Биологиялық мембраналар өтімділігі механизмі

Қараңғы өріс әдісі кәдімгі биологиялық микроскопта ерекше бір конденсорды қолдану арқылы орындалады. Қараңғы өрістің конденсоры көлбеу жарық шоғырларын беретіндей ерекше пішінді бірнеше линзадан тұрады, осы жарық шоғырлары препаратты жарықтандырады. Объектінің құрылымдарының ұсақ элементтеріне түсе отырып, жарық олардан шашырап, бір бөлігі объективке түседі. Соның әсерінен микроскоптың қараңғы көру өрісінде объект жарқырап көрінеді.

Фазалы – контрасты әдіс.

 Фазалы- контрасты микроскопия  контрастылығы төмен объектілерді  бақылауға және кескіннің контрастылығын  күшейтуге негізделген микроскопиялық  зерттеу әдісі. Мөлдір объект  арқылы өтуі кезінде жарықтың  интенсивтілігі өзгермейді деуге  болады, бірақ объектінің қалыңдығына  және сыну көрсеткішіне байланысты  болатын фазалар өзгеріске ұшырайды. Мөлдір объектілер дефазаланатын  объектілер деп аталады,  кәдімгі  жағдайда осындай объектілердің бөліктерін көру мүмкін емес.

Биофизикалық зерттеулерде осындай объектілерді кейде бояйды, бірақ бұл кезде олардың қасиеттері мен тіршілік ету қабілеттілігі өзгеруі мүмкін. Жарық шоғырының жолына мөлдір қосылысы (заты) бар мөлдір орта қойылады, мысалы бактерия (сурет 3). Осы кезде өтетін жарық шоғыры екі бөлікке бөлінеді, бірінші бөлігі мөлдір объект арқылы өтеді және F фокус жазықтығының Ф бөлігінде линза арқылы фокусталады (сурет 4. а, 1- сызық). Екінші бөлігі объектінің біртекті емес бөліктерінен дифракцияланып (орағытып өтіп), линза арқылы I жазықтықтың А нүктесінде жинақталады (сурет 4. а, 2- сызық ). 3- ші қисық сызығы жарықтың бактерия арқылы дифракциясының нәтижесі болып табылады. Қисықтардың фазалар айырмасы орталардың сыну көрсеткіштерінің әртүрлілігінен пайда болады. I жазықтығындағы көз 1-ші және 2-ші толқындарды ажырата алмайды, өйткені олардың интенсивтілігі бірдей, ал фазалардың айырмашылығын көз сезінбейді. Фазалар айырмасын амплитудалар айырмасына түрлендіру қажет. Ол үшін  F жазықтығына 1-ші толқынның фазасын - ге  өзгертетін кішігірім дөңгелек фазалы пластинка қойылады, сонда 1-ші және 3- ші толқындар не бір фазада не қарама- қарсы фазада болады. Осы кезде бактерияның контрастылығы артады (сурет 4. б).

Фазалы-контрасты    қондырғылар (пластинкалар, конденсорлар)  микроскопқа қосымша қондырғылар болып табылады. Бұл әдісте бояу қолданылмайды, өйткені бояу объектілерге қауіпті әсер етеді.

2. Электрондық микроскопия.    Электрондық микроскопия (ЭМ) - электрондар ағынының көмегімен объектілердің құрылымын микроскопиялық зерттеу әдісі болып табылады. ЭМ морфологияда, микробиологияда, вирусологияда, биохимияда, онкологияда, медициналық генетикада, иммунологияда кең түрде қолданыс тапқан.        Мембраналардың құрылысын зерттеу үшін электрондық микроскоп қолданылады, оның ажырату шегі жоғары жылдамдықпен қозғалатын электрон үшін де Бройль толқынының ұзындығымен анықталады:      ; мұндағы h – Планк тұрақтысы; m – электрон массасы; - электрон жылдамдығы.    Электрондық микроскоптың ажырату шегі -ге дейін жетуі мүмкін. Электрондық микроскоптарда жарық шоғырының орнына электрондар ағыны қолданылады, ал линзалардың ролін- электростатикалық және электромагниттік өріс атқарады.      Жасушаның нақты электронограммасын алу үшін оның мембраналарға электрондарды жақсы жұтатын және жақсы шашырататын вольфрамды, осмиийді және басқа да химиялық элементтерді тұндырып, оны контрастайды.

Мембраналарды зерттеу үшін тоңазыту- кесу және тоңазыту- қышқылмен өңдеу әдістері қолданылады. Препараттарды (ұлпа тілімін) зақымдаушы әсерге шалдықтырмай, жылдам қатырады. Препараттарды дайындау бірнеше бөліктен тұрады.     Терең вакуумде жасушаның суспензиясы болып табылатын үлгіні пышақтың көмегімен төменгі температурада (-100 0С) кеседі. Кескен кезде үлгі арқылы өтетін кесік пайда болады. Кесіктің жазықтығы мембрана арқылы өткенде, мембрана орта бөлігінен екі бөлікке бөлінгендігі байқалған. Кесіктің пайда болған жазықтықтарында мембрананың ішкі бөлігі көрінген. Қажет болған жағдайда мембрананы қышқылмен өңдеп, вакуумдегі суды тез буландырады. Бұл жасуша мембранасының беттік құрылымдарын жақсы көруге мүмкіндік береді. Осыдан кейін жалаңаштанған беттен реплика (тілім, үзінді, бөлік) алынады. Осы алынған тілімді электрондық микроскопия әдісімен зерттейді.    Репликаны алу үшін алдымен препараттың топологиялық сипаттамаларын анықтау керек, ол үшін  шамамен 450 бұрышпен үлгіге платинаны себеді. Одан соң платиналы репликаның механикалық беріктігі үшін, оған көміртегі қабатын жағады. Репликаны органикалық қалдықтардан тазартып, суда жуады. Содан кейін препаратты ерітеді, ал реплика бетіне қалқып шығып, оны арнайы сүзгімен сүзіп алып, электрондық микроскоппен зерттейді.

Қорытныды.

Жасушалардың маңызды бөліктерінің бірі биологиялық мембраналар болып табылады. Олар жасушаларды қоршаған ортадан бөліп тұрады, оны сыртқы зиянды әсерлерден қорғайды, жасуша мен қоршаған орта арасындағы зат алмасуды басқарады, электрлік потенциалдардың түрленуіне мүмкіндік туғызады, АТФ энергиясын синтездеуге қатысады т.б. Негізінен мембраналар жасушаның құрылымын жасайды және оның қызметін қалыптастырады. Көптеген аурулар (атеросклероз, улану т.б.) мембрананың құрылымы мен қызметінің бұзылуынан болады.

Биологиялық мембраналар деп цитоплазманы және клетканы құрайтын көптеген элементтерді шектейтін және каналшалардан, қыртыстардан, қуыстардан тұратын біріктірген жүйені құрайтын бірнеше молекулярлық қабатты функционалды құрылымдарды атайды.

Мембрананың құрылымы және функциялары ұғымдарына сүйене отырып, олардың құрылымдық және функционалдық әртүрлілігінің молекулярлық-биологиялық негіздерді анықтау негізгі міндет болып табылады.

Пайдаланған әдебиет:

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.- М., Высшая школа, 2003.- 608 с.

2. Самойлов В.О. Медицинская биофизика. СПб.: СпецЛит, 2004. –496 с.

3. Антонов В.Ф., Черныш А.М., В.И. Пасечник и др. Биофизика.  М., Владос, 2000

4. http://kk.wikipedia.org/