Физические свойства мембран

Измерение подвижности молекул мембраны и диффузии частиц через мембрану свидетельствует о том, что билипидный слой ведет себя подобно жидкости. В то же время мембрана - упорядоченная структура. Эти два фактора заставляют думать, что фосфолипиды в мембране при ее естественном функционировании находятся в жидкокристаллическом состоянии. Жидкостные свойства мембраны подтверждаются методами ЭПР и ЯМР.

Вязкость липидного слоя мембран приблизительно на два порядка выше вязкости воды, она равна 30-100 мПас, что соответствует примерно вязкости растительного масла. Поверхностное натяжение на 2-3 порядка ниже (0,03-1 мН/м), чем у воды.

При изменении температуры в мембране можно наблюдать фазовые переходы: плавление липидов при нагревании и кристаллизацию при охлаждении. Фазовые переходы связаны с изменением энергии и поэтому могут быть обнаружены, в частно -сти, по увеличению теплоемкостипри изменении температуры. Жидкокристаллическое состояние бислоя имеет меньшую вязкость и большую растворимость различных веществ, чем твердое состояние. Толщина жидкокристаллического биослоя меньше, чем твердого.

Конформация (структура) молекул в жидком и твердом состояниях различна, в чем можно убедиться при рентгеноструктурном анализе. В жидкой фазе молекулы фосфолипидов могут образовывать полоски (кинки), в которые способны внедряться молекулы диффундирующего вещества.

Двойной фосфолипидный слой уподобляет мембрану конденсатору, электроемкость 1 мм² мембраны составляет 5-13 нФ.

ПЕРЕНОС МОЛЕКУЛ (АТОМОВ) ЧЕРЕЗ МЕМБРАНЫ

Важным элементом функционирования мембран является их способность пропускать или не пропускать молекулы (атомы) и ионы. Существенно, что вероятность такого проникновения частиц зависит как от направления их перемещения, например в клетку или из клетки, так и от разновидности молекул и ионов.

Таким термином называют необратимые процессы, в результате которых в физической системе происходит пространственное перемещение (перенос) массы, импульса, энергии, заряда или какой-либо другой физической величины.

К явлениям переноса относят диффузию (перенос массы вещества), вязкость (перенос импульса), теплопроводность (перенос энергии), электропроводность (перенос электрического заряда). Наиболее существенные для биологических мембран явления: перенос вещества и перенос заряда. Как синоним переноса частиц в биофизике широкое распространение получил термин «транспорт частиц».