Структура биологических мембран.

Первая модель строения биологических мембран была предложена в 1902г., когда заметили, что через мембраны проникают вещества, хорошо растворимые в липидах и тогда предположили, что биологические мембраны состоят из тонкого слоя фосфолипидов. На поверхности раздела неполярный одномолекулярный слой. На основании этого предположили, что биологическая мембрана пострoена из монослоя липидов. В 1925 году Гортер и Грендел измеряли площадь мономолекулярной пленки липидов. На основании результатов они предположили, что липиды в мембране располагаются в виде бимолекулярного слоя. Биологическая мембрана рассматривается как электрический конденсатор, в котором пластинками являются электролиты наружного и внутреннего растворов (внеклеточного и цитоплазмы) с погруженными в них головами липидных молекул. Проводники разделены диэлектрическим слоем, образованным неполярной частью липидных молекул- двойным слоем их хвостов. Мембрана не только липидный бислой, были получены данные о том что мембрана состоит из белковых молекул.

Эту гипотезу подтвердили исследования электрических параметров биологических мембран ( Коул и Кертис,1935г.): высокое

7 2

электрическое сопротивление =10 Ом× м и большая емкость

-2 2

= 0,5× 10 Ф/м

Проводники разделены диэлектрическим слоем, Липиды – диэлектрики с диэлектрической проницаемостью Е ≈2.

(Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость среды ε — безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля (и с характеризующей этот эффект величиной диэлектрической восприимчивости среды). Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице (в силу их низкой плотности). Для большинства твёрдых или жидких диэлектриков относительная диэлектрическая проницаемость лежит в диапазоне от 2 до 8 (для статического поля). Диэлектрическая постоянная воды в статическом поле достаточно высока — около 80. Велики её значения для веществ с молекулами, обладающими большим электрическим диполем.)

Емкость плоского конденсатора

Е × Ео × S

С= -------------

d

-12 2

Где электрическая постоянная Ео = 8, 85 × 10 Ф/м,

d -- расстояние между пластинами конденсатора,

S— площадь пластины.

Е × Ео

С уд = --------

d

Отсюда можно найти расстояние между пластинами конденсатора, соответствующее в нашем случае толщине липидной части мембраны,

-12

E × Ео 8,85 × 10 × 2

d = -------- = -------------------- м = 3,5 нм