- •1. Биофизика как наука. Современные достижения биофизики и их значения для биологии и медицины.
- •2. Первое, второе, третье начала термодинамики. Определение понятия «температура».
- •3. Термодинамика биологических систем. "Жизнь с точки зрения физики" (э. Шредингер). Теорема Пригожина. Функция диссипации.
- •4. Энтропия. Энтропия и вероятность, скорость продукции энтропии. Соотношение Онзагера между потоком и движущей силой есть взаимосвязь.
- •5. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Кровь как неньютоновская жидкость.
- •6. Течение вязкой жидкости по трубам. Уравнение Пуазейля. Гидравлическое сопротивление.
- •7. Ламинарное и турбулентное течение жидкости, число Рейнольдса.
- •8. Использование законов гидродинамики для описания движения крови по кровеносным сосудам с учетом ограничений. Уравнение Бернулли.
- •9. Строение стенок сосудов и их механические свойства. Закон Лапласа, уравнение Ламе. Функциональные группы сосудов.
- •10. Факторы, обеспечивающие движение крови по кровеносным сосудам. Влияние эластических свойств на гемодинамику. Роль эффекта компрессионной камеры.
- •11. Работа и мощность сердца.
- •13. Гидравлическое сопротивление в различных отделах кровеносной системы. Объемная и линейная скорость кровотока в зависимости от поперечного сечения сосудов.
- •15. Мембранология как наука. Определение понятия биологическая мембрана. Функции мембраны. Современная жидко – кристаллическая мозаичная модель мембраны.
- •16. Химический состав мембран. Липидные и белковые компоненты. Структура молекулы фосфолипида. Вода, как структурный компонент мембраны.
- •17. Текучесть липидного бислоя. Микровязкость мембран. Уравнения Стокса – Эйнштейна. Фазовые переходы в мембране. Значимость жидко – кристаллического состояния мембран для их функционирования.
- •18. Модельные мембранные системы. Использование липосом для транспорта лекарственных веществ.
- •19. Электронная микроскопия в исследовании биологических мембран. Устройство электронного микроскопа. Метод замораживания – скалывания, замораживания – травления.
- •20. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Применение его для изучения фазовых переходов в биологических мембранах.
- •21. Мембранный транспорт. Виды мембранного транспорта и их особенности.
- •22. Пассивный транспорт неэлектролитов – обычная диффузия. Уравнение Фика.
- •23. Облегченная диффузия. Кинетическая схема транспорта незаряженных частиц с учетом переносчика. Уравнение облегченной диффузии.
- •24. Возможные схемы прохождения ионов через мембраны клеток. Основные подходы для описания транспорта ионов. Структура ионных каналов.
- •25. Пассивный транспорт ионов. Уравнение Теорелла, Нернста – Планка.
- •28. Мембранный потенциал. Методы измерения мембранного потенциала. Микроэлектродная техника.
- •29. Возникновение потенциала покоя. Гипотеза Бернштейна. Уравнение Нернста. Уравнение Гольдмана – Ходжами – Катца. Эквивалентная электрическая схема мембраны.
- •30. Потенциал действия. Изменение проницаемости мембраны для ионов Na и k при генерировании потенциального действия.
- •31. Потенциал зависимые ионные каналы мембраны для k и Na. Структура, особенности функции. Изменение проницаемости мембраны для k и Na в различные фазы потенциального действия.
- •32. Свойства потенциала действия и его биологическое значение. Распределение нервного импульса по нервному волокну.
- •44. Биофизический механизм повреждающего воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты.
18. Модельные мембранные системы. Использование липосом для транспорта лекарственных веществ.
О сновные мембранообразующие липиды представляют собой соединения с идеальным сочетанием гидрофобных и гидрофильных свойств. Они сравнительно плохо растворимы в воде в мономерном виде, а стремление их полярных головок максимально контактировать с водой придаёт им уникальные способности образовывать многообразные сравнительно устойчивые структуры при агрегации этих молекул
1 . Модель – монослой липидов на границе раздела вода – воздух или вода – масло. Гидрофильные головки находятся в воде, а гидрофобные хвосты – в воздухе или в масле. Если постепенно уменьшать площадь, занимающую монослоем, то удается получить монослои, в 2 молекулы расположены так же плотно, как и в одном из монослоев мембраны. При изменении состояния липидных молекул (под действием температуры, лекарственных препаратов) меняется площадь, занимаемая молекулами. Поэтому в биологических и медицинских исследованиях широко используются монослои синтетических липидов, изолированных из различных природных мембран.
2. Бислойная липидная мембрана – создана Мюллером в 1962г. Заполнили отверстие в тефлоновой перегородке, разделяющей 2 водных раствора, фосфолипидном, растворенным в гептане. После того, как растворитель и излишки липида растекаются по тефлону, в отверстии образуется бислой толщиной несколько мм. и диаметром приблизительно 1мм: Расположив по обе стороны мембраны 2 электрода, можно измерить сопротивление мембраны или генерируемый на ней потенциал. Если по разные стороны перегородки поместить различные по химическому составу растворы, то можно изучить проницаемость мембраны для различных агентов, а так же лекарственных препаратов.
3 . Липосомы – это мельчайшие пузырьки (везикулы), состоящие из билипидной мембраны и полученные обработкой ультразвуком смеси воды и фосфолипидов малые одноламелярные везикулы. Липосомы фактически являются биологической мембранной, полностью лишенной белковых молекул:
В медицине липосомы используют для доставки лекарственных веществ в однораздельные органы и ткани, приготавливая их в среде, содержащей нужное вещество. Липосомы не токсичны, полностью усваиваются в организме и являются надежной липидной микрокапсулой для направленной доставки лекарств. Они встраиваются именно в те органы которые нуждаются в лечении, что позволяет проводить целенаправленную терапию на клеточном уровне, например путем вкл. в липосому специф. антител к мембранным белкам клеток-мишеней. Без таких мер липосомы концентрируются в печени и селезенке. Используя это их свойство можно без потерь доставлять липосомы в печень и селезенку, откуда лек. в-ва будут транспортироваться. Липосомы обладают очень малой проницаемостью для ионов и большинства полярных молекул.
Большие многослойные липосомы – липиды растворяют в органическом растворителе (бензол, хлороформ) и полученный раствор упаривают в вакууме в роторном испарителе. Липиды остаются на стенках колбы в виде пленки. В колбу с пленкой + водный буферный раствор и встряхивают его. Полученные липосомы выдерживают в водной среде в течение нескольких часов для установления равновесия.
+ белок – часть липосом разрушается с образованием липопротеиновых комплексов.
липопротеиновые комплексы адсорбируются на поверхности оставшихся интактными липосом.
липиды комплексов сливаются с липидами липосомальной мембраны.
Протеолипосомы встраиваются не во все клетки организма, а именно в те, которые нуждаются в лечении.