Физика биологических мембран. (1979)

Рисунки художника-карикатуриста Жана Эффеля.

Записи ученых на грифельной доске.

Образованные белками и некоторыми другими веществами каналы, так называемые водные поры, которые обеспечивают проницаемость биологических мембран.

Институт биологической физики Академии наук СССР.

Исследования разных аспектов механизма и регуляции транспорта ионов через мембраны клеток и органелл.

В отверстие тефлоновой перегородки, разделяющей водное пространство формируется безслойная липидная мембрана.

Вносится антибиотик из группы полиеновых.

Виды антибиотиков этой группы.

Химическое и геометрическое строение этих веществ.

Модель молекулы амфотерицина Б.

Высота молекулы равна половине толщины мембраны.

В искусственной мембране, содержащей стерины, амфотерицин Б связывается с этим липидом.

Из таких пар создаются структуры, у каждой из которых молекула антибиотика и восемь стеринов.

Это полупоры будущего канала.

Макет мембраны.

Мультфильм, поясняющий образование сквозных пор, проницаемых для анионов.

В результате опытов с амфотерицином Б, было зафиксирована работа одиночного канала.

Для проверки зависимости работы сквозных пор от структуры антибиотика взяли молекулу кандидина, которая отличается от амфотерицина Б всего одной группой.

Мультфильм, поясняющий метод измерения пор.

Установлено, что в присутствии ионов-блокаторов при изменении полярности напряжения на мембране, ее проводимость сначала увеличивается, а затем падает.

Мультфильм, поясняющий это явление, одновременно с демонстрацией показаний приборов.

Ученые предприняли попытку встроить в такую же липидную пленку каналы возбудимой мембраны живой клетки.

Донором нативных каналов для операции на молекулярном уровне стала пресноводная водоросль.

Исследования показали, что в ее клеточной мембране есть каналы двух типов кальциевые и хлорные.

Кальциевые управляются напряжением на мембране.

При ее деполяризации они открываются.

Ионы кальция входят в клетку и открывают хлорные каналы.

Ионы хлора устремляются из клетки.

Если рассмотреть момент полного открытия кальциевых каналов, после открытия они инактивируются.

Ток спадает.

Следом за кальциевыми каналами закрываются хлорные.

Так меняются во времени потоки ионов при фиксации потенциала на мембране.

Процесс визуализируется на показаниях приборов.

Если мембрану деполяризовать коротким импульсом, то потоки этих ионов вызовут генерацию потенциала действием.

В протоплазме водорослей есть вещества, которые при определенных условиях встраиваются в мембрану и образуют каналы.

Водоросль под микроскопом.

Это обстоятельство было использовано в эксперименте по реконструкции естественного канала в искусственной мембране.

Протоплазму водорослей разделили на ряд фракций с различным молекулярным весом.

Введение некоторых из этих фракций в ячейку с искусственной мембраной привело к образованию ионных каналов, спонтанно открывающихся и закрывающихся.

Показания приборов фиксирующих это.

Каналы управляются напряжением на мембране.

В зависимости от напряжения меняется соотношение длительности его открытого и закрытого состояний и величина среднего тока через канал.

Характер управления каналами такой же, как и в клеточной мембране.

Так получено одно из доказательств того, что в искусственной липидной пленке реконструирован кальциевый канал клетки водорослей.

Мультфильм, поясняющий реальные характеристики каналов.

Так удалось реконструировать канал клеточной электровозбудимой мембраны в мембране искусственной.

Собака бегает по полю.

Охотничья собака в стойке.

Ученый работает в лаборатории.

На первом плане колбы и другие лабораторные сосуды, и устройства.

В институте ведутся интенсивные исследования работы первичных рецепторов пахучих веществ и как происходит различение запахов.

Ученый из обонятельной выстелки лягушки вырезает небольшой участок.

С помощью ферментов отделяют рецептурную клетку.

Вид клетки под микроскопом.

В растворе Рингера она может жить и функционировать длительное время.

Мультфильм, поясняющий процесс определения запаха.

Живую рецептурную клетку экспериментатор втягивает в электрод.

Клетка включена в измерительную систему.

Подается камфора.

Мультфильм, поясняющий эксперимент по определению той части выстелки, в которой находятся рецепторы, связывающие молекулы такой формы.

Лабораторное оборудование, связанное с этим экспериментом.

Пробирки.

Константа связывания, выявленная в результате эксперимента.

Мультфильм, поясняющий связь рецепторов и каналов мембран.

В море плывет скат.

В обанятельной выстелке ската и карпа так же обнаружены белки подобные тем, из которых построены мембранные рецепторы лягушки и крысы.

Карпы плавают в аквариуме.

Эти белки обладают способностью связывать аминокислоты, которые служат пахучим стимулом для рыб.

Мультфильм, поясняющий процесс удаления пахучих веществ, связанных рецепторами.

Экспериментатор среди сложного лабораторного оборудования.

Решается практическая задача - построение датчиков, которые реагировали бы на малые концентрации пахучих веществ, присутствующих в среде.

Продвинуться в этом направлении, возможно позволят искусственные липидные мембраны, реагирующие на запах.

Глаз человека.

В сетчатке глаза один из светочувствительных рецепторов - палочка.

Мультфильм, поясняющий работу такой палочки.

Эксперимент с нативным каналом.

Мультфильм, поясняющий новую теорию передачи световой информации.

Совместная работа физиологов и биофизиков.

С помощью мембран и родопсина экспериментаторы установили природу реагирования рецепторов на свет.

Крупно, лица ученых, работающих над решением сложных задач.

Рисунки Жана Эффеля.