Зертханалық жұмыс Жасуша қабықшасының физиологиялық қасиеттері. Зертханалық жұмыс: Биологиялық мембраналардың өткізгіштігінің механизмдері. Ферменттердің әсер ету ерекшелігін анықтау

түсіндірме жазба

Ұсынылып отырған элективті курста жабайы табиғаттың элементар бірлігі жасуша туралы ақпарат бар және студенттерге арналған. мамандандырылған сыныптарцитология мен биохимияға қызығушылық таныту. Ұсынылған элективті курс биологияның негізгі білімдерін қолдайды және тереңдетеді. Зерттеу таңдау курсыодан әрі білім және кәсіби қызметті таңдауға көмектеседі.

Курс студенттердің биологияны оқуда алған білімдері мен дағдыларына негізделген. Сабақ барысында студенттер ұсынылған мәселелер бойынша ақпаратты іздеу тәжірибесін алуы керек. Студенттер таңдаған тақырып бойынша эссе, баяндама, хабарлама дайындау дағдыларын жетілдіреді, эксперимент техникасын пысықтайды.

Элективті курс 35 сағатқа есептелген.Бағдарламада теориялық сұрақтарды оқу, семинарлар және зертханалық жұмыстар қарастырылған.

Курстың мақсаты:биологиялық фактілерді, құбылыстар мен процестерді жан-жақты түсіну үшін қажетті жасушаның құрылысы мен қасиеттерін тереңдетіп оқыту.

Курстың мақсаттары:қарастыру кезінде жасушаның құрылысы мен қызметі арасындағы байланысты анықтау, ашу, қолдану қабілетін қалыптастыру биологиялық процестержәне құбылыстар; зертханалық жұмысқа қажетті дағдылар мен дағдыларды бекіту; студенттерді тарту өзіндік жұмысқосымша әдебиеттермен; ынталандыру танымдық белсенділікцитология және биохимияға қызығушылық танытқан студенттер; биология пәнінен білімді кешенді түсіну дағдылары мен дағдыларын қалыптастыру.

Курстың негізгі тұжырымдамасы:ұйымдастырудың әртүрлі деңгейлеріндегі организмдерді зерттеуде кешенді тәсілді қолдану, эволюциялық ойлауды қалыптастыру.

Курсты оқу нәтижесінде студенттер білуі керек:

- микроскоптың құрылғысын және онымен жұмыс істеу әдістерін;
- жасуша теориясының ережелері;
- өсімдіктер мен жануарлар жасушаларының ұқсастықтары мен айырмашылығын;
- әртүрлі химиялық қосылыстардың жасушадағы рөлін;
- жасушаның негізгі компоненттері мен органеллаларын;
– прокариоттық және эукариоттық жасушалардың құрылымдық ерекшеліктерін;
- ақуыздар, көмірсулар алмасуының бұзылуы;
- жеке минералдық элементтердің құны.

Оқушылар білуі керек:

- микроскоппен жұмыс істеу;
- ұяшықтың негізгі бөліктерін атайды, оларды сызбалардан, фотосуреттерден таниды;
– микроскопиялық зерттеу үшін қарапайым препараттарды жасау;
- Зертханалық жұмысты дұрыс жүргізу
– қосымша әдебиеттермен өз бетінше жұмыс істеу және заманауи технологияларды қолдану.

Мақала математикадан Бірыңғай мемлекеттік емтиханға дайындықтың электронды курсының қолдауымен жарияланды. Математиканың негізгі деңгейінде ҚОЛДАНУ және профиль деңгейі. Бейнелекциялар, онлайн презентациялар және 2016 жылғы Бірыңғай мемлекеттік емтиханға дайындалу үшін ыңғайлы тесттер. Ресейдің жетекші жоғары оқу орындарына түсу үшін математикадан Бірыңғай мемлекеттік емтиханға жылдам және тиімді дайындық. Қосымша мәліметтер алу үшін мына сайтта орналасқан: "exe-in-mathematics.online".

Тақырып 1. Жасуша: зерттелу тарихы (3 сағат)

№1 сабақ Жасуша цитологиясына кіріспе. Ұяшық - толық жүйе. Жасушалардың зерттелу тарихы. Қазіргі цитологияның міндеттері.

№2 сабақ . Жасуша теориясының құрылуы. Жасушаларды зерттеу әдістері. Микроскопиялық техниканың эволюциясындағы параллелизм және цитологиялық зерттеулер деңгейі.

№3 сабақ . Зертханалық жұмыс № 1. Микроскоп құрылғысы және микроскопия техникасы.

Тақырып 2. Жасуша химиясы (8 сағат)

№1 сабақ Жасушадағы химиялық элементтер. Тірі заттардың химиялық құрамының ерекшеліктері. Жасушадағы және денедегі иондар. Жасушадағы химиялық қосылыстардың құрамы. Судың тірі жүйедегі рөлі.

№2 сабақ . органикалық қосылыстар. Белоктардың химиясы. Белоктар – коллоидтар, белоктар – амфотерлік электролиттер, белоктар – гидрофильді қосылыстар.

Зертханалық жұмыс №2.«Белок-ферменттердің биокаталитикалық қызметінің дәлелі».

№3 сабақ . Маңызды аминқышқылдары. Тағамда белоктардың болмауы және ақуыз алмасуының бұзылуы кезіндегі патологиялық құбылыстар.

№4 сабақ . №3 зертханалық жұмыс.«Биологиялық объектілердегі белоктарды анықтау».

№5 сабақ . Көмірсулар жер бетіндегі ең көп таралған органикалық заттар. Көмірсулардың құрылымы мен арасындағы байланыс биологиялық функциялар. Денедегі көмірсулар алмасуының бұзылуына байланысты патологиялар: қалыпты және патологиялық жағдайларда қандағы қант деңгейі, гипер- және гипогликемия, қант диабеті.

№6 сабақ . Зертханалық жұмыс №4.«Биологиялық объектілердегі көмірсуларды анықтау».

№7 сабақ . Липидтер. Жасуша сияқты биологиялық жүйенің белгілі бір автономиясының пайда болуындағы липидтердің рөлі.

Зертханалық жұмыс №5.«Биологиялық объектілердегі липидтерді анықтау».

№8 сабақ . Нуклеин қышқылдары. Уотсон мен Крик моделі.

Зертханалық жұмыс №6.«Көкбауыр (бауыр) ұлпасынан дезоксинуклеопротеинді бөліп алу. Сапалық реакцияДНҚ бойынша.

Тақырып 3. Жасуша құрылысының жалпы жоспары (10 сағат)

№1 сабақ . Мембрана. Жасуша мембранасының құрылымының қазіргі моделі. Жасуша қабырғасы, гликокаликс.

№2 сабақ . Цитоскелет, оның құрамдас бөліктері және әртүрлі типтегі жасушалардағы қызметі.

№3 сабақ . мембраналық тасымалдау.

№4 сабақ . Эндоцитоз және мембраналық рецепторлардың қызметі.

№5–6 сабақтар . Мембраналық жасуша органоидтары.

№7-8 сабақтар мембраналық емес жасуша органеллалары. Прокариоттар мен эукариоттар. Жануарлар мен өсімдіктердің эукариоттық жасушасы.

Зертханалық жұмыс №7.Прокариоттар мен эукариоттардың құрылыс ерекшеліктері.

№9 сабақ . Зертханалық жұмыс №8.«Жасуша қабықшасының физиологиялық қасиеттері».

№10 сабақ . Семинар. Мембранологияның даму перспективалары.

Тақырып 4. Зат алмасу (6 сағат)

№1 сабақ . Жасушаның энергия көздері. Гетеротрофтар және автотрофтар.

№2 сабақ . Митохондриялар жасушаның қуат көзі болып табылады. АТФ биосинтезінің схемасы.

№3 сабақ . Фотосинтез механизмі. Хемосинтез.

№4 сабақ . Белоктардың биосинтезі. Гендік құрылым. Транскрипция.

№5 сабақ . Рибосомалар. Прокариоттар мен эукариоттардағы рибосомалардың түрлері мен құрылымы.

№6 сабақ . Хабар тарату. транскрипция мен аударманы реттеу. эпигенетикалық факторлар.

Тақырып 5. Ядролық аппарат және жасушаның көбеюі (6 сағат)

№1 сабақ . Хроматин туралы түсінік. Эукариоттық жасушаның ядросы. Кариоплазма.

№2 сабақ . Жасушаның өмірлік циклі. жасушаның көбеюі.

№3 сабақ . Дің жасушалары туралы түсінік.

№4 сабақ . Қартаю және жасуша өлімі. Некроз және апоптоз. Қатерлі ісік.

№5 сабақ . Зертхана №9. «Пияз тамыр жасушаларындағы митоз».

№6 сабақ . Семинар.

Тақырып 6. Жасушаның эволюциясы (2 сағат)

№1-2 сабақтар . Прокариоттар мен эукариоттардың эволюциясының теориясы. «Биологиялық эволюцияның бастапқы кезеңдері» қорытынды конференциясы.

Зертханалық жұмыс №1. «Жарық микроскопының құрылғысы және микроскопия техникасы»

Жұмыс мақсаты:жарық микроскопының құрылғысы туралы білімге сүйене отырып, микроскопиялау техникасын және уақытша микропрепараттарды дайындауды меңгеру. Зертханалық жұмыстарды тіркеу ережелерімен танысу.

Жабдық:әр оқушыға микроскоп. Слайдтар мен жабындар, тамшуырлар, кесе су, мақта, сүзгі қағаз, пинцет, қайшы, дәптер, альбом. Микроскоп құрылғысының схемасы және оның бөліктері.

Прогресс

Микроскоптың негізгі бөліктерін қарастырайық: механикалық, оптикалық және жарықтандыру.

Механикалық бөлікке: штатив, зат үстелі, түтік, револьвер, макро- және микрометриялық бұрандалар кіреді.

Микроскоптың оптикалық бөлігі окуляр мен объективтермен бейнеленген. окуляр (лат. оқу- көз) түтіктің жоғарғы бөлігінде орналасқан және көзге қараған. Бұл жеңге салынған линзалар жүйесі. Окулярдың жоғарғы бетіндегі сан бойынша үлкейту коэффициентін (×7, ×10, ×15) анықтауға болады. Қажет болса, окулярды түтіктен алып тастауға және басқасына ауыстыруға болады. Түтіктің қарама-қарсы жағында айналмалы пластина немесе револьвер (лат. револьво- айналдыру), онда линзалар үшін розеткалар бар. Объектив линзалар жүйесі болып табылады, олардың үлкейтуі әртүрлі. Төмен үлкейткіш линзалар (×8), жоғары үлкейткіш линзалар (×40) және шағын объектілерді зерттеуге арналған батыру линзалары (×90) арасында ажыратылады. Микроскоптың жалпы үлкейтуі окулярдың үлкейтуінің объективтің үлкейтуіне тең.

Жарықтандыру бөлігі айнадан, конденсатордан және диафрагмадан тұрады.

Конденсатор айна мен сахна арасында орналасқан. Ол екі линзадан тұрады. Конденсаторды жылжыту үшін арнайы бұранда қолданылады. Конденсаторды түсірген кезде жарықтандыру азаяды, көтерілгенде ол артады. Диафрагма тақталарының орнын өзгерту арқылы жарықтандыруды арнайы тұтқаны пайдаланып реттеуге де болады.

Жаттығу:микроскоптың сызбасын сызыңыз және оның бөліктерін белгілеңіз.

Микроскоппен жұмыс істеу ережелері

1. Микроскопты штативпен өзіңізге қаратып, объект сатысын өзіңізден алшақ қойыңыз.

2. Төмен үлкейтетін линзаны жұмыс орнына қойыңыз.

3. Окулярға сол көзіңізбен қарап, айнаны көру аймағы ашық және біркелкі жарықтанғанша әртүрлі бағытта бұрыңыз.

4. Дайындалған үлгіні сахнаға орналастырыңыз (қақпақты жоғары қарай сырғытыңыз), ол сахнаның ашылуының ортасына орналасады.

5. Көрнекі бақылаумен (окляр арқылы емес, бүйірден қараңыз) линза үлгіден 2 мм қашықтықта болатындай етіп макро бұранданы пайдаланып түтікті баяу түсіріңіз.

6. Окулярға қарап, объектінің суреті пайда болғанша түтікшені баяу көтеріңіз.

7. Микроскоптың жоғары ұлғайту кезінде объектіні зерттеуге көшу үшін препаратты орталықтандыру қажет, яғни. нысанды көру өрісінің ортасына қойыңыз.

8. Револьверді бұра отырып, жоғары үлкейтетін линзаны жұмыс орнына жылжытыңыз.

9. Түтікшені визуалды бақылаумен препаратқа тигенше түсіріңіз.

10. Окулярға қарап, сурет пайда болғанша түтікшені баяу көтеріңіз.

11. Жақсы фокустау үшін микроскопиялық бұранданы пайдаланыңыз.

12. Препараттың эскизін салғанда окулярға сол көзбен қараңыз.

Жаттығу:зертханалық жұмыс үшін дәптерге микроскоппен жұмыс істеу ережесін қайта жазу.

Уақытша препаратты дайындау әдісі

1. Шыны сырғыманы алыңыз, оны бүйір жиектерінен ұстаңыз, үстелге қойыңыз.

2. Стаканның ортасына бір затты қойыңыз, мысалы ұзындығы 1,5 см мақта кесектері Тамшуырмен затқа бір тамшы су тамызыңыз.

3. Слайдқа жапқышты салыңыз. Артық суды сүзгі қағазымен алып тастаңыз.

4. Дайын өнімді қарастырыңыз.

5. Альбомға мақта талшықтары төмен және жоғары үлкейтулерде қалай көрінетінін салыңыз.

Қарапайымдылардың микроскопиясы

Ұзақ уақыт бойы тазаланбаған аквариумнан өсімдік бұтағымен немесе үйрек жапырағымен бірге бір тамшысын алыңыз және оны микроскоппен төмен ұлғайту арқылы қараңыз. Әдетте әртүрлі қарапайымдылар көрінеді: аяқ киім кірпікшелері, амеба - еркін тіршілік ететін және балдырларға (сувойки) бекінген. Суда болуы мүмкін көп жасушалы организмдер- ұсақ құрттар мен шаян тәрізділер (циклоптар, дафниялар). Осы дайындықты ескере отырып, сіз микроскопты қозғалатын объектілерге бағыттауға жаттыға аласыз.

Зертханалық жұмыстарды ресімдеу ережелері

Объектіні микроскопиялық зерттеудің қажетті элементі оның альбомдағы эскизі болып табылады. Мұны істеу үшін сізде 21 × 30 см альбом және қарындаштар (қарапайым және түрлі-түсті) болуы керек. Дәптер мәтіндік материалдарды жазып, диаграммаларды толтыру үшін қажет.

1. Парақтың бір жағына ғана сурет салуға болады.

2. Эскизді бастамас бұрын беттің жоғарғы жағына тақырыптың атын жазыңыз.

3. Сызба үлкен болуы керек, бөлшектер анық көрінеді.

4. Сызбада пішіндерді, жеке бөліктердің көлемі мен өлшемдерінің арақатынасын және тұтасты дұрыс көрсету керек.

Алдымен объектінің контурын (үлкен), содан кейін ішіне - бөлшектердің контурларын салу керек, содан кейін оларды анық сызу керек.

5. Нысанның барлық сызықтарын анық қайталай отырып, сурет салу. Мұны істеу үшін сіз микроскоптан көзіңізді алмайсыз, тек назарыңызды объектіден сызбаға аударуыңыз керек (мұны үйрену керек).

6. Әрбір сызба үшін бөлшектердің белгілеуін беру керек. Барлық жазулар бір-біріне параллель болуы керек. Көрсеткілер нысанның бөлек бөліктеріне қойылады, әрқайсысына қарсы нысан бөлігінің атауы жазылады.

Зертханалық жұмыс No2. «Фермент белоктарының биокаталитикалық қызметін дәлелдеу»

Жұмыс мақсаты:белок-ферменттердің каталитикалық әсерін дәлелдеу, физиологиялық жағдайда олардың жоғары ерекшелігін, оптималды белсенділігін көрсету.

Жабдық:пробиркалар, 1 мл тамшуырлар, су моншасы, термостат бар сөре; 1% крахмал ерітіндісі, 1% калий йодидіндегі йод ерітіндісі, 5% мыс сульфатының ерітіндісі, 10% натрий гидроксиді ерітіндісі, 2% сахароза ерітіндісі, 0,2% тұз қышқылының ерітіндісі, 5 рет сумен сұйылтылған сілекей ерітіндісі (1 көлемге сілекей 4 қосыңыз. су көлемі).

Прогресс

1. Крахмалдың ферментативті гидролизі

Сілекей амилазасы крахмалды оның құрамдас бөліктеріне (мальтоза, глюкоза) гидролиздейтін фермент ретінде әрекет етеді. Тәжірибе нәтижелері түсті реакциялар арқылы бағаланады - йодпен және Троммер реакциясы (глюкозаның сапалық реакциясы). Гидролизденбеген крахмал йодпен көк түс береді және теріс Троммер реакциясын береді. Крахмал гидролиз өнімдері йодпен әрекеттеспейді, бірақ Троммер реакциясында түс береді.

Көлемді тамшылармен өлшеуге болады: 1 тамшы шамамен 0,2 мл.

1. Екі пробирканы (No1 және No2) алып, әрқайсысына 10 тамшыдан 1% крахмал ерітіндісін құйыңыз.

2. No1 пробиркаға 4 тамшы су (бақылау) құйыңыз, ішіндегісін мұқият араластырыңыз және пробирканы су моншасына немесе 37°С термостатқа 20 мин.

3. 5 минуттан кейін №2 пробиркаға 4 тамшы сұйылтылған сілекей ерітіндісін құйыңыз, сонымен қатар термостатқа 20 минут қояды,

4. No1 пробиркадан термостатқа әсер еткеннен кейін 4 тамшыдан 2 түрлі пробиркаға құйыңыз.

5. Пробиркалардың біріне 1 тамшы йодтың калий йодидіндегі 1% ерітіндісін, екіншісіне 1 тамшы 5% мыс сульфатының ерітіндісін және 4 тамшы 10% натрий гидроксиді ерітіндісін құйып, осы пробирканы ақырын қайнатыңыз.

6. №2 түтіктің мазмұнымен бірдей қайталаңыз.

Су болған кезде крахмал гидролизі болмайды, ал йодпен реакцияда крахмалдың көк түсі пайда болуы керек, ал Троммер реакциясында ерітінді қалуы керек. көк түс. Сілекей амилазасы крахмалды глюкозаға дейін гидролиздейді: йодпен реакция болмайды, ал Троммер реакциясында бояу алдымен сарыға (CuOH түзілуі), содан кейін кірпіш қызылға (Cu (OH) 2 түзілуі) айналады.

2. Ферменттердің әсер ету ерекшелігі

Әрбір фермент тек бір затқа немесе ұқсас субстраттар тобына әсер етеді. Бұл фермент құрылымы (оның белсенді орталығы) мен субстрат құрылымы арасындағы сәйкестікке байланысты. Мысалы, амилаза тек крахмалға әсер етеді, ал сахараза тек сахарозаға әсер етеді.

1. Сахараза ерітіндісін дайындау. 10 г жаңа піскен немесе 3 г құрғақ наубайхана ашытқысын алып, 6 мл дистилденген сумен фарфор ерітіндісінде ұнтақтайды, 20 мл суды қосып, мақтадан сүзеді (тоңазытқышта сақтау).

2. Амилаза ерітіндісін дайындау. 50 мл тазартылған суды өлшеп, ауызды 2-4 дозада 3-5 минут бойы шайыңыз. Жиналған сұйықтық мақтадан сүзіледі және амилаза ерітіндісі ретінде пайдаланылады.

3. 4 түтік алыңыз. No1 және No2 пробиркаларға 10 тамшы 1% крахмал ерітіндісін тамызыңыз. No3 және No4 пробиркаларға 10 тамшы 2% сахароза ерітіндісін тамызыңыз. No1 және No3 пробиркаларға амилаза ерітіндісінің 5 тамшысын тамызыңыз. No2 және No4 пробиркаларға 5 тамшы сахараза ерітіндісін тамызыңыз. Араластырыңыз және термостатта 38-40 ° C температурада 15 минут ұстаңыз.

Барлық төрт пробиркалардың мазмұнымен йодпен және Троммермен реакцияларды жүргізіңіз. Кестені толтырыңыз.

Кесте. Ферменттердің әсер ету ерекшелігін анықтау

Қорытындыда ферменттердің әсері қандай пробиркада және қандай жағдайда және неліктен табылғанын атап өту керек.

3. Орта рН-ның фермент белсенділігіне әсері

Әрбір фермент үшін оның максималды белсенділігін көрсететін орта реакциясының белгілі бір мәні бар. Ортаның рН өзгеруі фермент белсенділігінің төмендеуін немесе толық тежелуін тудырады.

8 пробиркаға 1 мл дистилденген су құйыңыз. No1 пробиркаға 1 мл 0,2% тұз қышқылы ерітіндісін құйыңыз, араластырыңыз. No 1 пробиркадан 1 мл қоспаны алып, No 2 пробиркаға құйыңыз, араластырыңыз, 1 мл № 3 пробиркаға құйыңыз және т.б. No8 пробиркадан 1 мл алып тастаңыз. Біз әртүрлі рН мәндері бар ортаны аламыз. рН мәндерін рН метр немесе әмбебап индикатор қағазымен тексеруге болады.

Әрбір пробиркаға 2 мл 1% крахмал ерітіндісін және 1 мл амилаза ерітіндісін қосыңыз (жоғарыдан қараңыз). Түтіктерді сілкіп, 37 градусқа термостатқа салыңыз ° 15 минуттан бастап.

Салқындағаннан кейін барлық пробиркаларға йодтың калий йодидіндегі 1% ерітіндісінің бір тамшысын қосады. Толық гидролиз № 5 және № 6 пробиркаларда болады, онда ерітінді ортасының рН 6,8–7,2 диапазонында болады, яғни. амилазаның әрекеті үшін оңтайлы жағдайларда.

Зертханалық жұмыс No3. «Биологиялық объектілердегі белоктарды анықтау»

Жұмыс мақсаты:биологиялық объектілерде белоктардың болуын дәлелдеу.

Жабдық:пробиркалары, тамшуырлары, су моншасы, тамызғышы бар сөре; жұмыртқаның ақ ерітіндісі; 10% NaOH ерітіндісі, 1% мыс сульфаты ерітіндісі, 0,5% су ерітіндісінинидрин; азот қышқылы (концентрлі).

Прогресс

1. Пептидтік байланыстарды анықтауға арналған биурет реакциясы.

Әдіс қабілетке негізделген пептидтік байланыссілтілі ортада мыс сульфатымен түрлі-түсті күрделі қосылыстар түзеді.

Пробиркаға 5 тамшы жұмыртқа ақының 10% ерітіндісін (ақуызды дәке арқылы сүзеді, содан кейін дистилденген сумен 1:10 сұйылтады), үш тамшы 10% натрий гидроксиді ерітіндісін және 1 тамшы 1% қосыңыз. мыс сульфатының ерітіндісі және араластырыңыз.

Түтіктің мазмұны көк-күлгін түске ие болады.

2. Нингидрин реакциясы.

Белоктар, полипептидтер және бос аминқышқылдары нингидринмен көк немесе күлгін түс береді.

Пробиркаға 5 тамшы 10% жұмыртқаның ақ ерітіндісін құйып, 5 тамшы 0,5% судағы нингидрин ерітіндісін қосып, қыздырады. 2-3 минуттан кейін қызғылт немесе көк-күлгін түс пайда болады.

3. Ксантопротеиндік реакция (гр. ксантос- сары). Осы реакцияның көмегімен белок құрамында бензол сақиналары бар аминқышқылдары (триптофан, тирозин және т.б.) анықталады.

Пробиркаға 5 тамшы 10% жұмыртқаның ақ ерітіндісін құйып, 3 тамшы концентрлі азот қышқылын (абайлап) қосып, қыздырады. Салқындағаннан кейін пробиркаға қызғылт сары түс пайда болғанша 5-10 тамшы 10% натрий гидроксиді ерітіндісін қосады (бұл циклдік нитроқосылыстардың натрий тұзының түзілуімен байланысты).

Өсімдік жасушаларындағы кристалдар

Зертханалық жұмыс No 4. «Биологиялық объектілердегі көмірсуларды анықтау»

Жұмыс мақсаты:биологиялық объектілерде көмірсулардың болуын дәлелдеу.

Жабдық:пробиркалары бар сөре; тамшуырлар, су ваннасы; 1% крахмал ерітіндісі, 1% сахароза ерітіндісі, 1% фруктоза ерітіндісі, 1% йод ерітіндісі (калий йодидінің ерітіндісінде); нафтолдың 1% спирт ерітіндісі, тимолдың 1% спирт ерітіндісі; күкірт қышқылы(концентрленген); Селиванов реактиві (100 мл 20% тұз қышқылында 0,5 г резорцин).

Прогресс

1. Крахмалды анықтау.

Пробиркаға 10 тамшы 1% крахмал ерітіндісін және бір тамшы йодтың калий йодидіндегі 1% ерітіндісін қосады. Түтіктің мазмұны көк-күлгін түске ие болады.

2. Көмірсуларды анықтау.

Нафтолмен немесе тимолмен реакцияны қолдана отырып, күрделі қосылыстардағы көмірсулар немесе көмірсулар компоненттері аз мөлшерде анықталады.

Екі пробиркаға 10 тамшы 1% сахароза ерітіндісін тамызыңыз. Бір пробиркаға 3 тамшы 1% спиртті нафтол ерітіндісін тамызыңыз. Басқа пробиркаға – 3 тамшы тимолдың 1% спирт ерітіндісі. Екеуіне де (мұқият) 0,5 мл концентрлі күкірт қышқылын құйып, нафтолы бар пробиркадағы күлгін түсті, ал тимолы бар пробиркадағы қызыл түсті екі сұйықтықтың шекарасында бақылаңыз.

3. Фруктозаны анықтау (Селиванов реакциясы).

Фруктоза, тұз қышқылымен және резорцинмен қыздырғанда, шие қызыл түс береді.

Пробиркаға 10 тамшы Селиванов реактивін, 2 тамшы 1% фруктоза ерітіндісін құйып, ақырын қыздырыңыз. Қызыл түс байқалады.

Зертханалық жұмыс No5. «Биологиялық объектілердегі липидтерді анықтау»

Жұмыс мақсаты:биологиялық объектілерде липидтердің болуын дәлелдеу.

Жабдық:пробиркалар, су моншасы, пипетка, шыны шыныаяқтар, таяқшалар, дәке салынған сөре; жұмыртқаның сарысы, хлороформдағы 1% холестерин ерітіндісі; концентрлі күкірт қышқылы, ацетон.

Прогресс

1. Лецитинді анықтау.

Лецитин фосфолипидтер тобына жатады, жасуша мембраналарының бөлігі болып табылады және ми тінінің негізгі бөлігін құрайды. Лецитин суда және ацетонда ерімейді, бірақ этил спиртінде, эфирде және хлороформда оңай ериді.

Жұмыртқаның сарысының бір бөлігін стақанға салыңыз. Таяқшамен араластыра отырып, ыстық этил спиртін тамшылатып құйыңыз (бүтін сарыуызға 80 мл мөлшерінде). Алкоголь тек су моншасында қыздырылады! Ерітінді салқындаған кезде оны құрғақ колбаға сүзіңіз. Фильтрат мөлдір болуы керек. Оны дереу пайдалану керек.

Құрғақ пробиркаға 10 тамшы ацетон тамызып, тамшылатып лецитиннің спирттік ерітіндісін қосады. Ақ түсті тұнба түседі.

2. Холестеринді анықтау.

Холестерин - бұл майға ұқсас зат үлкен мән. Көптеген мүшелер мен тіндердің мембраналарына кіреді, өт қышқылдарының, D витаминінің, жыныстық гормондардың, бүйрек үсті безінің қыртысының гормондарының прекурсоры болып табылады. Салковский реакциясы концентрлі күкірт қышқылының әсерінен холестериннің қызыл түсті холестериннің түзілуімен сусыздануына негізделген.

Құрғақ пробиркаға 15-20 тамшы 1% хлороформды холестерин ерітіндісін құйып, (абайлап) ыдыстың қабырғасына 0,5 мл концентрлі күкірт қышқылын қосады. Сұйықтықтардың шекарасында қызыл сақина пайда болады.

Зертханалық жұмыс No6. «Көкбауыр (бауыр) ұлпасынан дезоксинуклеопротеинді бөліп алу. ДНҚ-ға сапалық реакция

Жұмыс мақсаты:дәлелде нуклеин қышқылдарыкөп мөлшерде ядроларға бай тіндерде (көкбауыр, тимус, бауыр және т.б.) ақуыздармен қосылыстар (дезоксинуклеопротеидтер - DNP) түрінде болады.

Жабдық:пробиркалар, ерітінділер, әйнек ұнтағы немесе жуылған құм, кристаллизатор, 50 мл және 300 мл өлшеуіш цилиндрлер, 1 мл тамшуырлар, ойық ағаш таяқшалар, су ваннасы, сүзгі дәкелері бар стенд; 5% натрий хлоридінің ерітіндісі (құрамында 0,04% үш негізді фосфат бар), 0,4% натрий гидроксиді ерітіндісі; дифениламинді реагент; көкбауыр (бауыр) жаңа немесе мұздатылған; Ашытқы РНҚ, жаңадан дайындалған 0,1% ерітінді.

Прогресс

1. Көкбауыр (бауыр) ұлпасынан дезоксинуклеопротеинді (ДНП) бөліп алу.

Әдіс DNP жоғары иондық күші бар тұз ерітінділерінде еріп, олардың концентрациясы төмендеген кезде тұнбаға түсу қабілетіне негізделген.

Шыны ұнтағының аз мөлшері бар ерітіндіде 12-15 минут ішінде 10-15 мл (барлығы шамамен 40 мл ерітінді жұмсалады) натрий хлориді ерітіндісін біртіндеп қосып, 2-3 г ұлпаны мұқият ұнтақтаңыз. .

Алынған тұтқыр ерітінді екі қабат дәке арқылы кристаллизаторға сүзіледі. Цилиндрмен тазартылған судың көлемін алты рет (сүзіндіге қатысты) өлшеп, ағаш таяқшамен баяу араластыра отырып, фильтратқа құйыңыз. Алынған DNP жіптері таяқшаға оралады, содан кейін оларды әрі қарай пайдалану үшін пробиркаға беруге болады.

2. ДНҚ-ға сапалық реакция.

Әдіс дезоксирибонуклеопротеидтердің ДНҚ құрамына кіретін дезоксирибозаның мұздық сірке және концентрлі күкірт қышқылдарының қоспасы бар ортада қыздырғанда дифениламинмен көк түсті қосылыстар түзу қабілетіне негізделген. Рибоза РНҚ-мен ұқсас реагент жасыл түс береді.

Дифениламин реагентін дайындау: 1 г дифениламинді 100 мл мұзды сірке қышқылында ерітеді, ерітіндіге 2,75 мл концентрлі күкірт қышқылын қосады.

DNP тұнбасының 1/4 бөлігіне 1 мл 0,4% натрий гидроксиді ерітіндісін қосыңыз (ерігенше). 0,5 мл дифениламин реагентін қосыңыз. Түтіктің мазмұнын араластырыңыз және 15-20 минут қайнаған су ваннасына салыңыз. Түсіне назар аударыңыз.

Зертханалық жұмыс No7. «Прокариоттық және эукариоттық жасушалардың құрылыс ерекшеліктері»

Жұмыс мақсаты:бактериялардың (прокариоттардың), өсімдіктер мен жануарлардың (эукариоттардың) жасушаларын зерттеуге сүйене отырып, тірі формалардың ұйымдасу бірлігінің көрсеткіші ретінде бактериялардың, жануарлар мен өсімдіктердің құрылысындағы негізгі ұқсастықтарды ашу.

Жабдық:микроскоп; шыны слайдтар мен жабындар; тамшуырлар, стакан су, пинцет, скальпель, йод ерітіндісі, сулы сия ерітіндісі; фуксин, метилен көк ерітіндісі, ет бөліктері, балық немесе жұмыртқаның ақтығы, пияз; бактерия, өсімдік және жануарлар жасушаларының құрылымының кестесі.

Прогресс

1. Әртүрлі өнімдерден инфузияны алдын ала дайындаңыз: ет, балық, жұмыртқа ақуызы.

Материалдың аз мөлшерін ұнтақтап, колбаға салыңыз, скальпельдің ұшына бор қосыңыз. Көлемнің 2/3 бөлігіне дейін суды толтырыңыз. Инфузиясы бар колбаны жылы (қараңғы жерде) 3-5 күн ұстаңыз. Осы уақыт ішінде ортада көптеген әртүрлі бактериялар жиналады.

2. Инфузияның бір тамшысын шыны слайдқа салыңыз. Үлгіні ×40 объективінің көмегімен қарастырыңыз, бірақ сіз де ×90 қолданып көруге болады (уақытша дайындық алдыңғы жұмыста сипатталған ережелерге сәйкес дайындалған).

3. Бір тамшы тушь қосыңыз. Жалпы фонында бактерия жасушалары боялмаған.

4. Бактерия жасушаларының сызбасын салыңыз.

5. Уақытша өсімдік жасушасының препаратын дайындаңыз. Боялмаған жасушалардағы ядролар көрінбейді.

Майлы қабыршақты пияздың бір бөлігінен бөліңіз. Ішкі жағында жұқа пленка бар, оны алып тастау және кесіп тастау керек. Пленка бөлігін шыны слайдқа салыңыз, пипеткамен йод ерітіндісін алыңыз, пленкаға түсіріңіз, жабынмен жабыңыз.

Элодея жапырағының препаратын дайындауға болады, онда хлоропластар - жасыл пластидтер көрінеді.

6. Үлгіні төмен үлкейтуде тексеріңіз. Жасушалардағы үлкен дөңгелек ядролар йодпен сары түске боялған.

7. Микроскопты жоғары үлкейтуге жылжытып, жасуша қабықшасын табыңыз. Ядрода 1-2 ядрошық көрінеді, кейде цитоплазманың түйіршікті құрылымы көрінеді. Жасушалар цитоплазмасындағы боялмаған қуыстар – вакуольдер.

8. Бірнеше ұяшықтарды салыңыз. Белгілеңіз: қабық, цитоплазма, ядро, вакуольдер (көрінетін болса).

9. Дайын препаратта жануарлар жасушаларын қарастыру, сурет салу. Фигураны белгілеу керек: мембрана, цитоплазма, ядро.

10. Бірлескен пікірталас жүргізу. Жасуша теориясының қандай ережелерін орындалған жұмыстың нәтижелерімен растауға болады?

Зертханалық жұмыс No8. «Жасуша қабықшасының физиологиялық қасиеттері»

Жұмыс мақсаты:жасуша мембранасының селективті өткізгіштігі бар екенін көрсету, фагоцитоз және пиноцитоз процесінде мембрананың рөлін көрсету, сонымен қатар жасуша плазмолизімен - протопласты (жасуша құрамын) жасуша қабырғаларынан бөлу процесімен танысу.

Жабдық:микроскоптар, қабықшалар мен диапозитивтер, скальпельдер, кесетін инелер, сүзгі қағазы, тамшуырлар, сия; кірпікшелілер немесе амебалар дақылы, қоректік ортадағы ұлпалар дақылы, элодея жапырақтарының бөліктері; ерітінділер: калий хлориді, кальций хлориді, магний хлориді,
2% альбумин ерітіндісі, 10% натрий хлориді ерітіндісі; тазартылған су.

Прогресс

1. Инфузориялар, амебалар немесе мәдени тіндердің бөліктері натрий немесе калий хлоридінің 10% ерітіндісіне салынады. Микроскопқа слайд дайындаңыз. Жасушалардың әжімдерін байқауға болады, бұл жасуша қабырғасының өткізгіштігін көрсетеді. Бұл жағдайда жасушадағы су қоршаған ортаға шығарылады.

2. Жасушаларды дистилденген су тамшысына ауыстырыңыз немесе сүзгі қағазымен қабық астынан ерітіндіні тартып, оны дистилденген сумен ауыстырыңыз. Жасушалар қалай ісінетінін қадағалаңыз, өйткені. оларға су кіреді.

3. Инфузорияларды немесе өсірілген ұлпалардың бөліктерін кальций хлоридінің немесе төмен концентрациядағы магний хлоридінің ерітіндісіне салыңыз. Кірпікшелілер мен өсірілген жасушалар тіршілігін жалғастырады. Кальций мен магний иондары жасуша мембранасының өткізгіштігін төмендетеді. Қабық арқылы судың қозғалысы жоқ.

4. Амебаны 2% альбумин ерітіндісінің (тауық жұмыртқасының ақуызы) тамшысына салыңыз. Микроскопқа слайд дайындаңыз. Біраз уақыттан кейін амеба бетінде көпіршіктер, шығыңқылар, түтікшелер пайда болады. Амебаның беті «қайнап» жатқан сияқты. Бұл мембрана бетіне жақын сұйықтықтың қарқынды қозғалысымен бірге жүреді. Сұйықтық тамшылары цитоплазманың шығыңқы жерлерімен қоршалған, кейін олар жабылады. Пиноцитарлы везикулалар кейде кенеттен пайда болады. Бұл сұйық тамшылардың онда еріген заттармен бірге тез ұсталатынын көрсетеді. Пиноцитоз жасуша қабырғасының беттік керілуін төмендететін заттардың әсерінен болады. Мысалы, аминқышқылдары, кейбір тұздар.

Амебалар орналасқан сұйықтық тамшысына кішкене ұшаны енгізіңіз. Препаратты дайындаңыз. Біраз уақыттан кейін амебалар псевдоподияларды (псевдоподиялар) бөліп, ұшаның дәндеріне қарай баяу қозғала бастайды. Ұша дәндері псевдоподиялардың бетіне бекітіліп, олармен қоршалып, біраз уақыттан кейін цитоплазмаға батырылады. Микроскоппен қарағанда амебадағы фагоцитоз құбылысы байқалады.

Мұғалімге арналған әдебиет

1. Уэльс У., Шторч Ф.Цитологияға кіріспе. Оның аудармасы. – М.: Мир, 1986 ж.
2. Заварзин А.А. және т.б.Жасушаның биологиясы. - Санкт-Петербург: Петербург мемлекеттік университетінің баспасы, 1992 ж.
3. Свенсон К., Вебстер П.– М.: Мир, 1982 ж.
4. Қозы М.Қартаю биологиясы. – М.: Мир, 1980 ж.
5. Маркосян А.А.Физиология. - М.: Медицина, 1968 ж.
6. Либерман Е.А.
7. Ермолаев М.В.Биологиялық химия. – М.: Медицина, 1984 ж.
8.Рувинский А.О.Жалпы биология. – М.: Ағарту, 1993 ж.

Оқушыларға арналған әдебиет

1. Грин Н., Стоут В., Тейлор Д.Биология. 3 томда – М .: Мир, 1993 ж.
2. ДеДюв К.Тірі жасуша әлеміне саяхат. – М.: Мир, 1982 ж.
3. Либерман Е.А.Тірі жасуша. – М.: Мир, 1987 ж.
4. Кемп П, Армс К.Биологияға кіріспе. – М.: Мир, 1988 ж.

Жұмыс мақсаты:жасуша мембранасының селективті өткізгіштігі бар екенін көрсетеді. Фагоцитоз және пиноцитоз процесіндегі мембрананың рөлін көрсетіңіз.

Жабдық:микроскоптар, қабықшалар мен диапозитивтер, скальпельдер, кесетін инелер, су мен ерітінділерге арналған шыныаяқтар, сүзгі қағазы, тамшуырлар, сия. Кірпікшелілер, амебалар, элодея жапырағы дақылдары. NaCl немесе KCl ерітінділері, CaCl немесе MgCl ерітінділері, 2% альбумин ерітіндісі, 10% NaCl ерітіндісі, тазартылған су.

Барысы:

1. Кірпікшелерді NaCl немесе KCl әлсіз ерітіндісіне салыңыз. Микроскоптың слайдын дайындаңыз. Жасуша қабырғасының өткізгіштігін көрсететін жасушалардың әжімдерін байқауға болады. Бұл жағдайда жасушадағы су қоршаған ортаға шығарылады. Жасушаларды бір тамшы дистилденген суға ауыстырыңыз немесе сүзгі қағазымен қабық астынан ерітіндіні тартып, оны тазартылған сумен ауыстырыңыз. Жасушалардың ісінуін бақылаңыз, өйткені оларға су кіреді.

Кірпікшікті төмен концентрациялы CaCl немесе MgCl ерітіндісіне салыңыз (алдыңғы ерітіндімен бірдей). Кірпікшелілер тіршілігін жалғастырады, деформациялар байқалмайды. Ca және Mg иондары Na және K иондарынан айырмашылығы жасуша мембранасының өткізгіштігін төмендетеді.Мембрана арқылы су қозғалысы болмайды.

2. Амебаны 2% альбумин (тауық жұмыртқасының ақ) тамшысына салыңыз. Микроскоптың слайдын дайындаңыз. Біраз уақыттан кейін амеба бетінде көпіршіктер, шығыңқылар, түтікшелер пайда бола бастайды. Амебаның беті «қайнап» жатқан сияқты. Бұл мембрана бетіне жақын сұйықтықтың қарқынды қозғалысымен бірге жүреді. Сұйық көпіршіктер цитоплазманың шығыңқы жерлерімен қоршалған. олар кейін жабылады. Пиноцитарлы везикулалар кейде кенеттен пайда болады, бұл сұйықтық тамшысын онда еритін затпен бірге тез басып алуды көрсетеді.

Амебаны қант ерітіндісіне салыңыз. Пиноцитоз жоқ. Пиноцитозды аминқышқылдары, кейбір тұздар сияқты жасуша мембранасының беттік керілуін төмендететін заттар ғана тудырады. Амебалар орналасқан сұйықтық тамшысына аздап майдалап ұнтақталған ұшаны енгізіңіз. Микроскопқа арналған препаратты дайындаңыз. Біраз уақыттан кейін амебалар псевдоподияларды шығарып, ұшаның дәндеріне қарай баяу қозғала бастайды. Ұша дәндері псевдоподиялардың бетіне бекітіледі, содан кейін олармен баяу қоршалады және біраз уақыттан кейін цитоплазмаға батырылады. Микроскоппен амебадағы фагоцитоз құбылысын бақылаңыз.

3. Элодея жасушаларының цитоплазмасында көптеген дөңгелек-сопақша жасыл денелер көрінеді - бұл хлоропласттар. Жапырақтың орталық венасына жақын орналасқан жасушаларды зерттеңіз. Олар қабырғалар бойымен цитоплазма мен пластидтердің қозғалысын анықтай алады. Қозғалыс айтарлықтай байқалмаса, препаратты электр шамының астында қыздырыңыз.

4. Слайдтарда көргендердің барлығын сызыңыз. Көрген процестерді топтарда талқылаңыз, түсіндіруге тырысыңыз.

Кіріспе 2

1.Жасуша қабықшасының құрылысы туралы негізгі мәліметтер 3

2. Жалпы көріністерөткізгіштігі туралы 4

3. Молекулалардың мембрана арқылы тасымалдануы 4

3.1. Диффузия 5

3.2 Фик теңдеуі 6

3.3 Пассивті тасымалдау 7

3.3.1 Жеңілдетілген және қарапайым диффузияның айырмашылығы 8

4. Дарси заңы 8

5. Белсенді тасымалдау 9

6. Иондық арналардың құрылысы мен қызметі 11

Қорытынды 15

Әдебиеттер 17

КІРІСПЕ

Мембраналық тасымалдау – заттардың жасуша мембранасы арқылы жасуша ішіне немесе одан тыс тасымалдануы, әртүрлі механизмдер арқылы жүзеге асырылады – қарапайым диффузия, жеңілдетілген диффузия және белсенді тасымалдау.

Биологиялық мембрананың ең маңызды қасиеті – оның жасуша ішіне және одан әр түрлі заттарды өткізу қабілеті. Бұл өзін-өзі реттеу және техникалық қызмет көрсету үшін үлкен маңызға ие тұрақты персоналжасушалар. Жасуша мембранасының бұл қызметі селективті өткізгіштікке байланысты орындалады, яғни. кейбір заттарды өткізіп, басқаларын өткізбеу қабілеті. Липидтердің қос қабаты арқылы өтудің ең оңай жолы - молекулалық салмағы аз (оттегі, азот, бензол) полярлы емес молекулалар. Көмірқышқыл газы, азот оксиді, су және мочевина сияқты шағын полярлы молекулалар липидтердің қос қабаты арқылы тез енеді. Этанол мен глицерин, сондай-ақ стероидтар мен қалқанша безінің гормондары липидті қос қабат арқылы айтарлықтай жылдамдықпен өтеді. Үлкен полярлы молекулалар үшін (глюкоза, аминқышқылдары), сондай-ақ иондар үшін липидті қос қабат іс жүзінде өткізбейді, өйткені оның ішкі бөлігі гидрофобты. Сонымен, су үшін өткізгіштік коэффициенті (см/с) шамамен 10-2, глицерин үшін - 10-5, глюкоза үшін - 10-7, ал бір валентті иондар үшін - 10-10-нан төмен.

Үлкен полярлы молекулалар мен иондардың тасымалдануы арналық ақуыздар немесе тасымалдаушы белоктар есебінен жүреді. Сонымен, жасуша мембраналарында натрий, калий және хлор иондарының арналары, көптеген жасушалардың мембраналарында аквапориндердің су арналары, сондай-ақ глюкозаның тасымалдаушы ақуыздары, аминқышқылдарының әртүрлі топтары және көптеген иондар бар. Белсенді және пассивті тасымалдау.

Мембраналар жасушаның құрылымын құрайды және оның қызметін атқарады. Жасушалық және жасушаішілік мембраналардың функцияларын бұзу жасушаның қайтымсыз зақымдалуының негізінде жатыр және нәтижесінде жүрек-тамыр, жүйке және эндокриндік жүйелердің ауыр ауруларының дамуы.

1. Жасуша мембранасының құрылысы туралы негізгі мәліметтер.

Жасуша мембраналарына плазмолемма, кариолемма, митохондриялық мембраналар, ЭПС, Гольджи аппараты, лизосомалар, пероксисомалар жатады. Барлық жасуша мембраналарының ортақ ерекшелігі - олар липопротеидтік сипаттағы жұқа (6-10 нм) қабаттар (белоктармен біріктірілген липидтер). Жасуша мембраналарының негізгі химиялық құрамдастары липидтер (40%) және белоктар (60%); сонымен қатар көптеген мембраналарда көмірсулар (5-10%) табылды.

Плазмалық мембрана әрбір жасушаны қоршап, оның мөлшерін анықтайды және жасушаның мазмұны мен сыртқы орта арасындағы айырмашылықты сақтайды. Мембрана жоғары селективті сүзгі қызметін атқарады және заттардың белсенді тасымалдануына, яғни жасушаға енуіне жауап береді. қоректік заттаржәне зиянды қалдықтарды жою. Ақырында, мембрана жасушаның сыртқы өзгерістерге жауап беруіне мүмкіндік беретін сыртқы сигналдарды қабылдауға жауап береді. Барлық биологиялық мембраналар ковалентті емес өзара әрекеттесу арқылы біріктірілген липидтер мен ақуыз молекулаларының ансамбльдері болып табылады.

Кез келген молекулалық мембрананың негізін қос қабатты құрайтын липидті молекулалар құрайды. Липидтер - үлкен топ органикалық заттарсуда нашар ерігіштігі (гидрофобтылығы) және органикалық еріткіштер мен майларда жақсы ерігіштігі (липофильділігі). Әртүрлі мембраналардағы липидтердің құрамы бірдей емес. Мысалы, мембраналарға қарағанда плазмалық мембрана эндоплазмалық ретикулумал митохондриялар холестеринмен байытылған. Жасуша мембраналарында кездесетін липидтердің тән өкілдері фосфолипидтер (глицерофосфатидтер), сфингомиелиндер және стероидты липидтерден алынған холестерин болып табылады.

Липидтердің ерекшелігі олардың молекулаларының функционалдық жағынан әртүрлі екі бөлікке бөлінуі болып табылады: май қышқылдарынан тұратын гидрофобты полярлы емес, зарядты тасымалдамайтын («құйрықтар») және гидрофильді, зарядталған полярлы «бастар». Бұл липидтердің қалыңдығы 5-7 нм болатын екі қабатты (билипидті) мембраналық құрылымдарды өздігінен түзу қабілетін анықтайды.

Мұны растайтын алғашқы тәжірибелер 1925 жылы жүргізілді.

Екі қабатты түзілу липидті молекулалардың ерекше қасиеті болып табылады және тіпті жасушадан тыс жерде де жүзеге асады. Екіқабаттың ең маңызды қасиеттері: өздігінен құрастыру мүмкіндігі - аққыштық - ассиметрия.

2. Өткізгіштік туралы жалпы түсініктер.

өткізу қабілетін көрсететін мембраналар, тамыр қабырғалары және эпителий жасушаларының сипаттамалары химиялық заттар; белсенді (заттардың белсенді тасымалдануы) және пассивті P. (фагоцитоз) деп ажыратады Және пиноцитоз ); пассивті және (кейбір жағдайларда) белсенді Р.(үлкен молекулалар) мембраналық саңылаулармен қамтамасыз етіледі;Төмен молекулалық заттар үшін (мысалы, иондар) P. тасымалдаушы молекулалардың қатысуымен арнайы мембраналық құрылымдармен қамтамасыз етіледі.

3. Молекулалардың мембрана арқылы тасымалдануы.

Липидті қабаттың ішкі бөлігі гидрофобты болғандықтан, ол көптеген полярлы молекулалар үшін іс жүзінде өтпейтін тосқауыл жасайды. Бұл тосқауылдың болуына байланысты жасушалардың мазмұнының ағып кетуіне жол берілмейді, алайда, осыған байланысты жасуша мембрана арқылы суда еритін заттарды тасымалдау үшін арнайы механизмдер жасауға мәжбүр болды. Суда еритін шағын молекулалардың тасымалдануы арнайы тасымалдаушы ақуыздардың көмегімен жүзеге асырылады. Бұл арнайы трансмембраналық ақуыздар, олардың әрқайсысы белгілі бір молекулаларды немесе өзара байланысты молекулалар топтарының тасымалдануына жауап береді.

Жасушаларда макромолекулалардың (белоктардың) және тіпті үлкен бөлшектердің мембрана арқылы өту механизмдері де бар. Жасушаның макромолекулаларды сіңіру процесі эндоцитоз деп аталады. Жалпы алғанда, оның пайда болу механизмі келесідей: плазмалық мембрананың жергілікті жерлері инвагинацияланады және жабылады, эндоцитарлы көпіршік түзеді, содан кейін сіңірілген бөлшек әдетте лизосомаларға еніп, деградацияға ұшырайды.

3.1 Диффузия (латынша diffusio – таралу, таралу, шашырау) – заттың немесе энергияның концентрациясы жоғары аймақтан төмен концентрациялы аймаққа (концентрация градиентіне қарсы) ауысу процесі. Диффузияның ең танымал мысалы - газдардың немесе сұйықтықтардың араласуы (егер сияны суға түсірсеңіз, сұйықтық біраз уақыттан кейін біркелкі боялады). Тағы бір мысал қатты денеге қатысты: егер шыбықтың бір ұшы қыздырылса немесе электр заряды болса, жылу таралады (немесе, тиісінше, электр тоғы) ыстық (зарядталған) бөліктен суық (зарядталмаған) бөлікке. Металл өзекше жағдайында термиялық диффузия тез дамиды, ал ток бірден дерлік ағып кетеді. Таяқша синтетикалық материалдан жасалған болса, термиялық диффузия баяу, ал электрлік зарядталған бөлшектердің диффузиясы өте баяу жүреді. Молекулалардың диффузиясы жалпы алғанда одан да баяу жүреді. Мысалы, қанттың бір бөлігін стақан судың түбіне түсіріп, су араластырмаса, ерітінді біртекті болғанға дейін бірнеше апта қажет болады. Бір қатты заттың екіншісіне диффузиясы одан да баяу. Мысалы, егер мыс алтынмен қапталған болса, онда алтын мысға диффузияланады, бірақ қашан қалыпты жағдайлар (бөлме температурасыЖәне атмосфералық қысым) құрамында алтыны бар қабат бірнеше мың жылдан кейін ғана қалыңдығы бірнеше микрометрге жетеді.

Диффузияның барлық түрлері бірдей заңдарға бағынады. Диффузия жылдамдығы үлгінің көлденең қимасының ауданына, сондай-ақ концентрациялардағы, температуралардағы немесе зарядтардағы айырмашылыққа пропорционалды (осы параметрлердің салыстырмалы түрде аз мәндері болған жағдайда). Осылайша, диаметрі бір сантиметр болатын өзекшеге қарағанда диаметрі екі сантиметрлік таяқша арқылы жылу төрт есе жылдам өтеді. Бір сантиметрдегі температура айырмашылығы 5°С орнына 10°С болса, бұл жылу тезірек таралады. Диффузия жылдамдығы белгілі бір материалды сипаттайтын параметрге де пропорционалды. Жылулық диффузия жағдайында бұл параметр жылу өткізгіштік деп аталады, электр зарядтарының ағыны жағдайында - электр өткізгіштік. Белгілі бір уақыт ішінде диффузияланатын заттың мөлшері мен диффузиялық заттың жүріп өткен жолы пропорционал шаршы түбірдиффузия уақыты.

Диффузия молекулалық деңгейдегі процесс және жеке молекулалардың қозғалысының кездейсоқ сипатымен анықталады. Демек, диффузия жылдамдығы молекулалардың орташа жылдамдығына пропорционал. Газдар жағдайында кіші молекулалардың орташа жылдамдығы үлкенірек, атап айтқанда, ол молекула массасының квадрат түбіріне кері пропорционал және температураның жоғарылауымен артады. Диффузия процестері қатты заттаржоғары температурада жиі практикалық қолдануды табады. Мысалы, катодтық сәулелік түтіктердің (CRTs) кейбір түрлері 2000 ° C температурада металл вольфрам арқылы таралатын металл торийді пайдаланады.

3.2 Фик теңдеуі

Көптеген практикалық жағдайларда химиялық потенциалдың орнына С концентрациясы қолданылады. химиялық потенциаллогарифмдік заң бойынша концентрациямен байланысты. Егер мұндай жағдайларды қарастырмасақ, онда жоғарыдағы формуланы келесімен ауыстыруға болады:

бұл J затының ағынының тығыздығы D диффузия коэффициентіне және концентрация градиентіне пропорционал екенін көрсетеді. Бұл теңдеу Фиктің бірінші заңын білдіреді (Адольф Фик 1855 жылы диффузия заңдарын құрған неміс физиологы). Фиктің екінші заңы концентрацияның кеңістіктік және уақыттық өзгерістерімен байланысты (диффузия теңдеуі):

Диффузия коэффициенті D температураға байланысты. Бірқатар жағдайларда кең температура диапазонында бұл тәуелділік Аррениус теңдеуі болып табылады.

Табиғатта диффузиялық процестердің маңызы зор:

Жануарлар мен өсімдіктердің қоректенуі, тыныс алуы;

Оттегінің қаннан адам тіндеріне енуі.

3.3 Пассивті тасымалдау

Пассивті тасымалдау – заттардың электрохимиялық потенциалының үлкен мәні бар орындардан мәні төмен жерлерге тасымалдануы.

Жасанды липидті қосқабаттармен жүргізілген тәжірибелерде молекула неғұрлым кішірек және сутектік байланыстар аз болса, мембрана арқылы соғұрлым тез таралатыны анықталды. Сонымен, молекула неғұрлым кішірек және майда еритін (гидрофобты немесе полярлы емес) болса, соғұрлым ол мембранадан тезірек өтеді. Липидтердің қос қабаты арқылы заттардың диффузиясы мембранадағы концентрация градиентінен туындайды. Липидтерде ерімейтін заттардың және суда еритін гидратталған иондардың молекулалары (су молекулаларымен қоршалған) липидті және ақуыздық тесіктер арқылы мембранаға енеді. Ұсақ полярлы емес молекулалар оңай ериді және тез таралады. Кіші өлшемдегі зарядсыз полярлы молекулалар да ериді және диффузиялық болады.

Маңыздысы, майларда салыстырмалы түрде ерімейтініне қарамастан, су липидтердің қос қабатына өте тез енеді. Бұл оның молекуласының шағын және электрлік бейтарап болуына байланысты.

Осмос - су молекулаларының жартылай өткізгіш мембраналар арқылы (еріген затқа және суға өткізгіш) еріген заттың концентрациясы төмен жерлерден концентрациясы жоғары жерлерге артықшылықты қозғалысы. Осмос негізінен судың концентрациясы жоғары жерлерден су концентрациясы төмен жерлерге жай диффузиясы болып табылады. Осмос көптеген биологиялық құбылыстарда маңызды рөл атқарады. Осмос құбылысы гипотониялық ерітінділердегі эритроциттердің гемолизін тудырады.

Сонымен, мембраналар суды және полярлы емес молекулаларды қарапайым диффузия арқылы өткізе алады.

3.3.1 Жеңілдетілген және қарапайым диффузияның айырмашылығы:

1) затты тасымалдаушының қатысуымен тасымалдау әлдеқайда жылдам жүреді;

2) жеңілдетілген диффузияның қанығу қасиеті бар: мембрананың бір жағындағы концентрацияның жоғарылауымен зат ағынының тығыздығы барлық тасымалдаушы молекулалар қазірдің өзінде орналасқан кезде белгілі бір шекке дейін ғана артады;

3) жеңілдетілген диффузиямен тасымалдаушы әртүрлі заттарды тасымалдайтын жағдайларда тасымалданатын заттардың бәсекелестігі байқалады; кейбір заттар басқаларға қарағанда жақсы төзімді, ал кейбір заттардың қосылуы басқаларын тасымалдауды қиындатады; Сонымен қанттардың ішінде глюкоза фруктозаға қарағанда жақсы төзімді, фруктоза ксилозадан жақсы, ал ксилоза арабинозадан жақсы және т.б. т.б.;

4) жеңілдетілген диффузияны блоктайтын заттар бар – олар тасымалдаушы молекулалармен күшті кешен түзеді, мысалы, флоридзин биологиялық мембрана арқылы қанттың тасымалдануын тежейді.

4. Дарси заңы

Дарси заңы (Анри Дарси, 1856) – кеуекті ортадағы сұйықтықтар мен газдардың сүзілу заңы. Эксперименттік жолмен алынған. Сұйықтықтың сүзілу жылдамдығының бас градиентіне тәуелділігін көрсетеді:

мұндағы: - сүзу жылдамдығы, К - сүзу коэффициенті, - бас градиенті. Дарси заңы бірнеше өлшем жүйелерімен байланысты. Өткізгіштігі 1 Дарси (D) орта 1 см³/с сұйықтықтың немесе тұтқырлығы 1 кп (мПа с) газдың 1 ауданда әрекет ететін 1 атм/см қысым градиентімен ағуына мүмкіндік береді. см². 1 миллидарсия (mD) 0,001 Дарсиге тең.

SI өлшем жүйесінде 1 Дарси 9,869233×10−13м² немесе 0,9869233 мкм² баламалы. Бұл түрлендіру әдетте 1 мкм² шамасында болады. Назар аударыңыз, бұл 1,013250 кері коэффициенті, атмосферадан жолақтарға түрлендіру коэффициенті.

Липидтердің қос қабаты арқылы тасымалдануы (қарапайым диффузия) және мембраналық ақуыздардың қатысуымен тасымалдануы

5. Белсенді тасымалдау

Басқа тасымалдаушы ақуыздар (кейде помпа ақуыздары деп аталады) әдетте АТФ гидролизімен қамтамасыз етілетін энергия есебінен мембрана арқылы заттарды тасымалдайды. Тасымалдаудың бұл түрі тасымалданатын заттың концентрация градиентіне қарсы жүреді және белсенді тасымалдау деп аталады.

Симпорт, антипорт және унипорт

Заттардың мембраналық тасымалдануы олардың қозғалыс бағытымен және осы тасымалдаушы тасымалдайтын заттардың мөлшерімен де ерекшеленеді:

1) Uniport – градиентке байланысты бір затты бір бағытта тасымалдау

2) Симпорт – екі заттың бір тасымалдағыш арқылы бір бағытта тасымалдануы.

3) Антипорт – екі заттың бір тасымалдағыш арқылы әртүрлі бағытта қозғалуы.

Uniport, мысалы, кернеуге тәуелді натрий арнасын қамтамасыз етеді, ол арқылы натрий иондары әрекет потенциалын генерациялау кезінде жасушаға өтеді.

Симпорт ішек эпителийінің жасушаларының сыртқы (ішек люменіне қараған) жағында орналасқан глюкоза тасымалдаушысы арқылы жүзеге асырылады. Бұл ақуыз бір уақытта глюкоза молекуласы мен натрий ионын ұстап алады және оның конформациясын өзгерте отырып, екі затты да жасушаға өткізеді. Бұл жағдайда электрохимиялық градиент энергиясы пайдаланылады, ол өз кезегінде натрий-калий АТФ-азасы арқылы АТФ гидролизі есебінен жасалады.

Антипорт, мысалы, натрий-калий ATPase (немесе натрийге тәуелді АТФаза) арқылы жүзеге асырылады. Ол калий иондарын жасушаға тасымалдайды. және жасушадан тыс – натрий иондары.

Антипорт және белсенді тасымалдау мысалы ретінде натрий-калий АТФазасының жұмысы

Бастапқыда бұл тасымалдаушы мембрананың ішкі жағынан үш Na + ионын бекітеді. Бұл иондар АТФазаның белсенді аймағының конформациясын өзгертеді. Осындай белсендіруден кейін ATPase біреуін гидролиздеуге қабілетті АТФ молекуласы, ал фосфат ионы мембрананың ішкі жағынан тасымалдаушы бетіне бекітіледі.

Бөлінген энергия АТФаза конформациясын өзгертуге жұмсалады, одан кейін мембрананың сыртқы жағында үш Na+ иондары мен ион (фосфат) болады. Мұнда Na+ иондары бөлініп, олардың орнына екі К+ иондары орналасады. Содан кейін тасымалдаушының конформациясы бастапқыға өзгереді, ал K + иондары мембрананың ішкі жағында болады. Мұнда K+ иондары бөлініп, тасымалдаушы қайтадан жұмысқа дайын болады.

Қысқаша айтқанда, ATPase әрекеттерін келесідей сипаттауға болады:

1) Жасушаның ішінен үш Na+ ионын «қабылдайды», содан кейін АТФ молекуласын бөліп, өзіне фосфатты бекітеді.

2) Na+ иондарын «шығарып», сыртқы ортадан екі К+ ионын бекітеді.

3) Фосфатты ажыратады, жасушаға екі К+ ионын тастайды

Нәтижесінде жасушадан тыс ортада жоғары концентрация Na+ иондары, ал жасуша ішінде – К+ жоғары концентрациясы. Na +, K + - АТФазаның жұмысы тек концентрациядағы айырмашылықты ғана емес, сонымен қатар зарядтардың айырмашылығын тудырады (ол электрогендік сорғы сияқты жұмыс істейді). Мембрананың сыртқы жағында оң заряд, ал ішкі жағында теріс заряд пайда болады.

6. Иондық арналардың құрылысы мен қызметі.

Қозғыш мембрана моделі мембрана арқылы калий мен натрий иондарының реттелетін тасымалдануын болжайды. Бірақ ионның липидті қос қабат арқылы тікелей өтуі өте қиын, сондықтан ион мембрананың липидті фазасы арқылы тікелей өткенде ион ағынының тығыздығы өте төмен болар еді. Осы және басқа да бірқатар ойлар мембранада кейбір ерекше құрылымдар – өткізгіш иондар болуы керек деуге негіз болды.

Мұндай құрылымдар табылып, иондық арналар деп аталды. Ұқсас арналар әртүрлі объектілерден оқшауланған: жасушалардың плазмалық мембранасы, бұлшықет жасушаларының постсинаптикалық мембранасы және басқа заттар. Антибиотиктермен түзілетін иондық арналар да белгілі.

Иондық арналардың негізгі қасиеттері:

1) селективтілік;

2) жекелеген арналар жұмысының тәуелсіздігі;

3) өткізгіштіктің дискретті сипаты;

4) арна параметрлерінің мембраналық потенциалға тәуелділігі.

Оларды ретімен қарастырайық.

1. Селективтілік – иондық арналардың кез келген түрдегі иондарды таңдамалы түрде өткізу қабілеті.

Кальмар аксонындағы алғашқы тәжірибелердің өзінде натрий мен калий иондарының мембраналық потенциалға әртүрлі әсер ететіні анықталды. Калий иондары тыныштық потенциалын, ал натрий иондары әрекет потенциалын өзгертеді.

Өлшемдер көрсеткендей, иондық арналар катиондарға (катион-селективті арналар) немесе аниондарға (анион таңдаулы арналар) қатысты абсолютті селективтілікке ие. Сонымен қатар әртүрлі катиондар әртүрлі химиялық элементтер, бірақ кіші ион үшін мембрананың өткізгіштігі, демек, ол арқылы өтетін ток айтарлықтай төмен болады, мысалы, натрий арнасы үшін ол арқылы өтетін калий тогы 20 есе аз болады. Иондық арнаның әртүрлі иондарды өткізу қабілеті салыстырмалы селективтілік деп аталады және селективті қатармен сипатталады - бір концентрацияда алынған әртүрлі иондар үшін арна өткізгіштіктерінің қатынасы.

2. Жеке арналардың тәуелсіздігі. Токтың жеке иондық арна арқылы өтуі токтың басқа арналар арқылы өтетініне тәуелсіз. Мысалы, калий арналарын қосуға немесе өшіруге болады, бірақ натрий арналары арқылы өтетін ток өзгермейді. Арналардың бір-біріне әсері жанама түрде жүреді: кез келген арналардың (мысалы, натрийдің) өткізгіштігінің өзгеруі мембраналық потенциалды өзгертеді және ол басқа иондық арналардың өткізгіштігіне әсер етеді.

3. Иондық арналардың өткізгіштігінің дискретті сипаты. Иондық арналар мембрананы қамтитын белоктардың суббірлік кешені болып табылады. Оның ортасында иондар өтетін түтік бар.

Мембрана бетінің 1 мкм-ге шаққандағы иондық арналардың саны радиоактивті таңбаланған натрий арналарының блокаторы – тетродотоксиннің көмегімен анықталды. Бір TTX молекуласы тек бір арнамен байланысатыны белгілі. Содан кейін белгілі ауданы бар үлгінің радиоактивтілігін өлшеу кальмар аксонының 1 мкм-де 500-ге жуық натрий каналы бар екенін көрсетуге мүмкіндік берді. Бұл алғаш рет 1962 жылы мембрананы қоршап тұрған ерітіндіге қозуды тудыратын кейбір заттардың микромөлшерін қосқанда, липидті қос қабатты мембраналардың (БЛМ) өткізгіштігін зерттеуде ашылды. БЛМ-ге тұрақты кернеу беріліп, ток тіркелді. Уақыт бойынша токты жазу екі өткізгіш күй арасындағы секіру түрінде болды.

Әртүрлі иондық арналарда жүргізілген тәжірибелердің нәтижелері көрсеткендей, иондық арнаның өткізгіштігі дискретті және ол екі күйде болуы мүмкін: ашық немесе жабық. Ағымдағы толқындар 2 немесе 3 арнаның бір уақытта ашылуына байланысты. Иондық арнаның күйлері арасындағы ауысулар кездейсоқ уақытта орын алады және бағынады статистикалық заңдылықтар. Бұл иондық арна дәл осы уақытта ашылады деп айту мүмкін емес. Белгілі бір уақыт аралығында арнаны ашу ықтималдығы туралы мәлімдеме жасауға болады.

Иондық арналар ашық және жабық күйлердің өмір сүру ұзақтығымен сипатталады.

4. Арна параметрлерінің мембраналық потенциалға тәуелділігі. Жүйке талшықтарының иондық арналары мембраналық потенциалға сезімтал, мысалы, кальмар аксонының натрий және калий каналдары. Бұл мембрананың деполяризациясы басталғаннан кейін сәйкес токтар сол немесе басқа кинетикамен өзгере бастайтынында көрінеді. «Иондық арналар» тілінде бұл процесс жүреді келесідей. Ион-селективті арна деп аталатын бар

«датчик» - әрекетке сезімтал оның дизайнының кейбір элементі электр өрісі(суретті қараңыз). Мембраналық потенциал өзгерген кезде оған әсер ететін күштің шамасы өзгереді, нәтижесінде иондық арнаның бұл бөлігі қозғалады және «қақпаларды» ашу немесе жабу ықтималдығын өзгертеді - «барлық» сәйкес жұмыс істейтін жапқыштардың бір түрі. немесе ештеңе» заңы.

Иондық арнаның құрылымы

Ион-селективті арна қос қабатқа батырылған белок бөлігінің келесі бөліктерінен тұрады, оның суббірлік құрылымы бар; бір-бірінен белгілі бір қашықтықта қатаң орналасқан және тек белгілі бір диаметрдегі иондарды өткізетін теріс зарядталған оттегі атомдарынан түзілген селективті сүзгі; қақпа бөлігі.

Иондық арнаның «қақпалары» мембраналық потенциалмен басқарылады және жабық күйде (үзік сызық) немесе ашық күйде (тұтас сызық) болуы мүмкін. Натрий арнасының қақпасының қалыпты жағдайы жабық. Электр өрісінің әсерінен ашық күйдің ықтималдығы артады, қақпа ашылады және гидратталған иондар ағыны селективті сүзгіден өту мүмкіндігін алады.

Егер ион диаметріне «сәйкес» болса, онда ол гидратация қабығын тастап, иондық арнаның екінші жағына секіреді. Егер ионның диаметрі тым үлкен болса, мысалы, тетраэтиламмоний, ол сүзгіден өте алмайды және мембранадан өте алмайды. Егер, керісінше, ион тым аз болса, онда ол селективті сүзгіде қиындықтарға тап болады, бұл жолы оның гидратациялық қабығын төгу қиынға соғады. «Сәйкес» ион үшін ағызылатын су сүзгіде орналасқан оттегі атомдарымен байланыстармен ауыстырылады, «қолайсыз» ион үшін стерикалық сәйкестік нашар. Сондықтан оның сүзгіден өтуі қиынырақ және арнаның өткізгіштігі ол үшін төмен.

Иондық арна блокаторлары не ол арқылы өте алмайды, сүзгіге кептеліп қалады немесе TTX сияқты үлкен молекулалар болса, олар кейбір арнаның кіруіне стерикалық түрде сәйкес келеді. Блокаторлар оң зарядты алып жүретіндіктен, олардың зарядталған бөлігі кәдімгі катион ретінде селективті сүзгіге баратын арнаға тартылып, макромолекула оны бітеп тастайды.

Осылайша, қозғыш биомембрананың электрлік қасиеттерін өзгерту иондық каналдар арқылы жүзеге асырылады. Бұл бірнеше дискретті күйде болуы мүмкін липидті қос қабатқа енетін ақуыз макромолекулалары. Калий, натрий және кальций иондары үшін селективті арналардың қасиеттері мембранадағы әсер ету потенциалының динамикасын анықтайтын мембраналық потенциалға, сондай-ақ әртүрлі жасушалардың мембраналарындағы мұндай потенциалдардың айырмашылығына байланысты болуы мүмкін.

Қорытынды

Кез келген молекула липидті қос қабат арқылы өте алады, бірақ заттардың пассивті диффузия жылдамдығы, т.б. заттың концентрациясы жоғары аймақтан төменірек аймаққа ауысуы өте әртүрлі болуы мүмкін. Кейбір молекулалар үшін бұл қажет ұзақ уақыт, бұл олардың мембрананың липидті қос қабатына практикалық өткізбейтіндігі туралы айтуға болады. Заттардың мембрана арқылы диффузия жылдамдығы негізінен молекулалардың мөлшеріне және олардың майдағы салыстырмалы ерігіштігіне байланысты.

О2, стероидтар, қалқанша безінің гормондары және май қышқылдары сияқты шағын полярлы емес молекулалар қарапайым диффузия арқылы липидті мембрана арқылы оңай өтеді. Кіші полярлық зарядсыз молекулалар – СО2, NH3, H2O, этанол, мочевина да жеткілікті жоғары жылдамдықпен таралады. Глицериннің диффузиясы әлдеқайда баяу, ал глюкоза іс жүзінде мембранадан өздігінен өте алмайды. Барлық зарядталған молекулалар үшін өлшеміне қарамастан, липидті мембрана өткізбейді.

Мұндай молекулалардың тасымалдануы мембраналардағы липидті қабатта сумен толтырылған арналарды (кеуектерді) түзетін, олар арқылы белгілі бір мөлшердегі заттар қарапайым диффузия арқылы өтетін белоктардың немесе арнайы тасымалдаушы белоктардың болуымен мүмкін болады. белгілі лигандтармен селективті әрекеттесе отырып, олардың мембрана арқылы өтуін жеңілдетеді (жеңілдетілген диффузия).

Заттардың пассивті тасымалдануынан басқа, жасушаларда суда еріген белгілі бір заттарды олардың градиентіне қарсы белсенді түрде айдайтын ақуыздар бар, яғни. төмен концентрациядан жоғары концентрацияға дейін. Белсенді тасымалдау деп аталатын бұл процесс әрқашан тасымалдаушы белоктардың көмегімен жүзеге асады және энергияның жұмсалуымен жүреді.

Каналдың сыртқы бөлігі зерттеуге салыстырмалы түрде қолжетімді, ішкі бөлігін зерттеу айтарлықтай қиындықтар тудырады. П.Г.Костюк микроэлектродтарды қолданбай-ақ иондық арналардың кіріс және шығыс құрылымдарының қызметін зерттеуге мүмкіндік беретін жасушаішілік диализ әдісін жасады. Иондық арнаның жасушадан тыс кеңістікке ашылған бөлігі, арнаның жасушаішілік ортаға қараған бөлігінен функционалдық қасиеттерімен ерекшеленетіні анықталды.

Бұл екі қамтамасыз ететін иондық арналар маңызды қасиеттермембраналар: селективтілік және өткізгіштік.

Арнаның селективтілігі немесе селективтілігі оның арнайы ақуыз құрылымымен қамтамасыз етіледі. Арналардың көпшілігі электрлік басқарылады, яғни олардың иондарды өткізу қабілеті мембраналық потенциалдың шамасына байланысты. Арна өзінің функционалдық сипаттамалары бойынша гетерогенді болып табылады, әсіресе каналға кіре берісте және оның шығуында орналасқан ақуыздық құрылымдар үшін (қақпа механизмдері деп аталады).

Фик теңдеуі

«–» таңбасы диффузия кезіндегі зат ағынының жалпы тығыздығы тығыздықтың төмендеуіне бағытталғанын көрсетеді, D – диффузия коэффициенті. Формула J затының ағынының тығыздығы D диффузия коэффициентіне және концентрация градиентіне пропорционал екенін көрсетеді. Бұл теңдеу Фиктің бірінші заңын білдіреді (Адольф Фик 1855 жылы диффузия заңдарын құрған неміс физиологы).

Ион-селективті арна қос қабатқа батырылған белок бөлігінің келесі бөліктерінен тұрады, оның суббірлік құрылымы бар; бір-бірінен белгілі бір қашықтықта қатаң орналасқан және тек белгілі бір диаметрдегі иондарды өткізетін теріс зарядталған оттегі атомдарынан түзілген селективті сүзгі; қақпа бөлігі. Бұл мембрананың екі маңызды қасиетін қамтамасыз ететін иондық арналар: селективтілік және өткізгіштік. Кальций арналары жүрек жасушаларында маңызды рөл атқарады.

Әдебиеттер тізімі

2. Ю.И.Афанасьев, Н.А.Юрина, Е.Ф.Котовский және т.б.Гистология. М.

4. Филиппович Ю.Б. Биохимия негіздері. М., Жоғары мектеп, 1985. Диффузия

5. Басниев К.С., Кочина Н.И., Максимов М.В. Жерасты гидромеханикасы. // М.: Недра, 1993, б. 41-43

6. Gennis R. Биомембраналар. Молекулалық құрылысы және қызметі. М., Мир, 1997 ж

2-БӨЛІМ

ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ САБАҚТАР

№1 зертхана

Тірі және өлі жасушалардың мембрана өткізгіштігін салыстыру

Жаттығу:тірі және өлі жасушалардың мембраналарының өткізгіштігінің айырмашылығын анықтау және осы айырмашылықтардың себептері туралы қорытынды жасау.

Материалдар мен жабдықтар:пробиркалар, пробирка стенді, скальпель, спирт шамы немесе газ оттығы, 30% сірке қышқылы ерітіндісі, қызылша тамыры.

Жұмыс тәртібі

1. Қабық тіндерін алып тастағаннан кейін қызылша түбірін текшелерге кеседі (текшенің жағы 5 мм), зақымдалған жасушалардан шыққан пигментті кетіру үшін сумен жақсылап жуады.

2. Бір кесек қызылша үш пробиркаға батырылады. Бірінші және екіншіге 5 мл су, үшіншіге - 5 мл 30% сірке қышқылы ерітіндісін құйыңыз. Бірінші пробирканы бақылауға қалдырады. Екіншінің мазмұны 2-3 минут қайнатылады.

3. Қызылша тамыр жасушаларының вакуольдарында тамыр ұлпасына түс беретін пигмент бетацианин болады. Тірі жасушалардың тонопластары осы пигменттің молекулаларын өткізбейді. Жасуша өлгеннен кейін тонопласт жартылай өткізгіштік қасиетін жоғалтады, өткізгіш болады, пигмент молекулалары жасушалардан шығып, суды бояйды.

Клеткаларды қайнату немесе қышқылмен өлтірген екінші және үшінші түтіктерде су боялады, ал бірінші түтікте ол дақсыз қалады.

4. Бақылау нәтижелерін жазыңыз.

Зертхана №2

Тургор, плазмолиз және деплазмолиз

Жаттығу:көк пияз эпидермисінің жасушаларындағы тургор, плазмолиз және деплазмолиз құбылыстарын микроскоппен зерттеу.

Материалдар мен жабдықтар:микроскоптар, бөлшектеуге арналған керек-жарақтар, спирт шамдары, көк пияз, ас қызылшасының тамыры, 30% қант ерітіндісі, 5-8% калий нитратының ерітіндісі.

Жұмыс тәртібі

1. Көк пияздың эпидермисінен жазық кесінді жасаңыз, оны бір тамшы судағы шыны слайдқа салыңыз.

2. Тамшыны әйнекпен жауып, микроскопта тургор күйіндегі жасушаларды бақылаңыз.

3. 30% қант ерітіндісінің бір тамшысын алыңыз және оны қабықшаның жанына қойыңыз.

4. Сүзгі қағазымен қаптаманың қарама-қарсы ұшын тигізіп, препараттағы суды қант ерітіндісімен ауыстырыңыз.

5. Микроскоппен тағы да бақылаңыз. Плазмолиз әлі байқалмаса, суды қант ерітіндісімен ауыстыруды қайталаңыз.

Микроскоп астында эпидермистің тірі жасушаларында плазмолиз анық көрінеді.

6. Тәжірибені кері ретпен орындаңыз, яғни суды қайтадан қайтарып, деплазмолиз құбылысын бақылаңыз.

7. Тургор, плазмолиз және деплазмолиз күйіндегі жасушаларды салыңыз.

8. Плазмолиз мен деплазмолиз тек тірі жасушаларда болатынын дәлелдеу үшін мұндай тәжірибені қатар жүргізіңіз. Су тамшысына салынған пияз эпидермисінің бөлімдерінің бірі жасушаларды өлтіру үшін спирт шамының жалынының үстінде ұсталады. Содан кейін қант ерітіндісін жағып, плазмолиздің пайда болуын тексеріңіз.

Сипатталған тәжірибе тургор, плазмолиз және деплазмолиз процестерімен ғана емес, сонымен қатар жасушаға түсетін заттардың процесімен (бұл жағдайда ерітіндіден қант молекулалары) танысуға мүмкіндік береді.

Асханалық қызылша тамырының жасушаларында плазмолиз және деплазмолиз құбылыстарын зерттегенде жұмыс тәртібі бірдей, бірақ қант ерітіндісінің орнына калий нитратының 5% ерітіндісін қолданған дұрыс.

Зертхана №3

Салмағы бойынша транспирацияны анықтау

Жаттығу:салмақ әдісі арқылы белгілі бір уақыт аралығында өсімдіктің буланатын су мөлшерін анықтау.

Материалдар мен жабдықтар:таразы, таразы, қайшы, ыдыс, стенд, тірі өсімдіктер.

Жұмыс тәртібі

1. U-тәрізді түтікті тұғырға бекітіп, оған су құйыңыз. Өсімдіктен бір жапырақты (немесе екі жапырағы бар кішкентай бұтақты) кесіп, оны бір тізеде нығайту үшін мақта тығынын пайдаланыңыз (мақта тығыны суға тиіп кетпеуі керек, әйтпесе ол арқылы су буланып кетеді). Екінші тізені резеңке немесе пластик тығынмен жабыңыз (егер ондай түтік жоқ болса, қарапайым пробирканы алып, булану болмас үшін судың бетіне өсімдік майын құюға болады).

2. Аспапты және бір уақытта су толтырылған шағын қалыпты өлшеңіз. Құрылғы мен кристаллизаторды терезеге қойыңыз.

3. 1-2 сағаттан кейін қайта өлшеңіз. Масса екі жағдайда да азаяды, өйткені су буланып кетеді.

Зертхана №4

Устьицалардың қозғалысын бақылау

Жаттығу:устьицалардың қозғалысын бақылаңыз, стоматальды қозғалыстардың себебін түсіндіріңіз, устьицаны суға және 5 және ерітінділерге салу.
20%- ші глицерин.

Жұмыс мақсаты:судағы және глицерин ерітіндісіндегі стоматикалық қозғалыстарды бақылаңыз.

Материалдар мен жабдықтар:глицерин ерітінділері (5 және 20%), 1М сахароза ерітіндісі, микроскоптар, диапозитивтер мен жабындар, кесетін инелер, сүзгі қағазы, бөтелкелер, кез келген өсімдіктердің жапырақтары.

Жұмыс тәртібі

1. Төменгі жапырақ эпидермисінің бірнеше бөлігін дайындаңыз және оларды 5% глицерин ерітіндісіне 2 сағатқа қойыңыз. Глицерин қорғаныш жасушаларының вакуольдеріне еніп, олардың су потенциалын төмендетеді және, тиісінше, суды сіңіру қабілетін арттырады. Бөлімдерді сол ерітіндідегі шыны слайдқа салады, ұяшықтардың күйін белгілеп, олардың эскизін түсіреді.

2. Глицеринді сүзгі қағазы бар стақанның астынан суырып алып, оны сумен ауыстырыңыз. Бұл жағдайда стоматальды жарықтардың ашылуы байқалады. Дайындықты сызыңыз.

3. Суды күшті осмостық агентпен ауыстырыңыз - 20% глицерин ерітіндісі немесе 1М сахароза ерітіндісі. Устьицалардың жабылуын қадағалаңыз.

4. Қорытынды жасаңыз.

Зертхана №5

Фотосинтез өнімдері

Жаттығу:жапырақта бастапқы крахмалдың түзілу процесін оқу.

Материалдар мен жабдықтар:спирт шамдары, су ванналары, қайшы, электр плиталары, 200-300 Вт қыздыру шамдары, ыдыс-аяқтар, тірі өсімдіктер (асқабақ, бұршақ, пеларгония, примула және т.б.), этил спирті, йодтың калий йодидіндегі ерітіндісі.

Жұмыс тәртібі

1. Крахмал сынағы арқылы крахмал фотосинтез кезінде түзілетінін дәлелдеңдер.

Жақсы суарылған өсімдікті қараңғы жерде 2-3 күн бойы орналастыру керек. Осы уақыт ішінде жапырақтардан ассимиляцияның ағуы болады. Қараңғыда жаңа крахмал пайда болмайды.

Фотосинтез процесінің контрастын алу үшін жапырақтың бір бөлігін қараңғылау керек. Мұны істеу үшін сіз фото негативті немесе екі бірдей мөлдір емес экранды пайдалана аласыз, оларды жоғарыдан және төменнен бекітіңіз. Экрандағы сызбалар (қиюлар) өте әртүрлі болуы мүмкін.

200-300 Вт қыздыру шамы парақтан 0,5 м қашықтықта орналастырылған. Бір-екі сағаттан кейін парақты жоғарыда көрсетілгендей өңдеу керек. Мұны тегіс пластинада жасау ыңғайлы. Сонымен қатар, үнемі қараңғы болып қалатын парақ өңделеді.

Жарықтандыруға ұшыраған бөліктер көк түсті, ал қалғандары сары.

Жазда сіз тәжірибені өзгерте аласыз - өсімдікке бірнеше жапырақтарды жабыңыз, оларға тиісті кесінділері бар қара мөлдір емес қағаз қапшықтарын қойыңыз; екі-үш күннен кейін, шуақты күннің соңында жапырақтарды кесіп, алдымен суға қайнатыңыз, содан кейін алкогольмен түсін өзгертіңіз және калий йодидіндегі йод ерітіндісімен өңдеңіз. Жапырақтардың қараңғыланған жерлері ашық болады, ал жарықтандырылған жерлері қара түске айналады.

Кейбір өсімдіктерде (мысалы, пиязда) фотосинтездің негізгі өнімі крахмал емес, қант болып табылады, сондықтан оларға крахмал сынағы қолданылмайды.

2. Бақылау нәтижелерін жазып алыңыз.

Зертхана №6

Алкоголь сығындысының жапырақтарынан пигменттерді алу
және олардың бөлінуі

Жаттығу:пигменттердің спирттік сығындысын алу, оларды ажырату және пигменттердің негізгі қасиеттерімен танысу.

Материалдар мен жабдықтар:қайшы, пестильді ерітінділер, пробиркалары бар сөрелер, ыдыс-аяқтар, спирт шамдары, су ванналары, жаңа немесе құрғақ жапырақтар (қалақай, аспидистра, шырмауық немесе басқа өсімдіктер), этил спирті, бензин, 20% NaOH (немесе KOH), құрғақ бор , құм.

Жұмыс тәртібі

1. Қайшымен туралған құрғақ жапырақтарды таза ерітіндіге салыңыз, жасуша шырынының қышқылдарын бейтараптандыру үшін аздап бор қосыңыз. Этил спиртін (100 см 3) қосып, массаны пестильмен мұқият ұнтақтаңыз, содан кейін ерітіндіні сүзіңіз.

Алынған хлорофилл сығындысы флуоресценцияға ие: өткен жарықта жасыл, шағылған жарықта шие қызыл.

2. Краус әдісімен пигменттерді ажыратыңыз.

Ол үшін пробиркаға 2-3 см 3 сығынды құйып, оған бір жарым көлем бензин мен 2-3 тамшы су құйыңыз; содан кейін пробирканы сілкіп, екі қабат анық көрінгенше күту керек - үстіңгі жағында бензин, төменгі жағында спирт. Бөлу орын алмаса, көбірек бензин қосып, түтікшені қайтадан шайқаңыз.

Лайланған жағдайда аздап спирт қосыңыз.

Бензин спиртте ерімейтіндіктен, ол жоғарыда аяқталады. Жасыл түсжоғарғы қабат хлорофиллдің бензинге өткенін көрсетеді. Оған қоса, каротин де бензинде ериді. Төменде спиртте ксантофилл қалады. Төменгі қабат сары түсті.

Ерітіндіні тұндырғаннан кейін екі қабат пайда болады. Хлорофиллдің сабындануының нәтижесінде спирттер бөлініп, хлорофиллден айырмашылығы бензинде ерімейтін хлорофиллиннің натрий тұзы түзіледі.

Жақсырақ сабындау үшін NaOH қосылған пробирканы қайнаған суы бар су моншасына салып, ерітінді қайнаған бойда алып тастауға болады. Осыдан кейін бензин құйылады. Каротин мен ксантофилл бензин қабатына (жоғарғы) (түсі сары болады), ал спирт қабатына өтеді - натрий тұзыхлорофилл қышқылы.

Зертхана №7

Өсімдіктердің тыныс алуын анықтау

Жаттығу:Өсімдіктердің тыныс алуы кезінде СО 2 бөлінетінін дәлелдеу, СО 2 бөлінуімен тыныс алуды анықтауға көмектесетін құрылғыны салу, фигураға тақырып қою.

Материалдар мен жабдықтар:Сыйымдылығы 300-400 мл 2 шыны банка, шұңқырлар мен түтіктерге арналған тесігі бар 2 резеңке пробирка, 2 воронка, ұзындығы 18-20 см және диаметрі 4-5 мм 2 иілген «П» шыны түтік, 2 пробирка, стакан, Ba(OH) 2 ерітіндісі, бидайдың өнген тұқымдары, күнбағыс, жүгері, бұршақ және т.б.

Жұмыс тәртібі

1. 50-60 г өнген тұқымды шыны ыдысқа құйып, тығынмен мықтап жабады, оған воронка мен қисық шыны түтік салынған және 1-1,5 сағатқа қалдырылады.Осы уақыт ішінде көмірқышқыл газы жиналып қалады. тұқымдардың тыныс алуы нәтижесінде құмыралар. Ол ауадан ауыр, сондықтан ол банка түбінде шоғырланған және воронка немесе түтік арқылы атмосфераға түспейді.

2. Бұл ретте тұқымсыз бақылау банкасын алады, сонымен қатар оны воронкасы бар резеңке тығынмен және шыны түтікпен жабады және бірінші банканың жанына қояды.

3. Шыны түтіктердің бос ұштарын барит суы бар екі пробиркаға түсіреді. Екі банкада шұңқырлар арқылы олар бірте-бірте суды құйып бастайды. Су СО 2 байытылған ауаны банкалардан ығыстырады, ол Ba(OH) 2 ерітіндісімен пробиркаларға түседі. Нәтижесінде барит суы бұлтты болады.

4. Екі пробиркадағы Ba(OH) 2 лайлылық дәрежесін салыстырыңыз.

Зертхана №8

Конвей шыныаяқтарындағы тыныс алу қарқындылығын анықтау

Жаттығу:эксперимент жасау және эксперимент нұсқаларына байланысты зерттелетін заттардың тыныс алу қарқындылығын есептеу.

Материалдар мен жабдықтар:Конвей шыныаяқтары, вазелин, бюреткалар, штативтер, сүзгі қағазы, қайшылар, таразылар, таразылар, реагенттер: 0,1н Ba(OH) 2 ; 0,1 Н HCl, фенолфталеин, кез келген өскіндер және ересек өсімдіктер немесе олардың мүшелері.

Жұмыс тәртібі

1. Конвей шыныаяқтары эксперимент алдында калибрленеді, олар бақылау және эксперименттік нұсқалар үшін бірдей көлемде болуы керек. Эксперименттің әрбір нұсқасы үш данада қойылады.

2. Конвей шыныаяқының сыртқы шеңберіне салмағы 0,5-1,0 г өсімдік материалының үлгісі салынады.Ішкі цилиндрге 1 немесе 2 мл 0,1 н Ba (OH) 2 құйылады.Жұқа кесіндінің мөлдір контуры. тостаған пайда болды) және оны қараңғы жерге 20-40 минутқа қойыңыз (өсімдіктердің жасыл тіндеріндегі фотосинтезді болдырмау үшін). Экспозиция кезінде Конуэй табақшасының көлемінде жиналған көмірқышқыл газы барий гидроксидімен әрекеттеседі:

CO 2 + Ba (OH) 2 \u003d BaCO 3 + H 2 O.

Ba(OH)2 артық мөлшерін фенолфталеин үшін 0,1н HCl қызғылт түс жоғалғанша титрлейді.

3. Экспериментпен бір уақытта Конвейдің бақылау шыныаяқын (үлгісіз) салыңыз. Оған бірдей көлемдегі 0,1 н Ba(OH) 2 ерітіндісін құйып, ұнтақталған қақпақпен жауып, тәжірибе стаканының жанына қалдырады. Бұл тостағандағы барий гидроксиді әрекеттеседі Көмір қышқыл газы, ол бастапқыда ауаның бөлігі ретінде өз көлемінде болды. Артық барит титрленеді.

4. Бақылау және тәжірибелік шыныаяқтардағы Ba (OH) 2 артық мөлшерін титрлеуге жұмсалған тұз қышқылы ерітіндісінің көлемдерінің айырмашылығына сәйкес тыныс алу жиілігін (I. d.) есептеңіз:

Mg CO 2 / (г ∙ сағ),

мұндағы V HC1k – бақылау шыныаяқындағы артық Ba(OH) 2 титрлеуге жұмсалған 0,1 n HC1 көлемі; V HC1op – сынақ табақшасындағы артық Ba(OH) 2 титрлеуге жұмсалған 0,1n HC1 көлемі; Р- үлгі салмағы, г;

t - уақыт, сағ; 2,2 - HC1-нің СО 2-ге айналу коэффициенті (1 мл 0,1 n HC1 немесе Ba(OH) 2 2,2 мг CO 2-ге тең).

Зертхана №9

Әртүрлі элементтердің өсімдіктер үшін маңызы

Жаттығу:аспергилл саңырауқұлағының өсуі үшін әртүрлі минералды элементтердің маңызын зерттеу.

Материалдар мен жабдықтар:таразылар, термостат, мақта тығындары, сүзгілер, әрқайсысы 100 см 3 бес колба, пробиркалар, тамшуырлар, екі стақан, воронка, минералды тұздар, сахароза, органикалық қышқыл (лимон), картоп немесе нан кесектерінде өсірілген аспергилл саңырауқұлақтары культурасы 3 - 4 күн.

Жұмыс тәртібі

1. Саңырауқұлақты қоректік қоспаларда өсіріңіз.

Аспергилл минералды қоректену шарттарына шамамен бірдей талаптар қоятыны анықталды жоғары сатыдағы өсімдіктер. Минералды элементтердің ішінен саңырауқұлақ тек кальцийді қажет етпейді. Қоректік қоспалар 100 см 3 колбаларда дайындалады және белгілі бір схема бойынша дайындалады (1-кесте).

Колбалардың нөмірленуі тәжірибе нұсқаларының нөмірленуіне сәйкес келеді. Тәжірибе нәтижелерін төменде жазыңыз.

1-кесте

Қоректік қоспалар құрамының схемасы

Лимон қышқылы Aspergillus үшін қолайлы, бірақ басқа микроорганизмдердің дамуын тежейтін қышқыл ортаны құру үшін қосылады.

2. Пробиркаға немесе колбаға зарарсыздандырылған суды құйып, оған стерильді ілмекпен алынған саңырауқұлақ мицелийін салыңыз, ішіндегісін саусақтардың немесе алақандардың арасында айналдырып араластырыңыз.

Алынған суспензияны стерильді пипеткамен барлық колбаларға қосыңыз.

Колбаларды мақта тығындарымен жауып, 30-35 °С температурада термостатқа салыңыз. Бір аптадан кейін қадағалаңыз.

Тәжірибенің мәні мынада: әртүрлі қоректік қоспаларда өсетін саңырауқұлақтың мицелийінің массасын анықтау арқылы оның жеке элементтерге қажеттілігін білуге ​​болады.

3. Өлшеу, ол үшін біз екі таза стақан, бір шұңқыр және бірнеше бірдей қағаз фильтрлерін аламыз. Бір стақанды (No1) воронкамен және сүзгімен өлшеп, салмағын жазып алыңыз. Содан кейін воронканы басқа стаканға (№ 2) салып, бірінші колбадағы саңырауқұлақ мицелийін сүзгіге жіберіңіз, сумен шайыңыз және су ыңылдағаннан кейін воронканы қайтадан №1 стаканға ауыстырыңыз. Қайтадан өлшеңіз. Саңырауқұлақтың мицелийі қосылғандықтан, нәтиже көп болатыны анық.

... - Балашов: Николаев, 2007. - 48 б. ISBN 978-5-94035-300-3 тәрбиелік-әдістемелікжәрдемақыларәдістері көрсетілген... физиологияөсімдіктер: оқу. жәрдемақы/ ред. Иванова В.Б. – Академия, 2001. – 144 б. Занина, М.А. Физиологияөсімдіктер: оқулық-әдіс. жәрдемақы ...

Әртүрлі заттар мембрана арқылы әр түрлі жылдамдықпен өтеді, сондықтан мембраналарды таңдамалы өткізгіш деп айтамыз. Бұл жағдайда заттардың өту жылдамдығы жасушаның немесе органоидтың физиологиялық жағдайына байланысты өзгереді.

Селективті өткізгіштігінің арқасында олар сыртқы орта мен жасуша арасындағы, органоидтар мен цитоплазма арасындағы заттардың тасымалдануын реттейді, т.б.

Заттардың жасушаға түсуін және олардың шығарылуын реттей отырып, мембраналар сол арқылы организмдегі зат алмасудың негізін құрайтын биохимиялық реакциялардың жылдамдығы мен бағытын реттейді. Мембраналардың өте таңдамалы өткізгіштігі жасушадағы зат алмасуға байланысты.

Мембраналар зат алмасуды басқа жолмен – ферменттердің белсенділігін өзгерту арқылы реттейді. Кейбір ферменттер мембранаға бекінгенде ғана белсенді болады, басқалары, керісінше, бұл күйде белсенділік танытпайды және мембрана оларды «еркіндікке» шығарғаннан кейін ғана әрекет ете бастайды. Мембрананың өткізгіштігінің өзгеруі ферменттің субстратпен байланысын жеңілдетуі мүмкін, содан кейін химиялық реакция басталады, бұл бастапқыда мүмкін емес еді.

Мембраналық ферменттер липидтермен байланыста болғанда ғана жақсы жұмыс істейді. Липидтердің қатысуымен мембраналық ақуыз молекулаларының, ферменттердің пішіні өзгеруі мүмкін, осылайша олардың белсенді орталықтары субстратқа қол жетімді болады. Сонымен қатар, мембранадағы ферменттің локализациясы бұл реакцияның жасушадағы орнын анықтайды.

Мембраналардың ферментативті белсенділігінің тағы бір маңызды аспектісі жасушаларда өтетін химиялық реакцияларды үйлестіру болып табылады. Бірінші реакцияның өнімі екіншісіне субстрат қызметін атқаратын реакциялар тізбегін бірнеше ферменттер катализдегенде және т.б., онда бұл ферменттер мембранада белгілі бір ретпен орналасып, мультиферменттік жүйені құрайды. Мембранада мұндай жүйелер көп, мысалы, тыныс алу ферменттерінің тізбегі. Бұл жағдайда ферменттер олардың арасындағы ең аз қашықтықпен қатаң реттілікпен орналасады.

жасушаның бөлінуі – қажетті жағдайөмір бойы және мембраналардың негізгі функцияларының бірі. Біріншіден, мембраналар жасушаның ішкі бетін ұлғайтады, оған ферменттер локализацияланады және өтеді химиялық реакциялар. Екіншіден, әртүрлі бөлімдер химиялық құрамы бойынша ерекшеленеді. Әрі қарай, бөлімдер әртүрлі болғандықтан Химиялық құрамыоларда әртүрлі биохимиялық реакциялар жүреді, содан кейін мембраналардың көмегімен метаболикалық процестерді физикалық бөлу, көбінесе қарама-қарсы бағытта жүзеге асырылады. Мысалы, белок синтезі рибосомаларда, ал ыдырау лизосомаларда жүреді. Бұл процестердің әрқайсысы бір-бірінен тәуелсіз реттеледі. Тағы бір мысал келтірейік: май қышқылдарының синтезі және олардың тотығуы. Бірінші процесс цитоплазмада, екіншісі митохондрияда жүреді.

Дегенмен, метаболикалық жүйелер бір-бірінен толығымен оқшауланбаған. Жасушаны бөлімдерге бөлетін мембраналар субстраттарды, реакция өнімдерін, сондай-ақ кофакторлар мен реттеуші әсер ететін қосылыстарды бірінен екіншісіне тасымалдайтын арнайы механизмдерге ие. Осылайша, бөлімшелерде болатын жеке метаболикалық процестердің жылдамдығы ішінара реттеледі көлік жүйелерімембраналар.

Метаболикалық процестердің жылдамдығын реттеу реттелетін заттардың бір бөлімнен екінші бөлімге өтуіне байланысты болуы мүмкін.

Әртүрлі бөлімдерде органикалық заттардың, иондардың әртүрлі концентрациясы, әртүрлі химиялық құрамы бар. Мысалы, вакуольдерде әрқашан аминқышқылдарының, органикалық қышқылдардың, қанттардың, иондардың қоры болады. Бұл жасушадағы химиялық гетерогенділікке әкеледі. Мембрананың екі жағындағы иондардың біркелкі емес концентрациясы электрлік потенциалдар айырмашылығының пайда болуына әкеледі. Осылайша, плазмалық мембрана теріс зарядты, ал тонопласт оң зарядты алып жүреді. Әртүрлі концентрациялар мен химиялық құрам цитоплазманың әртүрлі бөліктерінде әртүрлі тұтқырлықты тудырады.

Селективті өткізгіштікке ие, қажетті заттарды жасушаға өткізіп, мембраналар басқа қызмет атқарады - олар гомеостазды реттейді. Гомеостазжасушаның (органелла, мүше, организм, экожүйе) ішкі ортасының тұрақтылығын сақтау қасиеті деп аталады.

Неліктен жасушаның ішкі ортасы тұрақты болуы керек? Мембраналық ақуыздар мен фермент белоктары глобулярлы. Белок молекулаларының глобулярлы нативті құрылымы әлсіз байланыстарға байланысты, олар жасушаның ішкі ортасының аздаған өзгеруінің өзінде оңай жойылады. Осылайша, белоктардың табиғи құрылымы өзгермеуі үшін жасуша гомеостазды сақтауы керек. Егер белоктың үшінші немесе төрттік құрылымы өзгерсе, онда фермент өзінің белсенділігін жоғалтады немесе өзгертеді және реакцияның жүруі үшін фермент пен субстрат құрылымы арасындағы қатаң сәйкестік бұзылады.

Белок молекуласының құрылымы оның мембранадағы орналасуын, демек оның қасиеттері мен қызметтерін анықтайды. Белок молекулаларының конформациясының өзгеруі оның бетіндегі гидрофобты және гидрофильді радикалдардың мөлшерін өзгертуі мүмкін. Бұл мембранадағы ақуыз глобулдарының орналасуының өзгеруіне әкеледі. Соңғысы оның селективті қабілетіне және басқа да қасиеттеріне әсер етеді, бұл өз кезегінде гетерогенділіктің бұзылуына, ферменттердің жойылуына әкеледі және жасуша өліміне әкелуі мүмкін.

Мембраналар жасушаның өзгермелі жағдайларға бейімделуіне қатысады қоршаған орта, біз төменде талқылаймыз.

Көп бөлігімембраналар метаболизмді реттеу, бөліктерге бөлу сияқты жалпы функциялардан басқа арнайы қызметтерді орындайды. Мысалы, АТФ синтезіне митохондриялар мен хлоропласттардың мембраналары тікелей қатысады. Өмір - үздіксіз жұмыс, оны орындау үшін барлық уақытта энергия жұмсау керек.

Осылайша, АТФ синтезі үнемі қажет, ол органеллалар мембраналарының (хлоропластар, митохондриялар) қатаң анықталған құрылымымен байланысты. Бұл құрылымның бұзылуы АТФ синтезінің төмендеуіне әкеледі, бұл өлімді білдіреді.

Қабықшалардың лабильді құрылымы оларды орындауға мүмкіндік береді әртүрлі функциялар: тосқауыл, транспорттық осмостық, электрлік, құрылымдық, энергетикалық, биосинтетикалық, секреторлық, рецепторлық-реттеушілік және басқалары.

IN Соңғы уақытКейбір мембраналар мембраналық материалдың бір жасушалық құрамдас бөліктен екіншісіне физикалық тасымалдануы нәтижесінде пайда болатыны туралы дәлелдемелердің артуы. ЭС-ті түптеп келгенде плазмалеммаға кіретін құрылыс блоктарының көзі ретінде қарастыруға мүмкіндік беретін дәлелдер бар. Мүмкін, бұл Гольджи цистерналарының везикулаларының ілінісу нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Мүмкіндігінше, мембраналардың екі түрі Гольджи аппаратында қайта құрылымдалған: ЭС-ке тән мембраналар, плазмалеммаға тән мембраналар.

Қорытындылай келе, мембраналардың негізгі қасиеттерін көрсетеміз:

1. Мембраналар күрделі құрылымдар. Олар тұрады құрылымдық белоктаржәне липидтер, сонымен қатар ферменттердің, пигменттердің және кофакторлардың жоғары спецификалық молекулаларын қамтуы мүмкін.

2. Мембрананы құрайтын белок пен липид молекулаларының химиялық өзгергіштігіне байланысты және атқаратын қызметіне қарай әр түрлі мембраналар әр түрлі құрылымда болуы мүмкін.

3. Мембраналардың құрылымын қамтамасыз етеді жоғары дәреженақты молекулалардың күрделі функционалдық бірліктерді құра алатын реттілігі.

4. Мембранадағы ферментативті реакциялар және басқа процестер кеңістіктік бағытталған, немесе векторлық реакцияларға әкелуі мүмкін; мембраналар асимметриялық

Плазмолиз (грек тілінен plasma - сәнді, безендірілген және lýsis - ыдырау, ыдырау), жасуша гипертониялық ерітіндіге батырылған кезде протопластың мембранадан бөлінуі.

Плазмолиз негізінен күшті целлюлоза қабығы бар өсімдік жасушаларына тән. Жануарлардың жасушалары гипертониялық ерітіндіге ауысқанда кішірейеді. Протоплазманың тұтқырлығына, жасушаның осмостық қысымы мен сыртқы ерітіндінің айырмашылығына байланысты, сондықтан протоплазманың суды жоғалту жылдамдығы мен дәрежесіне қарай дөңес, ойыс, конвульсивті және қалпақшалы плазмолиз болады. Кейде плазмолизденген жасушалар тірі қалады; мұндай жасушаларды суға немесе гипотоникалық ерітіндіге батырғанда деплазмолиз жүреді.

Тіндердегі плазмолизді салыстырмалы бағалаудың екі әдісі бар:

Шекаралық плазмолиз әдісі
- Плазмометриялық әдіс.

Гюго Де Врис (1884) жасаған бірінші әдіс тіндерді әртүрлі концентрациядағы KNO3, сахароза немесе басқа осмостық белсенді заттар бар ерітінділерге батырудан және жасушалардың 50% плазмолизденетін концентрацияны орнатудан тұрады. Плазмометриялық әдіспен плазмолизден кейін жасуша мен протопласттың салыстырмалы көлемі өлшенеді, ал жасушаның осмостық қысымы ерітінді концентрациясынан есептеледі (тиісті формулалар бойынша).

Деплазмолиз (де ... және плазмолизден) - қалыпты тургормен сипатталатын өсімдік жасушаларының протопластының плазмолиз күйінен бастапқы күйіне оралуы.

Деплазмолиз плазмолизденген жасушаларды (яғни плазмолизге ұшыраған жасушаларды) суға немесе гипотоникалық ерітінділерге ауыстырғанда пайда болады.

Тургор (соңғы латын. turgor - ісіну, толтыру, латын тілінен turgere - ісіну, толтыру), стресс жағдайыжасуша мембранасы, жасушаішілік сұйықтықтың осмостық қысымына (ішкі P), сыртқы ерітіндінің осмостық қысымына (P сыртқы) және жасуша мембранасының серпімділігіне (SV) байланысты. Әдетте, жануарлар жасушаларының ультракүлгін сәулесі (кейбір целентераттарды қоспағанда) төмен, оларда жоғары T. жетіспейді және изотоникалық ерітінділерде немесе изотоникалық ерітінділерден аз ғана айырмашылығы бар (P ішкі және P сыртқы айырмашылығы 0,5-1,0-ден аз) бұзылмаған. ам). Тірі өсімдік жасушаларында ішкі Р әрқашан сыртқы Р-дан үлкен, бірақ жасуша мембранасының жарылуы целлюлоза жасуша қабырғасының болуына байланысты болмайды. Өсімдіктердегі Р ішкі және сыртқы Р арасындағы айырмашылық (мысалы, галофиттер, саңырауқұлақтар өсімдіктерінде) 50-100-ге жетеді, бірақ бұл жағдайда да өсімдік жасушасының қауіпсіздік шегі 60-70% құрайды. Өсімдіктердің көпшілігінде жасуша мембранасының салыстырмалы ұзаруы Т.-дан 5-10% аспайды, ал тургор қысымы 5-10 ам аралығында болады. Т.-ның арқасында өсімдік ұлпалары серпімділік пен құрылымдық беріктікке ие болады. Барлық автолиз, солу және қартаю процестері Т-ның төмендеуімен бірге жүреді.

Су(сутегі оксиді) – екілік бейорганикалық қосылыс, химиялық формула H 2 O. Су молекуласы коваленттік байланыс арқылы өзара байланысқан екі сутегі атомы мен бір оттегінен тұрады. Қалыпты жағдайда бұл мөлдір сұйықтық, түссіз (аз көлемде), иісі және дәмі. Қатты күйде оны мұз (мұз кристалдары қар немесе аяз түзе алады), ал газ күйінде су буы деп атайды. Су түрінде де болуы мүмкін сұйық кристалдар(гидрофильді беттерде). Жер бетінің шамамен 71%-ын су (мұхиттар, теңіздер, көлдер, өзендер, мұздар) алып жатыр – 361,13 млн км2. Жер бетінде судың шамамен 96,5%-ы мұхиттарда, дүниежүзілік қордың 1,7%-ы жер асты суларында, тағы 1,7%-ы Антарктида мен Гренландияның мұздықтары мен мұздықтарында, аз бөлігі өзендерде, көлдерде және батпақтарда, ал 0,001%-ы жер асты суларында. бұлттар (ауада ілінген мұз және сұйық су бөлшектерінен түзілген). Жердегі судың көп бөлігі тұзды және егіншілік пен ауызсуға жарамсыз. Доляпресная шамамен 2,5%, ал бұл судың 98,8% мұздықтар мен жер асты суларында. Барлық тұщы судың 0,3%-дан азы өзендерде, көлдерде және атмосферада, ал одан да аз мөлшері (0,003%) тірі организмдерде кездеседі.

Бұл жақсы полярлы еріткіш. IN табиғи жағдайларәрқашанда еріген заттар (тұздар, газдар) болады.

Судың жер бетіндегі тіршіліктің пайда болуы мен қолдауы үшін маңызы зор химиялық құрылымытірі организмдер, климат пен ауа райының қалыптасуында. Бұл Жер планетасындағы барлық тіршілік иелері үшін ең маңызды зат.

Бірінші ерекшелігі: су – жер бетіндегі жалғыз зат (сынаптан басқа),
ол үшін меншікті жылудың температураға тәуелділігі бар
минимум.Судың меншікті жылуының болуына байланысты
кем дегенде шамамен 37 ° C, қалыпты адам дене температурасы,
судың үштен екі бөлігінен тұратын температура диапазонында
36°-38°C (ішкі органдардың температурасы
сыртқы).

Екінші ерекшелігі: судың жылу сыйымдылығы аномальды
жоғары. Оның белгілі бір мөлшерін бір градусқа қыздыру үшін,
басқа сұйықтықтарды қыздырғанға қарағанда көбірек энергия жұмсалуы керек, -
салыстырғанда кем дегенде екі есе артық қарапайым заттар. Осыдан
судың жылуды сақтаудың бірегей қабілеті келесідей. басым
басқа заттардың көпшілігінде бұл қасиет болмайды. Бұл
судың ерекше қасиеті адамның болуына ықпал етеді
қалыпты дене температурасы бірдей деңгейде және ыстық сақталады
күндіз және түнде салқын.

Сонымен су ойнайды
адамның жылу алмасуын реттеу процестеріндегі жетекші рөл және
оған минималды қолайлы жағдайды сақтауға мүмкіндік береді
энергия шығындары. Қалыпты дене температурасында адам болады
ең қолайлы энергетикалық күйде.

Температура
басқа жылы қанды сүтқоректілер (32-39°C) да жақсы корреляция жасайды
судың минималды меншікті жылу сыйымдылығының температурасы.

Үшінші
ерекшелігі: судың меншікті балқу жылуы жоғары, яғни
судың қатуы өте қиын, ал мұздың еруі өте қиын. Нәтижесінде климат
Жерде тұтастай алғанда тұрақты және жұмсақ.

Судың термиялық қасиеттерінің барлық үш ерекшелігі адамға оңтайлы мүмкіндік береді
қолайлы ортада өмір сүру тәсілі.

тіндерге қоректік заттарды «жеткізу» тасымалдау қызметін атқарады және
тамырдың және жапырақтың қоректенуі, метаболизм процестері мен синтезі кезіндегі органдар;
- терморегуляция, тіндердің қызып кетуін және денатурациясын болдырмайды
ферменттер мен гормондарды қоса алғанда, ақуыздарды (деструкциялау),
- өсімдік ағзаларының негізгі құрамдас бөлігі (80-90%)
өсімдіктер судан тұрады), бұл тургорды тудырады - тіндердің серпімділігін,
- элемент көзі ретінде қоректену – сутегі(H) процестерде қажет
бастапқы қанттардың фотосинтезі

Өсімдік жасушалары дамуының ең ерте сатысында ғана протоплазмаға толық толтырылады. Көп ұзамай протоплазмада қуыстар, вакуольдер – жасуша шырыны бар резервуарлар пайда бола бастайды. Вакуольдердің пайда болуы протоплазмада суды күшті тартатын заттардың болуына байланысты. Жасуша өсіп, қартайған сайын жеке вакуольдер бір үздіксіз қуысқа бірігеді, ал протоплазма жасуша қабырғаларын жабатын жұқа қабатқа дейін азаяды. Тек протоплазманың жіптері мен жіпшелері бүкіл жасушаны жабу үшін өскен вакуольді кесіп өтеді.

Вакуольдерде орналасқан жасуша шырыны күрделі химиялық құрамға ие. Оның құрамында еріген минералды тұздар, органикалық қышқылдар (қымыздық, алма, лимон, шарап) және олардың тұздары, қанттар, азотты заттар, алкалоидтар, глюкозидтер, таниндер және т.б.

Бояғыш заттар көбінесе жасуша шырынында кездеседі - пигменттерде (антоцианин, сирек антохлор). Антоцианиннің түсі қоршаған ортаның реакциясына байланысты өзгереді. Қышқыл болса қызыл немесе күлгін, сілтілі болса көк болады.

Антоцианин қызылша тамырларын, қызыл қырыққабат жапырақтарын, күлгін, қызыл және көк гүл жапырақтарын бояйды. Екінші еритін пигмент антохлор да кейде гүл жапырақтарында кездеседі және оларды сары түске бояйды.

Көптеген мәдени өсімдіктердің пайдалылығы жасуша шырынының құрамына байланысты. Қант қызылшасының қанттылығы, қарбыз мен жемістердің тәтті дәмі жасуша шырыны арқылы анықталады. Тірі өсімдік жасушасы - осмостық жүйе, онда әртүрлі заттар мембраналар арқылы жоғары концентрациядан төменге қарай теңестірілгенге дейін бағытталады.

Жасуша суда немесе өте әлсіз тұз ерітіндісінде болғанда (топырақ ерітіндісі сияқты) су жасуша шырынына енеді, нәтижесінде вакуоль көлемі ұлғайып, протоплазманы созып, қабығына қатты басады. Қабық да біршама созылады және олар айтқандай, тургор (кернеу) күйінде болады. Жасушалардағы қанттың жоғары мөлшерімен (шие, тәтті шие, жүзім жемістері) және мол ылғалдылықпен (жиі жауын-шашын) тургор соншалықты үлкен болуы мүмкін, бұл жасушалар жарылып кетеді.

Кері құбылыс плазмолизде байқалады. Тірі өсімдік жасушасын қанттың немесе тұздың гипертониялық ерітіндісіне (жасушалық шырыннан күштірек) орналастырса, онда су жасушадан шығады, өйткені мұндай ерітіндінің осмостық (тартымды) күші жасушаның осмостық күшінен үлкен. шырын.

Осмостық қысым әсіресе шөлдерде және сортаңдарда өсетін өсімдіктерде жоғары. Көптеген жағдайларда ол 50, тіпті 100 атмға жетеді. банкомат). Концентрациямен өлшенетін болсақ, кейбір өсімдіктердің осмостық қысымы ең қуатты локомотивтердің бу қысымынан бірнеше есе артық. Шындығында, жасушалар жасуша шырыны мен топырақ ерітінділері арасындағы осмостық қысымның айырмашылығын ғана сезінуі керек, олардың концентрациясы шөлді топырақтар мен сортаңдарда жоғары.

Заттардың жасушаға ену процесі эндоцитоз деп аталады. Пиноцитоз бен фагоцитозды ажыратыңыз.
Фагоцитоз (грекше fago – жұту) – жасушаның қатты органикалық заттарды сіңіруі. Клеткаға жақындаған кезде қатты бөлшек мембрананың өсінділерімен қоршалады немесе оның астында мембрананың инвагинациясы пайда болады. Нәтижесінде бөлшек жасуша ішіндегі мембраналық көпіршікпен қоршалған. Бұл көпіршік фагосома деп аталады. «Фагоцитоз» терминін 1882 жылы И.И.Мечников ұсынған.Фагоцитоз қарапайымдыларға, целентераттарға, лейкоциттерге, сонымен қатар сүйек кемігінің, көкбауырдың, бауырдың, бүйрек үсті бездерінің капиллярларының жасушаларына тән.
Заттардың жасушаға түсуінің екінші жолы пиноцитоз (грекше pinot – сусын) деп аталады – бұл жасушаның құрамында еріген макромолекулалық заттары бар сұйықтың ұсақ тамшыларын сіңіру процесі. Бұл цитоплазманың өсінділері арқылы осы тамшыларды ұстау арқылы жүзеге асырылады. Ұсталған тамшылар цитоплазмаға батырылады және сонда сіңеді. Пиноцитоз құбылысы жануарлар жасушалары мен біржасушалы қарапайымдыларға тән.
Заттардың жасушаға түсуінің тағы бір жолы – осмос – судың селективті өткізгіш жасуша мембранасы арқылы өтуі. Су аз концентрацияланған ерітіндіден концентрациясы жоғары ерітіндіге ауысады. Заттар мембрана арқылы диффузия арқылы да өте алады - осылайша липидтерде ери алатын заттар (қарапайым және күрделі эфирлер, май қышқылдары және т.б.). Концентрация градиенті бойынша диффузия арқылы кейбір иондар мембрананың арнайы арналары арқылы өтеді (мысалы, калий ионы жасушадан шығады).
Сонымен қатар, мембрана арқылы заттардың тасымалдануы натрий-калий сорғысы арқылы жүзеге асырылады: ол натрий иондарын жасушадан және калий иондарын АТФ энергиясын жұмсау арқылы концентрация градиентіне қарсы жасушаға жылжытады.
Фагоцитоз, пиноцитоз және натрий-калий сорғысы белсенді тасымалдаудың мысалы болып табылады, ал осмос пен диффузия пассивті тасымалдаудың мысалы болып табылады.

ӨСІМДЕРДІҢ СУ БАЛАНСЫ

Өсімдіктер алатын су мөлшері мен сол уақыт аралығында пайдаланатын су мөлшері арасындағы қатынас.

Су балансы және солу.Өсімдіктегі ең динамикалық процестердің бірі - су алмасуы, ол өсімдіктің басқа тіршілік процестерімен тығыз байланыста болады. Су балансы – бұл өсімдіктің суды қабылдауы мен жұмсауы. Орташа транспирациямен және өсімдікке жеткілікті сумен қамтамасыз етумен қолайлы су балансы. Ашық шуақты күнде бұл тепе-теңдік бұзылып, өсімдікте су тапшылығы пайда болады, ол әдетте 5-10% құрайды. Мұндай жетіспеушілік өте қалыпты болып саналады және өсімдікке көп зиян келтірмейді.

Интенсивті транспирация немесе топырақтың кебуі кезінде өсімдікке су ағыны тоқтаған кезде айтарлықтай шығын болады. өсімдік жасушаларытопырақтан сіңіру арқылы толтырылмайтын су, нәтижесінде су тапшылығы, өсімдіктерде жиі тәуліктің ең ыстық сағаттарында байқалады.

Судың жетіспеушілігімен жапырақтар тургорды жоғалтады, қурап, іліп қалады.

Ағзаларында болатын кейбір өсімдіктер үлкен санөлмейтін (Helichrysum тұқымдасы) сияқты механикалық тіндер олардың өзгермейді сыртқы түрісу тапшылығымен, судың айтарлықтай жоғалуы және тіпті өліммен.

Бақылаулар көрсеткендей, әдетте таң атқанда өсімдік пен топырақтағы ішкі градиент дерлік теңестіріледі, өсімдік пен топырақтың су потенциалдары теңестіріледі. Таңертеңгілік уақытта, жапырақтары түсе бастағанда, су әлеуеті таңға қарағанда біршама төмендейді, бірақ өсімдікке су ағыны басталады; жапырақтардан тамыр-топырақ шекарасына дейін су потенциалдарының қажетті градиенті жасалғанда.

Құрғау уақытша және ұзақ мерзімді.

Қосылған күні: 2015-02-02 | Қарау саны: 1725 | Авторлық құқықты бұзу