Уровни действия антиоксидантных факторов клетки.

11) Биомембраны и токсиканты (основные характеристики биологических мембран, взаимодействие токсикантов с рецепторами биомембран: нарушение проницаемости мембран, структурно-функциональной целостности мембран (в частности за счет перекисного окисления мембранных липидов), биопотенциалов мембран, биоэнергетических и окислительно-восстановительных процессов в мембранах; типы окислительных реакций в биомембранах с участием различных форм кислорода).

Молекулярная организация биомембран, модели и основные типы мембран. Методы изучения мембран: спектральные, микроскопические, ферментативные, химические и др. Компоненты мембран, их роль и взаимозависимость.
Мембранные белки — периферические и интегральные. Родопсины, мембранные ферменты — АТФазы, цитохром Р-450. Липид-белковые взаимодействия. Реконструкция активных мембранных систем.
Мембранный транспорт. Пассивный транспорт; диффузия воды, ионов и низкомолекулярных веществ. Ионофоры и каналообразователи. Активный транспорт, транспортные АТФазы.
Особенности мембран различных клеток (кожи, нервных и др) и субклеточных структур (митохондрий, ядер и др.). Мембраны растительных клеток; бактериальная стенка. Межклеточные контакты.
Возбудимые и синаптические мембраны. Медиаторы. Нейротоксины – ингибиторы проведения нервного импульса.
Рецепция. Взаимодействие лиганд-рецептор, передача сигнала в клетку. Аденилатциклазная система, фосфоинозитидный цикл. Холинорецепторы. Рецепторы иммунной системы. Запах и вкус.
Искусственные мембранные системы. Мономолекулярные слои; плоские бислойные мембраны, их получение и методы исследования. Метод «patch clamp». Липосомы. Встраивание) в липосомы белков. Практ. применение липосом — доставка лекарств, искусственные вакцины и др

Основные свойства и функции биологических мембран

1. Плазматическая мембрана. Содержимое клетки отграничено от окружающей среды плазматической мембраной. Благодаря этому поддерживаются условия, позволяющие структурным элементам клетки выполнять присущие им функции. С другой стороны через плазматическую мембрану осуществляется непрерывный транспорт различных молекул, чем и обеспечивается обмен веществом между средой и клеткой. Толщина плазматической мембраны составляет около 10 нм. Наконец в мембране локализуются белковые структуры, формирующие ионные каналы, рецепторы для физиологически активных веществ, обеспечивающие восприятие сигналов, регулирующих биологическую активность клетки (см. ниже).

Мембрана образована двумя слоями молекул липидов, гидрофобные части которых направлены друг к другу, а гидрофильные в сторону окружающей и внутренней среды клетки. Основные группы липидов - фосфолипиды (фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, сфингомиелин), гликолипиды, нейтральные липиды (холестерол и т.д.). Молекулы липидов легко диффундируют в липидных слоях. В мембрану встроены белковые молекулы, которые часто пронизывают всю ее толщу, либо погружаются на различную глубину, локализуясь на внешней или внутренней стороне. Углеводный компонент клеточной мембраны представлен главным образом гликопротеинами. Они располагаются на внешней поверхности мембраны.

Клеточные мембраны чрезвычайно динамичный элемент. Их строение изменяется в соответствии с условиями окружающей среды и потребностями клетки. Увеличение площади поверхности растущей клетки осуществляется за счет слияния клеточной мембраны с синтезируемыми в цитоплазме (аппарат Гольджи) микровезикулами.

Важными свойствами клеточной мембраны является её электрический заряд и электрическая проводимость. Наружная сторона мембраны клеток в состоянии покоя заряжена положительно. Полярность мембраны определяется отчасти асимметричностью липидных слоев, отчасти наличием в её составе белковых молекул и гликопротеинов. Особое значение имеет градиент концентрации ионов по обе стороны мембраны, поддерживаемый благодаря энергозатратным процессам. Таким образом свойства мембраны и обмен веществ в клетке тесно связаны. Вещества, вмешивающиеся в обмен липидов, существенно влияют на свойства биологических мембран.

2. Цитоплазматические мембраны. Внутри клеток имеются многочисленные мембранные структуры, образующие эндоплазматический ретикулум, мембрану ядра клетки, митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы. Эти структуры образованы двумя слоями биологической мембраны. Между этими слоями имеется пространство толщиной около 10 нм. Общая толщина внутриклеточных мембран - около 25 нм.

Мембрана клеточного ядра представляет собой специализированный отдел эндоплазматического ретикулума. Пространство, находящееся между двумя листками мембраны, по-видимому сообщается с межклеточным пространством. Этим путем токсиканты могут проникать непосредственно в ядро, минуя цитоплазму, что прослеживается, в частности, при поступлении в клетку акридиновых красителей. Ионы Na⁺ также поступают в ядро из экстрацеллюлярной жидкости по эндоплазматическому ретикулуму.