir iki 10% angliavandenių. Nepažeistų ląstelių paviršiuje krūvių „tinklinį“ pasiskirstymą lemia glikoproteinas, turintis sialo (neutramine) rūgštį, kuri lemia iki 62% ląstelės paviršiaus neigiamo krūvio.
Manoma, kad kiekvienas elektros krūvis atitinka 1 šios rūgšties molekulę. Sialo rūgšties praradimas eritrocitų paviršiuje sumažina jo elektroforezinį mobilumą (EPM) ir slopina katijonų transportavimą. Vadinasi, ląstelės paviršiuje susidaro krūvių „mozaika“, nulemta katijoninėmis ir anijoninėmis grupėmis, kurių santykis lemia bendrą eritrocitų elektrinį krūvį.
Norint išlaikyti optimalią homeostazės būklę, kraujo ląstelės turi turėti stabilų krūvį. Aukštą EFP stabilumą užtikrina subtilus jo reguliavimo mechanizmas – lipidų peroksidacijos (LPO) procesų balansas eritrocitų membranose ir apsauginis antioksidacinės sistemos poveikis.
Empiriškai nustatyta, kad ant eritrocitų membranos yra išsidėstę antikūnų receptoriai, kurių paviršiuje esantis net nedidelis kiekis gali sutrikdyti normalias fiziologines organizmo funkcijas ir pakisti eritrocitų EFP. Tai gali turėti įtakos hemoglobino kiekiui pastarajame, nes hemoglobino ir EFP kiekis yra griežtai suderinti.
Taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad esant ekstremaliam neigiamų veiksnių poveikiui organizmui, lipidų peroksidacijos produktai veikia eritrocitų elektrokinetines savybes. Savo ruožtu tai atsispindi peroksido procesų greityje jų membranose.
Panašiai įkrautų eritrocitų ląstelių elektrostatinio atstūmimo (pasak Čiževskio) dėka pastarosios laisvai juda kraujagyslėmis, atlikdamos deguonies pernešimo funkciją. Todėl įkrovos stabilumo pažeidimas gali būti laikomas neatskiriamu patologinių organizmo pokyčių rodikliu.
2. Kokį atstumą eritrocitų membranos paviršiuje fosfolipidų molekulė nukeliauja per 1 sekundę dėl šoninės difuzijos? Paimkite šoninės difuzijos koeficientą, lygų 10–12 m2/s. Palyginkite su 8 µm skersmens eritrocito perimetru.
3. Vykstant membranos fosfolipidų faziniam perėjimui iš skystųjų kristalų būsenos į gelį, keičiasi dvisluoksnio sluoksnio storis. Kaip tokiu atveju pasikeis membranos talpa? Kaip pasikeis elektrinio lauko stiprumas membranoje?
4. Kaip pasikeis membranos elektrinė talpa (specifinė) jai pereinant iš skystųjų kristalų būsenos į gelį, jei žinoma
5. Apskaičiuokite sarkoplazminio tinklo lipidinių membranų nusistovėjusio gyvenimo laiką ir šuolių dažnį iš vieno membraninio sluoksnio į kitą, jei šoninės difuzijos koeficientas D=12 µm 2 /s, plotas, kurį užima viena fosfolipido molekulė A= 0,7 nm2.
6. Apskaičiuokite medžiagos, kurios srautas per membraną yra mol/m, pralaidumo koeficientą. Medžiagos koncentracija ląstelės viduje, o išorėje - mol / l.
7. Kiek kartų tarpląstelinė kalio jonų koncentracija turi viršyti išorinę, kad ramybės potencialas būtų 91mV. Apskaičiuokite ląstelės temperatūrą.
8. Apskaičiuokite medžiagos pasiskirstymo koeficientą K, jei, kai membranos storis 10 nm, difuzijos koeficientas yra 7,2 * 10 cm, o pralaidumo koeficientas yra 14 cm / s.
9. Medžiagos molekulių koncentracijos skirtumas tam tikros ląstelės membranoje yra 48 mmol / l, pasiskirstymo tarp membranos ir aplinkos koeficientas yra 30, difuzijos koeficientas yra 1,5 * 10, srauto tankis yra 25 mol / m. Apskaičiuokite šios membranos storį.
10. Raskite Mycoplasma plazminės membranos pralaidumo koeficientą formamidui, jei, esant šios medžiagos koncentracijų skirtumui membranos viduje ir išorėje, lygus 0,5 * 10, jos srauto tankis per membraną yra 8 * 10 cm/s. .
17. Kritinis lipidų poros spindulys membranoje priklauso nuo poros briaunos įtempimo , membranos paviršiaus įtempimo ir membranos potencialo . Išveskite kritinio porų spindulio formulę. Apskaičiuokite kritinį porų spindulį, kai nėra membranos potencialo. Paimkite poros briaunų įtempimą 10 - 11 N, lipidinio dvisluoksnio paviršiaus įtempimą 0,3 mN/m.18. Vykstant membranos fosfolipidų faziniam perėjimui iš skystųjų kristalų būsenos į gelį, keičiasi dvisluoksnio sluoksnio storis. Kaip tokiu atveju pasikeis membranos talpa? Kaip pasikeis elektrinio lauko stiprumas membranoje?
19. Vykstant membranos fosfolipidų faziniam perėjimui iš skystųjų kristalų būsenos į gelį, keičiasi dvisluoksnio sluoksnio storis. Kaip tokiu atveju pasikeis membranos talpa? Kaip pasikeis elektrinio lauko stiprumas membranoje?20. Kaip pasikeis membranos elektrinė talpa (specifinė) jai pereinant iš skystųjų kristalų būsenos į gelį, jei žinoma, kad skystųjų kristalų būsenoje hidrofobinio sluoksnio storis yra 3,9 nm, o gelyje būsena - 4,7 nm. Lipidų dielektrinė konstanta 2.
21. Žmogaus kraujo osmosinis slėgis yra 0,77 MPa. Kiek molių NaCl druskos turi būti izotoniniame druskos tirpale 200 ml 37 0 C temperatūros vandens?
22. Perregistravus to paties mėginio BMR spektrą, pakito temperatūra, siaurėjo spektro linijos. Kuria kryptimi keitėsi temperatūra: sumažėjo ar pakilo?
23. Raskite elektromagnetinės bangos ilgį, kuriam esant EPR atsiranda magnetiniame lauke, kurio magnetinė indukcija yra 0,3T. Paimkite Lande koeficientą, lygų dviem.
24. Srovė teka 0,5 m spindulio kontūru. Raskite šios srovės stiprumą, jei žinoma, kad grandinės B magnetinis momentas.
26. Nustatykite nuogo žmogaus, kurio S = 1 m 2 kūno paviršiaus, šiluminės spinduliuotės galią, jei odos temperatūra t 1 = 30 0 C, aplinkos t 2 = 20 0 C. Odos sugerties koeficientas k = 0,9
27. Žmogaus kūno spinduliuotės intensyvumas padidėjo 2,62 proc. Kiek procentų pakilo temperatūra?
28. Nustatykite bangos ilgį, atitinkantį žmogaus kūno energijos šviesumo didžiausią spektrinį tankį, laikant jį pilku kūnu. Odos temperatūra t=30 0 C.
29. Nustatykite medžiagų natūralų molinės sugerties indeksą, jei jo koncentracijai tirpale c = 0,03 mol / l, tirpalo optinis tankis yra D = 1. Kiuvetės ilgis l= 2 cm.
30. Mikroskopu stebėdami raudonųjų kraujo kūnelių judėjimą kapiliare, galite išmatuoti kraujo tėkmės greitį (). Vidutinis kraujo tėkmės greitis aortoje yra. Remdamiesi šiais duomenimis, nustatykite, kiek kartų visų veikiančių kapiliarų suma yra didesnė už aortos skerspjūvį.
31. Apskaičiuokite elektroninio mikroskopo skiriamąją gebą z, jeigu jame greitinamoji įtampa U=100 kV, diafragmos kampas u=10 -2 rad.
32. Apskaičiuokite kraujo klampumą esant normaliam hematokritui (c=45%), jei plazmos klampumas yra
33. Apskaičiuokite didžiausią minutinį kraujo tūrį Qmax, kuriam esant kraujotaka aortoje išlieka laminari. Aortos skersmuo d=2 cm, kraujo klampumas , tankis , kritinis Reinoldso skaičius Re kr =2000.
34. Pulso bangos sklidimo arterija greitis v=10 m/s. Nustatykite arterijos elastingumo modulį E, jei jos sienelės storis h=0,7 mm, vidinis skersmuo d=8 mm, kraujo tankis
35. Aortos spindulys 1,0 cm; kraujo tėkmės greitis aortoje yra 30 cm/s. Koks yra kraujo tekėjimo greitis kapiliaruose, jei bendras kapiliarų skerspjūvio plotas yra 2000 cm 2 . (Kiekvieno kapiliaro skersmuo laikomas , o kapiliarų skaičius yra didesnis nei milijonas).
36. Medicinoje Doplerio efektas naudojamas atskirų biologinių struktūrų (pavyzdžiui, kraujo, širdies vožtuvų) judėjimo greičiui nustatyti. Kaip nuo judančio objekto atsispindinčio ultragarso signalo dažnio pokytis yra susijęs su jo greičiu?
37. Horizontaliai esančio švirkšto stūmoklis veikiamas jėga F = 10 N. Nustatykite vaisto ištekėjimo iš švirkšto adatos greitį v, jei vaisto tankis yra , stūmoklio skersmuo d = 7 mm, o jo plotas daug didesnis nei adatos skerspjūvio plotas.
38. Kokiu greičiu v d = 4 mm skersmens oro burbulas išplaukia aukštyn glicerino pripildytame inde? Glicerino kinematinis klampumas, jo tankis yra daug didesnis nei oro.
39. Sergant kai kuriomis ligomis, kritinis Reinoldso skaičius kraujagyslėse tampa lygus 1160. Raskite kraujo judėjimo greitį, kuriuo 2 mm skersmens kraujagyslėje galimas perėjimas iš laminarinio į turbulentinį srautą.
40. Garso lygis yra 120 fonų, o ramus pokalbis - tuo pačiu atstumu - 41 p. Nustatykite intensyvumo santykį.
42. Garso intensyvumas 10-2 W/m2. Raskite garso slėgį, jei terpės (oro) akustinė varža yra 420 kg/m2s.
43. Nustatykite gryno tono, kurio dažnis 1000 Hz, garso slėgio amplitudės reikšmę, kuriai esant gali plyšti būgninė membrana, jei plyšimas vyksta garsumo lygiu L E = 160 phon. (Atsakymas išreiškiamas paskaliais ir atm.)
44. Vaistinių žaliavų terminio apdorojimo įrenginyje esantis elektrinis šildytuvas per 10 minučių išgarina 1 litrą vandens, klampaus esant 20 0 C temperatūrai. Nustatykite 0,5 mm 2 skerspjūvio nichromo laido ilgį. atsižvelgiant į tai, kad įrenginys maitinamas 120 V įtampa ir jo efektyvumas yra 80% ?
45. Šviesos, praeinančios per aspirino tirpalą nesugeriančiame tirpiklyje, intensyvumas dėl sugerties sumažėja tris kartus. Aspirino molekulių koncentracija n 0 =10 20 m -3. Šviesos kelias tirpale = 150 mm. Nustatykite veiksmingą aspirino absorbcijos skerspjūvį.
46. Nustatykite pulso bangos fazių skirtumą tarp dviejų arterijos taškų, esančių vienas nuo kito, atsižvelgiant į pulso bangos greitį, lygų v = 10 m/s, širdies virpesiai yra harmoningi dažniu. = 1,2 Hz.
49. Norint pašildyti raumeninį audinį, plokštiesiems elektrodams taikoma įtampa, kurios amplitudė yra U 0 \u003d 250 V, o dažnis \u003d 10 6 Hz. Šios grandinės atkarpos aktyvioji varža R=10 3 Ohm; talpa C= F. Nustatykite šilumos kiekį, išsiskiriantį audinio tūryje tarp elektrodų svyravimo periodo T metu ir procedūros metu t=10 min.
50. Jonoforezė naudojama vaistams įvesti į žmogaus organizmą. Nustatykite pavieniui jonizuotų vaistinės medžiagos jonų skaičių, suleistą pacientui per laiką t = 10 min, esant 0,05 mA/cm 2 srovės tankiui iš elektrodo, kurio plotas S = 5 cm 2
EGZAMINO KLAUSIMAI
biologinės membranos. Biologinių membranų tipai ir jų funkcijos.
Membraninių lipidų rūšys ir jų savybės. Dvisluoksnės lipidų struktūros.
Cholesterolis. Lipidų dinamika membranoje. Faziniai perėjimai membranoje.
membraniniai baltymai. Membraninių baltymų tipai ir funkcijos.
Biologinių membranų sandara.
dirbtinės membranos. Liposomos.
Membranų sandaros tyrimo metodai.
Kapiliariniai reiškiniai, jų reikšmė biologijoje ir medicinoje. dujų embolija.
Medžiagų pernešimas per biologines membranas.Medžiagų įsiskverbimo į ląstelę būdai.
Transporto rūšys. paprasta difuzija.
Neelektrolitų pernešimas per biologines membranas.
Pagrindiniai pasyvaus transporto mechanizmai.
Jonų transportavimas. Joninių medžiagų pernešimas kanalais.
Biologinių membranų pralaidumo mechanizmai. Jonų kanalų ir nešėjų sandara ir funkcijos. Elektrogenezės mechanizmai.
Aktyvus pernešimas per biologines membranas.
Membranų elektrocheminių potencialų molekuliniai mechanizmai ir nervinio impulso sklidimas jaudinamuoju pluoštu.
Elektrinio sužadinimo samprata . Potencialai poilsiui .
Membraninio potencialo matavimo metodai. Mikroelektrodų technologija.
Veiksmo potencialas . Veikimo potencialo susidarymo ir sklidimo mechanizmas.
Membranų elektromechaninių potencialų molekulinių mechanizmų tyrimo metodai.
Nervinio impulso sklidimas išilgai jaudinamos skaidulos.
Biomedicininės informacijos jutikliai. Jutiklių tipai.
Jutiklių paskirtis ir klasifikacija, charakteristikos.
Termoelektriniai reiškiniai metaluose ir puslaidininkiuose.
Šiluminių jutiklių kalibravimas ir medžiagos temperatūros nustatymas.
Elektrodai bioelektriniam signalui imti.
Joninės srovės Hodžkino-Huxley modelyje.
Jonų kanalai ląstelių membranose. Jonų kanalo struktūra.
Kardiomiocitų veikimo potencialo susidarymo mechanizmas.
membranos potencialai. Širdies ląstelės veikimo potencialas.
Fizinis elektrokardiografijos pagrindas. Prietaisas, elektrokardiografo veikimo principas .. Pagrindiniai EKG registravimo metodai.
EKG registravimas ir analizės principai.
Elektroencefalografija. Pagrindiniai EEG ritmai. jų funkcinę reikšmę.
EEG registracija ir analizės principai. funkciniai testai.
Pagrindiniai piramidinių neuronų elektrinio aktyvumo tipai.
37. Molekulių energijos lygiai (molekulių elektroninė, vibracinė ir sukimosi energija).
38. Elektroniniai perėjimai sugeriant šviesą.
39. Kai kurių biologiškai svarbių junginių molekulių sugerties spektrai.
40. Fotobiologinių procesų tyrimo naudojant spektrus metodai.
41. Spektrofotometrų prietaisas ir veikimo principas .
42. Spektrofotometrinių tyrimų metodų, skirtų nustatyti medžiagų koncentraciją biologiniuose skysčiuose, studija.
43. Biologinių sistemų liuminescencija.
44. Liuminescencija. Įvairūs liuminescencijos tipai.
45. Fotoliuminescencija. Stokso taisyklė.
46. Fluorescencijos kvantinė išeiga. Trigubas lygis ir fosforescencija.
47. Fotoliuminescencinė kokybinė ir kiekybinė biologinių objektų analizė.
48. Fluorescencinė mikroskopija. Chemiliuminescencija, chemiliuminescencijos generavimo mechanizmas
49. Pirminės fotobiologinių procesų stadijos.
50. Fotobiologinio veikimo spektrai.
51. Pirminių fotobiocheminių reakcijų produktų tyrimas.
52. Laisvųjų radikalų oksidacija.Pirminės fotocheminės baltymų reakcijos.53. Fotocheminė DNR transformacija.
54. Didelio intensyvumo lazerio spinduliuotės poveikio DNR ypatumai.
55. Fotoreaktyvacija ir fotoapsauga.
56. Ultravioletinės šviesos poveikis biologinėms membranoms.
57. Fotosensibilizuoti fotobiologiniai procesai.
58. Biologinių objektų tyrimas mikroskopu.
59. Specialieji biologinių objektų mikroskopijos metodai
60. Optinė mikroskopo sistema, kurianti objekto vaizdą.
61. Optinio mikroskopo didinimo formulė.
62. Raumenų susitraukimo biofizika . Slydimo sriegio modelis.
63. Raumens biomechanika. Kalno lygtis.
64. Vieno susitraukimo galia. Raumenų susitraukimo modeliavimas.
65. Elektromechaninė sąsaja
66. Kraujotakos sistema (arterijos, venos). Kraujo apytakos mechanizmas
67. Kraujo judėjimas didelėmis kraujagyslėmis.
68. Kraujo tėkmės organizavimas mikrokraujagyslėse.
69. Kraujo ląstelių judėjimas kapiliaruose.
70. Kraujo reologines savybes lemiantys veiksniai.
71. Eritrocitų orientacijos kapiliaruose formos.
72. Kraujo tekėjimo kraujagyslėmis hemodinaminiai modeliai.
73. Bendrieji fiziniai ir matematiniai kraujo judėjimo kraujotakoje modeliai.
74. Įvairių organų ir audinių reografija . Kraujo apytakos tyrimo metodai.
75. Eografinės kreivės registravimo metodai ir analizės principai. Integrali ir regioninė reografija.
76. Netiesioginio smūgio ir minutinio išstūmimo registravimo metodai. Kompiuterinė integruota reografija.
77. Garso ir biologinių audinių sąveikos fiziniai pagrindai.
78. Medicinos prietaisų ir prietaisų klasifikacija.
79. Energijos formos, kurios paverčiamos matavimo keitiklyje.
80. Medicinos prietaisai gydymo reikmėms.
81. Gydomoji elektroninė medicinos įranga.
82. Aukšto dažnio terapijos metodai (HF, UHF, mikrobangų krosnelė ir kt.) ir jų biofizinis poveikis.
83. UHF terapijos aparato aparatas ir jo veikimo principas.
84. Terapinė technika, pagrįsta nuolatinės srovės naudojimu
85. Cinkavimo aparato įtaisas ir jo veikimo principas. Fizikinis cinkavimo pagrindas
86. Fotoelektriniai keitikliai.
87. Pagrindinės medicininės introskopijos techninės priemonės.
88. Jutiklių konstrukcijos ir pagrindinės jų charakteristikos.
89. Prietaisai išorinio kvėpavimo funkcijai matuoti
90. Krūtinės ląstos judesių registravimas kvėpavimo judesių metu. Pneumografija, spirometrija, spirografija.
Praktinių įgūdžių sąrašas
registruoti EEG., RG
registruoti EKG standartiniuose laiduose;
gebėti paaiškinti EKG reiškinių genezę ir jų nustatymo būdus.
išmokti formuoti elektrokardiografinę diagnozę.
registruoti fizinius parametrus,
apdoroti matavimo rezultatus naudojant skaičiavimo priemones;
išmatuoti medžiagų koncentraciją fotometriniais prietaisais.
spręsti optimalaus biologinio objekto ir techninių priemonių poravimo biomedicininiuose tyrimuose problemą;
pasirinkti tinkamas technines priemones sprendžiant medicinines problemas
1. Iš to buvo padaryta išvada, kad eritrocitų membrana susideda iš lipidų molekulių, išsidėsčiusių dviem sluoksniais.
Matyt, ši Gorterio ir Grendelio išvada pasirodė teisinga tik dėl abipusio klaidų kompensavimo, tačiau istoriniu požiūriu šis darbas turėjo didelę reikšmę, nes nuo tada lipidų dvisluoksnio samprata kaip struktūrinis biologinis pagrindas. membranos tapo dominuojančia ir iš tikrųjų pasirodė teisinga.
Bimolekulinės lipidinės membranos koncepcija buvo toliau plėtojama 1935 m. Devson-Danielli modelyje arba „sumuštiniame“ modelyje, kuriame buvo manoma, kad baltymai dengia lipidų dvigubo sluoksnio paviršių. Tai buvo neįprastai sėkmingas modelis, o per ateinančius 30 metų daugybė eksperimentinių duomenų, ypač gautų naudojant rentgeno spindulių difrakciją ir elektroninę mikroskopiją, visiškai patvirtino jo tinkamumą. Tačiau tuo pat metu buvo išsiaiškinta, kad membranos atlieka labai įvairias funkcijas, o norint paaiškinti šį reiškinį, originalus Devson-Danielli modelis buvo ne kartą modifikuotas.
Sparti membranologijos pažanga, dėl kurios susiformavo šiuolaikinės koncepcijos, buvo pasiekta daugiausia dėl membraninių baltymų savybių tyrimo pažangos. Elektronų mikroskopiniai tyrimai, naudojant užšaldymo-skilimo metodą, parodė, kad rutulinės dalelės yra įterptos į membranas. Tuo tarpu biochemikams, naudojantiems ploviklius, pavyko atskirti membranas iki funkciškai aktyvių „dalelių“. Spektriniai duomenys parodė, kad membraniniams baltymams būdingas didelis a-spiralių kiekis ir jie tikriausiai sudaro rutuliukus, o ne pasiskirsto kaip vienas sluoksnis lipidų dvisluoksnio sluoksnio paviršiuje. Nepolinės membranos baltymų savybės rodo, kad tarp baltymų ir vidinės nepolinės lipidų dvigubo sluoksnio srities yra hidrofobiniai kontaktai. Tuo pačiu metu buvo sukurti metodai, kurie leido atskleisti lipidų dvigubo sluoksnio sklandumą. Dainininkas ir Nicholsonas sujungė visas šias idėjas, kad sukurtų sklandų mozaikos modelį. Šiame modelyje membrana vaizduojama kaip skystas fosfolipidų dvisluoksnis sluoksnis, į kurį panardinami laisvai difuzuojantys baltymai. Senasis Devson-Danielli modelis buvo statinis ir sėkmingai paaiškino tuo metu turimus struktūrinius duomenis, gautus gana žema raiška. Tuo pačiu metu, nuo 1970 m., daug dėmesio buvo skiriama dinaminių savybių ir jų ryšio su membranų funkcijomis tyrimui. Pastaraisiais metais skystosios mozaikos modelis taip pat buvo modifikuotas, ir šis procesas tęsis. Visų pirma, dabar tapo aišku, kad ne visi membranos baltymai laisvai difunduoja skystame lipidų dvisluoksnyje. Yra duomenų apie šoninių j domenų egzistavimą pačioje membranoje. Citoskeleto vaidmuo taip pat kruopščiai tiriamas. Vis labiau aiškėja, kad kai kurios membranų dalys savo struktūra skiriasi nuo klasikinio lipidų dvigubo sluoksnio. Nepaisant to, artimiausioje ateityje skysčio mozaikos modelis įvairiomis modifikacijomis bus daugelio membranų tyrimų konceptualus pagrindas.
3. Membranų morfologijaIšaiškinant membranų morfologiją svarbų vaidmenį atliko du metodai: rentgeno spindulių difrakcija ir elektroninė mikroskopija. Būtent su jų pagalba buvo patvirtintas dvisluoksnio modelio teisingumas. Tačiau reikia turėti omenyje, kad abu šie metodai susiduria su tam tikrais apribojimais, siekiant išsiaiškinti išsamų membranų molekulinės struktūros vaizdą.
3.1 Rentgeno spindulių difrakcija
Tiriant labai tvarkingus kristalinius mėginius rentgeno spindulių difrakcijos metodu, galima gauti informaciją apie struktūrą su didele raiška. Prastai užsakytų preparatų atveju šio metodo galimybės yra ribotos. Kai kurios specializuotos membranos sistemos jau turi taisyklingą struktūrą, todėl jas galima tirti rentgeno spindulių difrakcijos metodais. Tokio pobūdžio pavyzdys yra periferinių nervų skaidulų mielino apvalkalas; tai membrana, kuri, pakartotinai apsivyniodama aplink aksoną, sudaro taisyklingą koncentrinių membranų struktūrų sistemą. Rentgeno spindulių difrakcijos mielino tyrimai, atlikti dar 1930-aisiais, patvirtina dvisluoksnio membranų modelio tinkamumą. Ta pati išvada padaryta tiriant stuburinių gyvūnų tinklainės lazdelių išorinį segmentą, kuris yra natūraliai sutvarkytos membranos sistemos, taip pat dirbtinai sutvarkytos sistemos, susidarančios centrifugavimo sąlygomis iš mitochondrijų ir eritrocitų gautų membraninių pūslelių žlugimo metu. . Visais šiais atvejais buvo pastebėtas panašus elektronų tankio pasiskirstymas membranoje, parodytas 1.4 pav.
Rentgeno spindulių difrakcijos duomenims interpretuoti būtina nustatyti ne tik atspindžių intensyvumus, bet ir jų fazes. Reguliariai supakuotų membraninių sistemų atveju problema labai supaprastinama, nes šios sistemos susideda iš pasikartojančių elementų su centrine simetrija.
Gauti duomenys rodo, kad visų membranų struktūra yra panaši: jos turi hidrofobinę vidinę sritį su mažu elektronų tankiu ir du sluoksnius poliarinių grupių su dideliu elektronų tankiu. Skirtingoms membranoms gauti rentgeno spindulių difrakcijos duomenys skiriasi tik nežymiai, nepaisant didelių baltymų kiekio skirtumų. Nors rentgeno spindulių difrakcijos duomenys suteikia tam tikros informacijos apie tai, kaip didžioji dalis membranos baltymų yra membranoje, paprastai rentgeno spindulių difrakcijos analizės metodas nepateikia išsamaus molekulinio vaizdo.
Wilkins ir kt., 1971 m., pažymėjo, kad rentgeno spindulių difrakcija taip pat gali būti naudojama tiriant membranų ir fosfolipidų vandenines dispersijas. Šiuo atveju atspindžiai, kuriuos generuoja poliniai regionai abiejose dvisluoksnio pusėse, leidžia rasti jo storį, lygų atstumui tarp poliarinių galvučių, o atstumą tarp šių grandinių galima nustatyti pagal atspindžius, kuriuos sukuria tvarkingos angliavandenilių grandinės. . Šiuo atveju iš skirtingų šaltinių gauti membraniniai preparatai davė panašų difrakcijos modelį, o tai patvirtina dvisluoksnio modelio universalumą.
Tai, kad neįmanoma gauti išsamaus molekulinio modelio naudojant difrakcijos metodą, riboja šio metodo taikymą biologinių membranų tyrimams. Tačiau tai gali būti labai naudinga tiriant sutvarkytas lipidų ir vandenines sistemas.
3.2 Elektroninė mikroskopija
Plonų mielino pjūvių ir, tiesą sakant, visų kitų membranų, transmisijos elektronų mikroskopija atskleidžia būdingą trijų sluoksnių struktūrą, susidedančią iš dviejų tankių elektronų juostų, atskirtų maždaug 80 A tarpu. Šis vaizdas didžiąja dalimi gaunamas kaip preparatų apdorojimo osmio tetroksidu, dažniausiai naudojamu šiuo metodu, rezultatas. Robertsonas pavadino pastebėtą struktūrą „vienetine“, norėdamas pabrėžti jos universalumą, ir nors molekuliniai membranos dažymo osmiu mechanizmai nežinomi, ši struktūra buvo laikoma dvisluoksnio membranos modelio pagrįstumo patvirtinimu. Tačiau aišku, kad ruošiant mėginius perdavimo elektronų mikroskopijai, membranos gali būti neigiamai paveiktos. Visų pirma, yra žinoma, kad gydymas osmio tetroksidu lemia didelį baltymų praradimą iš eritrocitų membranos. Ir nors šiuo atveju pastebėta trijų sluoksnių struktūra tam tikru mastu atspindi dvisluoksnių membranų organizavimą, šiuo metodu negalima gauti išsamesnės informacijos apie baltymų lokalizaciją.
Šiek tiek informacijos apie membraninių baltymų išsidėstymą suteikė nauji metodai, dabar jau tapę „klasikiniais“ – užšaldymo-skilimo ir užšaldymo-ėsdinimo metodai. Tokiais atvejais preparatai greitai užšaldomi, nesukeliant jiems jokio žalingo poveikio, pavyzdžiui, gaminant plonas dalis. Vaistų paruošimo procesas apima šias operacijas.
Po užšaldymo mėginys, kuris yra ląstelių arba membranų suspensija, nupjaunamas peiliu žemoje temperatūroje aukštame vakuume. Smulkinimo metu susidarančios jėgos lemia pjūvio susidarymą, kuris praeina per mėginį. Paaiškėjo, kad kai pjūvio plokštuma praeina per membraną, pastaroji daugiausia suskyla išilgai vidurinės srities ir skyla į dvi dalis. Dėl to susidariusiose skilimo plokštumose atsiskleidžia vidinė membranos sritis.
Jei reikia, mėginys yra ėsdinamas - įprasta ledo sublimacija atliekama vakuume. Tai leidžia geriau vizualizuoti ląstelių membranų paviršiaus struktūras.
Po to iš atviro paviršiaus gaunama vadinamoji kopija. Būtent ši kopija tiriama elektroniniu mikroskopu. Norint gauti kopiją, platina pirmiausia nusodinama ant mėginio maždaug 45° kampu, siekiant atskleisti topologines preparato charakteristikas. Tada platinos kopijai suteikiamas mechaninis stiprumas, užtepus ant jos anglies sluoksnį. Po to preparatas atšildomas, replika išplaukia aukštyn ir sugaunama specialiu tinklu.
Būdingiausios struktūros, pastebėtos tiriant membranas užšalimo-skilimo metodu, yra daugybė membraninių dalelių, kurių skersmuo nuo 80 iki 100 Å, esančios membranos skilimo plokštumoje. Paprastai jie yra atsitiktinai, bet kartais sudaro grupes. Daugybė tyrimų parodė, kad šios dalelės galbūt yra membraniniai baltymai. Įdomu tai, kad plonų pjūvių elektroninė mikroskopija tokių struktūrų neatskleidžia. Kopijos, gautos iš dviejų suskaidytos membranos pusių, ne visada topologiškai papildo viena kitą. Tai reiškia, kad kai kurios dalelės yra susietos tik su viena iš membranos pusių. Singerio ir Nicholsono sušaldymo duomenis plačiai panaudojo kurdami skystosios mozaikos membranų modelį, nes jie įtikinamai parodė, kad rutuliniai baltymai yra ne tik membranos paviršiuje, bet ir dvisluoksnio sluoksnio viduje.
1.6 paveiksle pavaizduota proteoliposomų preparato, rekonstruoto iš kiaušinio fosfatidilcholino, ir nefrakcionuoto 3 juostos baltymo preparato iš žmogaus eritrocitų membranos elektroninė mikrografija; Preparatas gautas užšaldymo-skilimo metodu.
3 juostos baltymas yra pagrindinis eritrocitų membranos baltymo komponentas ir yra žinoma, kad perneša anijonus. Jei fosfolipidinėse pūslelėse šio baltymo nėra, tai gautų šaldytų traškučių preparatų paviršius yra lygus.
3 juostos baltymui įterpus į fosfolipidines pūsleles, skilimo vietose atsiranda intramembraninių dalelių, kurios praktiškai nesiskiria nuo eritrocitų membranose stebimų dalelių. Be to, esant pH 5,5, eritrocitų membranoje matomos dalelės agreguojasi, ir ši agregacija vyksta dėl 3 juostos baltymo sąveikos su kitais dviem baltymais – spektrinu ir aktinu.
Pastarieji yra citoskeleto komponentai, esantys vidiniame eritrocitų membranos paviršiuje. Rekonstruota sistema, susidedanti iš 3 juostos baltymo ir fosfatidilcholino, elgiasi panašiai, o dalelių agregacija stebima esant spektrinui ir aktinui, kai pH 5,5, bet ne esant pH 7,6.
Šie duomenys dar labiau sustiprino membranos baltymų, kaip rutulinių dalelių, laisvai judančių membranos plokštumoje, sampratą. Įdomu tai, kad statinės preparatų mikrofotografijos, gautos šaldyto-čipavimo metodu, padėjo mokslininkams tirti dinamines membranų savybes. Kaip matysime, membranose yra daug baltymų, kurie negali laisvai plaukti lipidų jūroje.
4. Membranų izoliavimasPer pastaruosius tris dešimtmečius tapo vis aiškiau, kad didžioji dauguma ląstelių funkcijų atliekamos tiesiogiai dalyvaujant membranoms.
Tiek augalų, tiek gyvūnų ląstelės yra suskirstytos į skyrius, o daugelis citoplazminių organelių, kaip parodyta 1.1 skyriuje, yra membraninio pobūdžio.
Be daugeliui ląstelių būdingų organelių, yra ir specializuotų membranų sistemų, tokių kaip raumenų ląstelių sarkoplazminis tinklas, periferinių nervų skaidulų mielino apvalkalas, chloroplastų tilaoidinės membranos ir diskų membranos tinklainės lazdelėse. Prokariotiniai organizmai taip pat turi membranas, nors ir ne taip išsivysčiusi kaip eukariotai.
Gramteigiamos bakterijos, tokios kaip Bacillus subtilis, turi tik citoplazminę membraną, o gramneigiamos bakterijos, tokios kaip Escherichia coli, taip pat turi išorinę, esančią ant plonos peptidoglikano ląstelės sienelės.
Kai kurios specializuotos organelės taip pat buvo aptiktos prokariotinėse ląstelėse. Kai kurie gyvūnams patogeniški virusai, pavyzdžiui, apvalkalą turintys virusai, turi tikrąją membraną, ir tokias membranas labai įdomu ištirti.
Membranų tyrimas, kaip taisyklė, yra susijęs su jų valymu, o kiekvienam membranų tipui būdingos savo paruošiamosios izoliacijos sąlygos.
Taigi, jei turite ištirti bet kokių ląstelių plazminę membraną, pirmiausia turite šias ląsteles izoliuoti nuo audinio. Tada turi būti parinktos optimalios sąlygos ląstelėms ardyti ir dominančias membranas atskirti nuo kitų ląstelių komponentų. Izoliuotų membranų grynumo kriterijai nusipelno ypatingo dėmesio.
4.1 Ląstelių naikinimas
Pageidautina pasirinkti techniką, kuri efektyviai naikina pačias ląsteles, išlaikant izoliuojamų membranų struktūrą. Daugeliui gyvūnų ląstelių galima naudoti gana švelnias procedūras, tokias kaip homogenizavimas stiklinėmis Downs arba Potter-Elveheim homogenizatoriuose su tefloniniu grūstuvu. Šiuo atveju ląstelės sunaikinamos dėl šlyties jėgų, atsirandančių, kai suspensija išspaudžiama per siaurą tarpą tarp teflono grūstuvo ir homogenizatoriaus stiklinės sienelės. Taikant šį gydymą, plazminė membrana „suyra“, o ryšiai tarp įvairių organelių sunaikinami išlaikant pačių organelių vientisumą. Naudojant šią procedūrą, taip pat gali būti atskirtos specializuotos plazminės membranos sritys, pavyzdžiui, epitelio ląstelių membranos bazolaterinės arba viršūninės sritys. Pageidautina veikti tokiomis sąlygomis, kai išlaikomas organelių vientisumas, siekiant sumažinti hidrolizinių fermentų išsiskyrimo galimybę ir palengvinti vėlesnes membranos atskyrimo operacijas.
Norint sunaikinti ląsteles su sienele, reikalingi griežtesni metodai. Kartais, prieš sunaikinant ląsteles, jos pirmiausia yra apdorojamos fermentais, kurie suardo ląstelės sienelės komponentus, kad palengvintų tolesnį jos sunaikinimą. Pavyzdžiui, gydymas Tris-EDTA buferiu ir lizocimu naudojamas E. coli ląstelėms sunaikinti. Griežtesni metodai apima ląstelių trynimą, apdorojimą ultragarsu ir išspaudimą. Šlifavimas dažniausiai atliekamas esant įvairioms abrazyvinėms medžiagoms – smėliui, aliuminio oksidui ar stiklo karoliukams. Nedidelį kiekį medžiagos galima sumalti grūstuve, tačiau didesniam kiekiui reikia naudoti specialius mechaninius įtaisus. Bakterijų ląstelės dažnai sunaikinamos naudojant ultragarsą. Manoma, kad šiuo atveju sunaikinimas įvyksta veikiant šlyties jėgoms, atsirandančioms dėl kavitacijos. Tos pačios jėgos atsiranda, kai ląstelių suspensija išspaudžiama per mažą skylę, pavyzdžiui, kai ląstelės sunaikinamos naudojant prancūzišką presą. Šių metodų yra daug, o jų pasirinkimas priklauso nuo tiriamos membranos sistemos savybių.
Reikia pažymėti, kad membranos fragmentai, gauti naikinant ląsteles, dažniausiai spontaniškai sudaro pūsleles. Pavyzdys yra:
1) mikrosomos, gautos iš plazminės membranos, endoplazminio tinklo arba specializuotų sistemų, tokių kaip sarkoplazminė membrana;
2) subjedochondrijų dalelės iš vidinės mitochondrijų membranos;
3) sinaptosomos, susidarančios, kai sinapsinių kontaktų srityje yra nuplėštos nervų galūnėlės;
4) bakterinės membranos pūslelės, susidariusios iš E. coli plazminės membranos. Vezikulės susidaro ir iš kitų membraninių sistemų, pavyzdžiui, iš Golgi aparato membranų. Jų dydis daugeliu atvejų labai priklauso nuo ląstelių naikinimo metodo. Tai ypač svarbu, nes pūslelių dydis daugiausia lemia jų nusėdimo greitį centrifuguojant ir jų elgesį tolesniuose membranos valymo etapuose. Kai kurios membranos nesudaro pūslelių, ypač gyvūnų ląstelių, besiliečiančių viena su kita, šoninių paviršių membranos. Kai tokios ląstelės sunaikinamos, nuplėšiama pora gretimų membranų fragmentų, kuriuos kartu laiko kontaktinė sritis. Tokių kontaktų buvimas neleidžia fragmentams užsidaryti į pūsleles, todėl membranos išsiskiria plokštelių arba juostelių pavidalo struktūrų pavidalu.
Didelę reikšmę naikinant ląsteles taip pat turi teisingas terpės pasirinkimas. Pavyzdžiui, norint, kad membranos organelės būtų uždaros, reikėtų naudoti terpę, kuri yra izoosmosinė jų vidiniam turiniui. Dažniausiai tam naudojamas sacharozės tirpalas, kurio koncentracija yra 0,25-0,30 M. Kai kuriais atvejais geriau naudoti sorbitolį ir manitolį. Reikėtų pažymėti, kad izotoniškumo išsaugojimas taip pat vaidina svarbų vaidmenį vėlesniuose nepažeistų organelių paruošiamojo išskyrimo etapuose.
4.2 Membranų atskyrimas
Šiuo metu membranoms atskirti dažniausiai naudojamas centrifugavimas. Membranos dalelės gali būti klasifikuojamos pagal jų nusėdimo greitį arba plūduriavimo tankį. Pirmasis metodas vadinamas zoniniu centrifugavimu ir atskyrimas vyksta pagal S reikšmes, o antrasis metodas yra izopikninis centrifugavimas ir atskyrimas vyksta tankio pusiausvyros sąlygomis. Praktikoje dažniausiai naudojamas koks nors šių dviejų metodų hibridas. 1.7 paveiksle parodyta kai kurių tarpląstelinių vienetų padėtis "S-g" koordinačių plokštumoje.
Abscisė rodo dalelių nusėdimo koeficientus, o ordinatės – tankį.
Atskyrimo pagal sedimentacijos greitį principą galima lengvai suprasti palyginus skirtingų frakcijų S vertes. Pavyzdžiui, branduoliai turi santykinai dideles S reikšmes, t.y. jų nusėdimo greitis yra daug didesnis nei daugumos kitų tarpląstelinių organelių. Branduoliai gali būti selektyviai granuliuojami centrifuguojant ląstelės homogenatą, paliekant visas kitas organeles supernatante. Tuo pačiu metu lygus ir šiurkštus endoplazminis tinklas negali būti atskirtas naudojant zoninę centrifugavimą.
Jų tankio skirtumai dažnai naudojami norint atskirti skirtingas membranos frakcijas iš ląstelių homogenato. Šiuo tikslu centrifuguojama pagal tankio gradientą. Dažniausiai tankio gradientui sukurti naudojama sacharozė, tačiau šis metodas turi rimtų trūkumų. Norint gauti tankį, reikalingą skirtingoms membranos frakcijoms atskirti, reikia paruošti tirpalus su didele sacharozės koncentracija, kurie pasižymi dideliu klampumu ir yra hipertoniški. Subląstelinių organelių patekimas į hipertoninį sacharozės tirpalą sukelia jų dehidrataciją, o vėlesnis tirpalo pritaikymas izotoninėms sąlygoms dažnai lydi organelių lizė ir pažeidimai. Kita problema yra ta, kad daugelis membraninių organelių yra pralaidžios sacharozei. Tai taip pat gali sukelti osmosinį organelių sunaikinimą. Sacharozės prasiskverbimas į atskiriamas membranines organoles gali pakeisti jų efektyvų tankį.
1.1 lentelė. Fizinis laikas vis dažniau naudoja kitas priemones tankio gradientui sukurti. Kai kurios iš šių aplinkų išvardytos 1.1 lentelėje
Norėdami išspręsti šias problemas, paskutinės gradiento terpės savybės.
1. Ficoll. Didelės molekulinės masės hidrofilinis sacharozės polimeras, iš kurio galima gauti C "Tankio iki 1,2 g/ml tirpalus. Pagrindinis jo pranašumas yra mažas tirpalų osmosinis slėgis, lyginant su tirpalais, kurių sacharozės koncentracija yra lygiavertė. Dėl to galima sukurti tirpalus, kurie yra izotoniniai visame koncentracijų diapazone dėl papildomo sacharozės arba fiziologiškai priimtinų druskų įterpimo į terpę. Trūkumai yra didelis gautų tirpalų klampumas ir labai netiesinė klampos ir osmoliarumo priklausomybė nuo koncentracija.
2. Metrizamidas. Trijodu pakeistos gliukozės benzamido Metrizamido tirpalai turi didesnį tankį nei tos pačios koncentracijos fikolio tirpalai. Pagrindinis metrizamido tirpalų privalumas – labai mažas klampumas, leidžiantis greičiau atskirti.35 % metrizamido tirpalas pasižymi beveik fiziologiniu osmoliarumu, todėl daugumą operacijų membraninio atskyrimo metu galima atlikti neveikiant jų hipertoniniams tirpalams. Natrio metrizoatas yra giminingas junginys, turintis panašių savybių į metrizamidą, tik tas skirtumas, kad jo tirpalas yra izotoninis, kurio koncentracija yra apie 20%. Natrio metrizoatas pirmiausia naudojamas nepažeistoms ląstelėms išskirti. Naikodenzas taip pat yra trijodbenzenkarboksirūgšties darinys, tačiau turi tris hidrofilines šonines grandines. Kai centrifuguojamas, jis greitai sukuria savo tankio gradientą; naudojamas tarpląsteliniams organeliams izoliuoti.
Percoll. Koloidinė silikagelio suspensija, padengta polivinilpirolidonu. Ši danga sumažina toksinį silikagelio poveikį. Pagrindinis perkolio privalumas yra tai, kad jis neprasiskverbia pro biologines membranas, o jo tirpalai pasižymi mažu klampumu ir mažu osmoliarumu. Dėl didelio dalelių dydžio Percoll tirpalą centrifuguojant vidutiniu greičiu susidaro tankio gradientas. Todėl atsiskyrimas dažniausiai įvyksta labai greitai. Centrifugavimui naudojama terpė gali būti izotoninė visame tūryje, nes joje yra druskų arba sacharozės. Nesunku sukurti švelnų gradientą, kuris leidžia labai efektyviai atskirti membranų frakcijas pagal jų plūduriavimo tankį.
Sorbitolis ir manitolis. Šios medžiagos kartais naudojamos vietoj sacharozės, nes, remiantis paskelbtais duomenimis, jos prasčiau nei sacharozė prasiskverbia pro kai kurias biologines membranas.
Atkreipkite dėmesį, kad glicerolis nenaudojamas tankio gradientui sukurti, nes juo negalima pasiekti pakankamai didelių tankio verčių. Šarminių metalų druskos, tokios kaip CsCl, naudojamos tik tada, kai reikalingi didelio tankio tirpalai. Tačiau reikia turėti omenyje, kad esant koncentracijoms, reikalingoms pusiausvyros tankiui sukurti, šios druskos dažnai daro žalingą poveikį membranos organeliams.
Kiti metodai taip pat naudojami membranoms izoliuoti nuo ląstelių homogenatų, nors ir ne taip dažnai, kaip centrifugavimas.
1. Fazių paskirstymas. Šiuo atveju membranos dalelės atsiskiria pagal jų paviršiaus savybes. Tam sudaromi du nesimaišantys įvairių vandenyje tirpių polimerų vandeninių tirpalų sluoksniai. Pavyzdžiai yra polietilenglikolio dekstrano ir dekstranfikolio mišiniai. Membranos dalelės yra atskiriamos pagal jų afinitetą šioms fazėms. Pastarąsias galima pasirinkti taip, kad membranos būtų atskirtos pagal jų paviršiaus krūvį arba hidrofobiškumą.
Nepertraukiamo laisvo srauto elektroforezė. Šiuo atveju dalelės išsiskiria pagal jų elektros krūvį. Padalytinas vaistas nuolat įvedamas į ploną buferio sluoksnį, tekantį vertikalia sienele. Šiuo atveju elektrinis laukas veikiamas statmenai srauto krypčiai. Taigi dalelių elektroforetinis atskyrimas vyksta per tekantį buferį, kuris surenkamas kameros apačioje atskirų frakcijų pavidalu.
afiniteto adsorbcija. Atskyrimas pagrįstas biospecifine sąveika tarp membranos komponentų ir kietosios fazės. Atradus monokloninius antikūnus, tapo įmanoma sukurti paruošiamuosius metodus, pagrįstus specifinių antigeninių komponentų naudojimu membranos izoliacijai. Gauti antikūnai gali būti kovalentiškai prijungti prie kieto pagrindo ir jų pagalba atlikti specifinį atitinkamų membranų surišimą. Dažniausiai šis metodas naudojamas membraniniams baltymams izoliuoti. Viena iš čia kylančių problemų yra susijusi su membranos eliuavimo sąlygų, kurios nesukeltų baltymų denatūravimo, parinkimu.
Metodas, pagrįstas silikagelio mikrogranulių naudojimu. Paprastai plazminių membranų dalis sudaro ne daugiau kaip 1°7o visos eukariotinių ląstelių membranų masės. Todėl visiškai grynų plazminių membranų išskyrimas yra susijęs su dideliais sunkumais. Vienas metodas, sukurtas specialiai plazmos membranoms izoliuoti, yra pagrįstas katijonizuoto silikagelio mikrogranulių naudojimu. Šios granulės stipriai adsorbuojamos ant nepažeistų ląstelių plazminės membranos išorinio paviršiaus, o su granulėmis susijusi plazminių membranų frakcija sacharozės tankio gradiente lengvai atskiriama nuo kitų membranų dėl didesnio granulių tankio. Šio metodo ypatybė yra ta, kad gautame preparate plazminė membrana su vidiniu paviršiumi paverčiama tirpalu.
4.3 Membranų frakcijų grynumo kriterijai
Bene objektyviausias izoliuotos membranos frakcijos grynumo kriterijus yra kažkokio unikalaus komponento, esančio tik šioje membranoje arba joje vyraujančio, buvimas. Paprastai tokie komponentai yra fermentai, kurie šiuo atveju vadinami žymenimis. Fermentų žymenų, naudojamų membranų frakcijų grynumui kontroliuoti, sąrašas pateiktas 1.2 lentelėje.. Nustatant fermento aktyvumą reikia atsižvelgti į tai, kad jis gali būti latentinės formos, pavyzdžiui, dėl faktas, kad jis lokalizuotas vidiniame išskiriamų membraninių pūslelių paviršiuje. Apžvalgoje aptariamos ir kitos problemos, susijusios su izoliuotų membranų grynumo įvertinimu. Reikėtų pažymėti, kad rekomenduojami metodai daugeliu atvejų yra gerai išvystyti ir standartizuoti.
Kai kuriais atvejais patogesni membranų žymenys yra ne fermentai, o specifiniai lektinų, hormonų, toksinų ar antikūnų receptoriai. Jei tiriamos sistemos yra gerai apibūdintos, membranos frakcijos grynumas gali būti vertinamas pagal baltymų sudėtį, nustatytą poliakrilamido gelio elektroforezės būdu, dalyvaujant natrio dodecilsulfatui. Pavyzdžiui, gramneigiamų bakterijų išorinė membrana turi būdingą polipeptidų rinkinį, kurio citoplazminėje membranoje nėra.
1.2 lentelė Žymekliai, naudojami membranų frakcijų, išskirtų iš žinduolių ląstelių, grynumui kontroliuoti
Membranos frakcija žymeklio fermentas Plazminės membranos 5"-nukleotidazė Šarminė fosfodiesterazė Na * / K + -ATPazė (bazolateralinė-
epitelio membrana ląstelės) Adenilato ciklazė (bazinė hepatocitų membrana) Aminopeptidazė (membrana šepetėlio kraštinės epitelis) Mitochondrijos (vidinės Citochromo c oksidazė membrana) Sukcinatas-citochromo c-oksido- reduktazė Mitochondrijos (išorinis Monoamino oksidazė membrana) Lizosomos Rūgštinė fosfatazė 0-galaktozendazė Peroksisomos Katalazė uratų oksidazė D-aminorūgšties oksidazė Aparatų membranos Galaktoziltransferazė golgi Endoplazminis Gliukozės-6-fosfatazė tinklelis Cholino fosfotransferazė NADPH-citochromo c-oksido- reduktazė Citozolis laktato dehidrogenazė Kiti kriterijai, pagal kuriuos galima spręsti apie membranų grynumą, yra jų morfologija, kuri nustatoma naudojant elektroninę mikroskopiją, ir cheminės sudėties charakteristikos. Pavyzdžiui, frakcijas, vaizduojančias plazmos membraną, Golgi aparatą ar mitochondrijas, galima identifikuoti pagal jų morfologiją. Kai kuriais atvejais vaistui būdingas cholesterolio kiekis jame. Pavyzdžiui, mitochondrijų membranose yra daug mažiau cholesterolio nei Golgi ir plazminėse membranose.
Ploviklio molekulės micelyje. Membranų tyrimuose naudojamas gana ribotas ploviklių asortimentas. Lentelėje. 1 pateikiami tie, kurie dažniausiai naudojami membranų tirpinimui ir rekonstrukcijai. Šie plovikliai pasižymi gana didelėmis CMC vertėmis (10-4-10-2 M) ir tuo, kad jie priklauso vadinamųjų minkštųjų ploviklių kategorijai, ty ...
Dvisluoksnių sluoksnių susidarymas yra ypatinga lipidų molekulių savybė ir realizuojama net už ląstelės ribų. Svarbiausios dvisluoksnio savybės: - gebėjimas savarankiškai surinkti - sklandumas - asimetrija. 1.2. Nors pagrindines biologinių membranų savybes lemia lipidinio dvigubo sluoksnio savybės, daugumą specifinių funkcijų atlieka membraniniai baltymai. Dauguma jų prasiskverbia į dvisluoksnį vieno...
priešinga kryptimi