Вопрос 1. Функции мембран

Мембраны – динамические организованные системы, отделяющие клетку от внешней среды, формирующие клеточные органеллы и образующие замкнутые пространства, что позволяет клеткам выполнять их функции. Их функции:

1. барьерная – создание концентрационных градиентов, препятствие свободной диффузии, участие в электрогенезе;

2. регуляторная – осуществление тонкой регуляции внутриклеточного содержимого за счет рецепции БАВ (изменение ферментативной активности, запуск биохимических реакций);

3. преобразовательная – способность преобразования внешних импульсов любой природы в импульсы электрических сигналов;

4. проведение возбуждения – высвобождение нейромедиаторов в синаптических окончаниях позволяет осуществлять эту функцию.

Вопрос 2. Строение мембран

Толщина биологических мембран в среднем составляет 6-12 нм. Мембраны состоят из липидов (фосфолипиды, нейтральные липиды), белков (поверхностные, интегральные), углеводов (гликопротеиды, мукополисахарады). В настоящее время признана теория жидкостно-мозаичного строения биологических мембран, представляющих двойной слой липидов с белковыми и углеводными включениями. Для исследования процессов электрогенеза необходимо подробнее остановиться на ионных каналах, имеющихся в мембранах.

Ионные каналы имеют диаметр 0,5 – 0,7 нм, площадь их незначительна (10-500 на 1 мкм² ). В настоящее время обнаружено 5 видов ионных каналов: калиевые (К⁺), натриевые (Na⁺), кальциевые (Ca²⁺), хлорные (Cl⁺) и сбросовые (быстрые и медленные). Есть еще сенсорные каналы (хемо- и электро-). Перечисленные каналы обеспечивают 2 основных свойства мембран:

· селективность - избирательность канала, которая обеспечивается белковыми структурами, находящимися у входа и выхода канала. Это – воротные механизмы, для каждого иона – свои. Потоки их независимы. Средняя скорость ионных потоков составляет около 6 тыс. ионов в 1 мс.

· проводимость – для разных потоков ионов она неодинакова. Натриевые каналы имеют как активационные, так и инактивационные системы, калиевые – только активационные. Поток ионов Ca²⁺ мал, чаще этот ион используется как вторичный посредник. Подробнее об этом будем говорить при изучении физиологии сердца.

Структура каналов. Форма каналов сложная, спиралевидная. В состав канала входят дисперсные белки, которые могут конформироваться и влиять на просвет каналов. На входе имеются молекулы (чаще СОО^-), выполняющие роль входных ворот и обеспечивающих проницаемость канала. В состав канала входят сенсор напряжения (воспринимает величину мембранного потенциала или концентрацию медиатора), активационная система (ворота с микрозаслонками для увеличения тока), инактивационная система (микроскопические воронки, прекращающие или уменьшающие ионный ток). Сенсор напряжения связан с активационной и инактивационной системами, он управляет их работой, обеспечивая ток ионов по закону «всё» или «ничего».