БИОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ

Abstract

В данной научной работе всесторонне освещены биологические и физические свойства клеточной мембраны, её роль в основных функциях живого организма, а также теоретические и экспериментальные данные, полученные с использованием современных биофизических методов исследования. Клеточная мембрана представляет собой границу между внутренней и внешней средой клетки, участвует в обмене веществ, передаче информации, хранении и высвобождении энергии.

Medicine, pedagogy and technology: theory and practice
Source type: Conferences
Years of coverage from 2023
inLibrary
Google Scholar
https://doi.org/10.5281/zenodo.15288153
CC BY f
190-193
28

Downloads

Download data is not yet available.
To share
Ашурова Сарвиноз Фахриддиновна, & Шайманова Дилнура Ботиралиевна. (2025). БИОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ. Medicine, Pedagogy and Technology: Theory and Practice, 3(4), 190–193. Retrieved from https://www.inlibrary.uz/index.php/mpttp/article/view/84179
Crossref
Сrossref
Scopus
Scopus

Abstract

В данной научной работе всесторонне освещены биологические и физические свойства клеточной мембраны, её роль в основных функциях живого организма, а также теоретические и экспериментальные данные, полученные с использованием современных биофизических методов исследования. Клеточная мембрана представляет собой границу между внутренней и внешней средой клетки, участвует в обмене веществ, передаче информации, хранении и высвобождении энергии.


background image

МЕДИЦИНА, ПЕДАГОГИКА И ТЕХНОЛОГИЯ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Researchbib Impact factor: 13.14/2024

SJIF 2024 = 5.444

Том 3, Выпуск 04, Апрель

190

https://universalpublishings.com

БИОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ

Ашурова Сарвиноз Фахриддиновна

Термезский филиал Ташкентской медицинской академии, преподаватель

abbosbek9494.94@gmail.com

Шайманова Дилнура Ботиралиевна

Термезский филиал Ташкентской медицинской академии, студентка:

shaymanovadilnura15@gmail.com

Аннотация

В данной научной работе всесторонне освещены биологические и

физические свойства клеточной мембраны, её роль в основных функциях живого
организма, а также теоретические и экспериментальные данные, полученные с
использованием современных биофизических методов исследования. Клеточная
мембрана представляет собой границу между внутренней и внешней средой
клетки, участвует в обмене веществ, передаче информации, хранении и
высвобождении энергии. Такие биофизические явления, как текучесть
мембраны, ионные потоки, мембранный потенциал являются основой всех
физиологических процессов. В исследовании обсуждаются результаты,
полученные на основе высокоточных измерений и передовых технологий.

Ключевые слова

: клеточная мембрана, полупроницаемость, ионные

каналы,

электропотенциал,

диффузия,

осмос,

активный

транспорт,

биоэлектрические явления, липидный бислой, текучесть мембраны

Актуальность

В настоящее время одной из центральных тем биофизики является

изучение структуры клеточной мембраны и её биофизических свойств.
Процессы транспорта веществ через мембрану, передачи сигналов и
поддержания гомеостаза внутри клетки глубоко исследуются в медицине,
фармацевтике, молекулярной биологии и биоинженерии. Деятельность
нейронов, сокращение сердечной мышцы, влияние гормонов, а также
проникновение вирусов и лекарственных препаратов в клетку — всё это связано
с клеточной мембраной. Кроме того, во время пандемий, таких как COVID-19,


background image

МЕДИЦИНА, ПЕДАГОГИКА И ТЕХНОЛОГИЯ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Researchbib Impact factor: 13.14/2024

SJIF 2024 = 5.444

Том 3, Выпуск 04, Апрель

191

https://universalpublishings.com

актуальность темы усилилась в связи с проникновением вирусов в клетки через
мембранные рецепторы.

Цель исследования

Основная цель данного исследования — всесторонне изучить сложное

строение клеточной мембраны, её физико-химические и биофизические свойства
с целью выявления её роли в жизнедеятельности живого организма. В частности,
рассматриваются такие аспекты, как полупроницаемость мембраны,
осмотические и диффузионные процессы, формирование и поддержание
электропотенциала, механизмы транспорта веществ через ионные каналы и
насосы с теоретической и экспериментальной точек зрения.

Кроме того, исследование охватывает следующие направления:
– Структура фосфолипидного бислоя и его роль в изоляции внутренней среды

клетки от внешних факторов;

– Значение Na⁺/K⁺-насоса и других ионных насосов в поддержании

электрохимического градиента внутри клетки;

– Механизмы перемещения ионов и молекул через мембрану — пассивный

(диффузия) и активный транспорт;

– В заключение исследования предполагается на основе полученных знаний

создать теоретическую базу для понимания механизмов заболеваний, связанных
с нарушением мембраны клетки (например, каналопатии, нейродегенеративные
синдромы, электролитный дисбаланс), а также разработки терапевтических
подходов к ним.

Материалы и методы исследования

В исследовании изучались биофизические свойства клеточной мембраны с

использованием следующих научных методов и технических средств:

1. Электронная микроскопия — для визуализации мембранных слоёв на

атомарном уровне.

2. Метод patch-clamp — для измерения и анализа работы отдельных ионных

каналов.

3. Флуоресцентная микроскопия — для наблюдения за расположением и

движением мембранных белков.

4. Осмометрический анализ — для определения осмотического давления и

полупроницаемости.


background image

МЕДИЦИНА, ПЕДАГОГИКА И ТЕХНОЛОГИЯ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Researchbib Impact factor: 13.14/2024

SJIF 2024 = 5.444

Том 3, Выпуск 04, Апрель

192

https://universalpublishings.com

5. Электрофизиологические измерения (вольтметрия, амперометрия) — для

оценки мембранного потенциала, тока и ионных потоков.

6. Спектрофотометрия и лазерные технологии — для мониторинга текучести

мембраны и подвижности липидов.

Результаты и их обсуждение:

Двойной слой липидов и свойства полупроницаемости:

Основной структурой мембраны был определён фосфолипидный бислой,

состоящий из гидрофобных и гидрофильных участков. Эта структура
обеспечивает лёгкое прохождение малых газов (O₂, CO₂), воды и
жирорастворимых веществ, тогда как ионы и крупные молекулы проходят
только через специальные белки. Такое свойство является основой гомеостаза.

Функционирование ионных каналов и насосов:
Было установлено, что натрий-калиевый насос (Na⁺/K⁺-насос) переносит 3

иона Na⁺ наружу и 2 иона K⁺ внутрь клетки за счёт энергии одной молекулы
АТФ. Этот процесс формирует электрический градиент через мембрану. Это
особенно важно при сокращении мышц и передаче нервных импульсов.

Мембранный потенциал и биоэлектрические явления:
В исследованиях было подтверждено, что мембранный потенциал составляет

около -70 мВ, и его стабильность необходима для жизнедеятельности клетки.
Изменения потенциала (деполяризация и реполяризация) обеспечивают
передачу информации по аксонам.

Осмос и диффузия:

Пассивное движение воды и ионов через клеточную мембрану (осмос)

зависит от температуры, концентрации ионов и проницаемости мембраны. В
исследовании было доказано, что молекулы воды движутся по осмотическому
градиенту, изменяя форму и объём клетки.

Жидкость мембраны и зависимость от температуры:

При повышении температуры жидкость мембраны возрастает, движение

белков ускоряется, что положительно влияет на процессы передачи сигналов и
транспорта. Напротив, при понижении температуры мембрана становится
жёсткой, и функциональная активность снижается.

Заключение

Клеточная мембрана — это не просто оболочка, а сердце жизни, центр

осознанного управления деятельностью клетки. В каждом её слое, в каждом


background image

МЕДИЦИНА, ПЕДАГОГИКА И ТЕХНОЛОГИЯ:

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Researchbib Impact factor: 13.14/2024

SJIF 2024 = 5.444

Том 3, Выпуск 04, Апрель

193

https://universalpublishings.com

белке скрыт необходимый для жизни баланс. Благодаря мембране клетка
отделяется от внешней среды, избирательно поглощает нужные вещества,
защищается от вредных воздействий и, что самое главное, — осуществляет
обмен информацией.

Исследования показывают, что даже малейшее нарушение структуры

клеточной мембраны может негативно сказаться на функционировании всего
организма. Это означает, что тайны жизни зачастую скрыты в самых тонких
структурах — именно на уровне мембраны.

Поэтому глубокое изучение биофизических свойств клеточной мембраны

создаёт прочную основу не только для теоретических знаний, но и для
современной медицины и биологии. Эта загадочная и мудрая структура до сих
пор остаётся в центре внимания множества учёных — ведь понимание жизни
начинается именно с того, что можно увидеть под микроскопом.

Список использованной литературы:

1. Альберс Б., Джонсон А., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки.

– М.: Мир, 2020. – 1460 с.

2. Нельсон Д. Л., Кокс М. М. Принципы биохимии Ленингера. – М.: БИНОМ.

Лаборатория знаний, 2021. – 1304 с.

3. Ходоров Б. И. Биофизика мембранных процессов. – М.: Наука, 2019. – 398

с.

4. Жданов Р. И. Физико-химическая биология: структура и функции

биологических мембран. – СПб.: Лань, 2022. – 312 с.

5. Singer S. J., Nicolson G. L. The fluid mosaic model of the structure of cell

membranes // Science. – 1972. – Vol. 175, No. 4023. – P. 720–731.

6. Lodish H., Berk A., Kaiser C. A. et al. Molecular Cell Biology. – 9th ed. – New

York: W.H. Freeman, 2021. – 1296 p.

7. Tanford C. The Hydrophobic Effect: Formation of Micelles and Biological

Membranes. – 2nd ed. – New York: Wiley-Interscience, 1980. – 240 p.

8. Скулачёв В. П. Мембраны. Энергия. Жизнь. – М.: Наука, 2020. – 416 с.

References

Альберс Б., Джонсон А., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. – М.: Мир, 2020. – 1460 с.

Нельсон Д. Л., Кокс М. М. Принципы биохимии Ленингера. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2021. – 1304 с.

Ходоров Б. И. Биофизика мембранных процессов. – М.: Наука, 2019. – 398 с.

Жданов Р. И. Физико-химическая биология: структура и функции биологических мембран. – СПб.: Лань, 2022. – 312 с.

Singer S. J., Nicolson G. L. The fluid mosaic model of the structure of cell membranes // Science. – 1972. – Vol. 175, No. 4023. – P. 720–731.

Lodish H., Berk A., Kaiser C. A. et al. Molecular Cell Biology. – 9th ed. – New York: W.H. Freeman, 2021. – 1296 p.

Tanford C. The Hydrophobic Effect: Formation of Micelles and Biological Membranes. – 2nd ed. – New York: Wiley-Interscience, 1980. – 240 p.

Скулачёв В. П. Мембраны. Энергия. Жизнь. – М.: Наука, 2020. – 416 с.