Тема №1. Современные методы изучения структуры и функций биологических мембран. Транспорт веществ через биологические мембраны. Пассивный транспорт.

Цель занятия:

Проверить и закрепить знания об основных свойствах биологических мембран и их функциях. Изучить транспорт веществ через биологическую мембрану. Виды пассивного транспорта. Освоить методику решения задач по данной тематике.

Задачи обучения:

- физико - химические особенности строения мембранных структур и механизмы их функционирования;

- биофизический механизм пассивного транспорта веществ через мембрану;

- решения задач по данной тематике

Количество формируемых компетенций: знания, практические навыки.

Основные вопросы темы

1. Общие представления о биологических мембранах.

2. Современные представление о структуре мембраны.

3. Модели Даниэля- Давсона, мозаическая модель, жидкостно-кристаллическая и др.

4. Основные функции биологических мембран.

5. Виды и функции мембранных белков.

6. Фазовые переходы.

7. Пассивный транспорт.

8. Виды пассивного транспорта.

9. Диффузия, виды диффузии.

10. Латеральная диффузия.

11. Уравнение Фика.

Методы обучения и преподавания:

- разбор и обсуждение основных и контрольных вопросов

- решение типовых и ситуационных задач

- тестирование

Методы контроля формируемых на занятии компетенций:

- решение типовых и ситуационных задач

- обмен мнениями при разборе учебного материала

- тестирование на компьютере (студент должен ответить на «тест», содержащий в себе минимальные знания и навыки – основные определения, теоретические вопросы данной темы);

Самостоятельная работа студентов

· Объяснить содержания и находить пути решения поставленных задач

· Преобразовывать формул и перевести единицу измерения физических величин

Задачи:

1. Рассчитайте время оседлой жизни и частоту перескоков из одного мембранного слоя в другой липидов мембран саркоплазматического ретикулума, если коэффициент латериальной диффузии D=45мм²/c, площадь, занимаемая одной молекулой фосфолипида А=1,9 нм².

2. Рассчитайте среднее квадратичное перемещение молекул белков за 2с, если коэффициент латеральной диффузии для них составляет приблизительно 10-12м2/с.

3. Как изменится электрическая емкость мембраны (удельная) при ее переходе из жидкокристаллического состояния в гель, если известно, что в жидкокристаллическом

состоянии толщина гидрофобного слоя составляет 3,9 мм, а в состоянии геля – 4,7 мм. Диэлектрическая проницаемость липидов» 2.

4. Рассчитайте диэлектрическую проницаемость мембранных липидов, если толщина мембрана d= 10 нм, удельная электрическая емкость С= 1,7мФ/м².

5. При фазовом переходе мембранных фосфолипидов из жидкокристаллического состояния в гель толщина бислоя изменяется. Как при этом изменится электрическая емкость мембраны? Как изменится напряженность электрического поля в мембране?

6. Рассчитайте коэффициент распределения К для вещества, если при толщине мембраны , коэффициент диффузии 0,2 см²/с, а коэффициент проницаемости Р=210см/с.

7. 2. Рассчитайте коэффициент проницаемости Р для вещества, поток которого через мембрану м²с. Концентрация вещества внутри клетки а снаружи - .

8. 3. Разность концентраций молекул веществ на мембране некоторой клетки равна 45ммоль/л, коэффициент распределения между мембранаой и окружающей средой К=30, коэффициент диффузии , плотность потока .Рассчитайте толщину мембрану.