Фізична модель ендоцитозу - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукНауковий керівник доктор біологічних наук, професор Гордієнко Євген Олександрович, Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, завідувач відділу низькотемпературного консервування (м. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, доцент Прилуцький Юрій Іванович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри біофізики (м. доктор фізико-математичних наук, професор Мартиненко Олександр Віталійович, Харківський національний університет імені В.Н. Захист відбудеться “__7__” __жовтня__2005 р. о __1500__годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.13 у Харківському національному університеті імені В.Н. З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н.Ендоцитоз і споріднені йому явища лежать в основі багатьох життєво важливих механізмів трансмембранного переносу речовин на клітинному рівні. Ендоцитоз блокується інгібіторами метаболізму і потребує витрати метаболічної енергії, тобто є своєрідним різновидом активного транспорту. Накопичена зараз велика кількість експериментальних даних щодо ендоцитозу потребує систематизації й аналізу на основі сучасних теоретичних уявлень про функціонування біологічних обєктів. Метою роботи було створення базової теоретичної моделі ендоцитозу, яка описує фізичний механізм та загальні закономірності цього явища на підставі сучасних уявлень щодо фізичних принципів життєдіяльності клітин. Довести, що за певних умов зневоднення клітини, в мембрані якої утворився білковий домен, приводить до появи замкнутої інвагінації мембрани, що містить позаклітинні речовини.Де , , , і - площа поверхні мембрани в деформованому і недеформованому станах, і - локальна середня кривизна мембрани в деформованому і недеформованому станах, 2h - товщина бішару, і - ефективні модулі ізотермічного розтягу зовнішнього і внутрішнього моношарів бішарової мембрани, і - локальні молекулярні концентрації молекул j-го сорту в зовнішньому і внутрішньому моношарах бішарової мембрани, і - площа, що припадає в середньому на одну молекулу i-го сорту в зовнішньому і внутрішньому моношарах бішарової мембрани у відсутності її деформації, - модуль ізотермічного розтягу мембранної молекули j-го сорту, - власна спонтанна кривизна молекули j-го сорту. Перша з них, що відповідає першому доданку в (1), повязана з ізотропним розтягом серединної поверхні бішару, а друга частина, що відповідає другому доданку в наведеному вище виразі для вільної енергії деформації, - зі згинанням бішару, при якому площа серединної поверхні бішару не змінюється, а змінюється тільки локальна середня кривизна мембрани. Повна вільна енергія деформації двокомпонентної мембрани обводненої клітини, в якій утворюється домен, що містить тільки молекули другого сорту, крім вільної енергії ізотропного розтягу містить ще внесок, звязаний зі зменшенням ентропії мембрани, що завжди виникає при відхиленні розподілу мембранних компонентів у мембрані від однорідного: , (2) де - кількість молекул у домені, що складається тільки з молекул другого сорту, N1 і N2 - повна кількість молекул першого і другого сорту, що містяться в мембрані, - концентрація насиченого розчину другого мембранного компоненту в першому. Якщо ліпідний моношар, який містить молекули першого сорту і займає площу , змішати з моношаром ліпіду, що містить молекули іншого сорту і до змішування займає площу , то у відсутності зовнішніх впливів, що розтягують або стискають мембрану, площа поверхні моно-шару, яка складається із суміші ліпідів, може бути меншою за сумарну площу поверхні вихідних моношарів. В розділі 4 проведено фізико-математичний аналіз стадії зневоднювання клітини, в мембрані якої за рахунок попереднього обводнення утворився домен, що складається тільки з молекул одного сорту.1.Розроблені наразі біофізичні моделі окремих етапів ендоцитозу є надмірно спрощеними та не враховують звязки цього процесу з метаболічною активністю клітин, що не дозволяє визначити причини, механізми і закономірності ендоцитозу в межах цих моделей та використувати їх для аналізу і трактування результатів експериментів. 2.Вперше отримано вираз для вільної енергії деформації багатокомпонентної бішарової мембрани в загальному випадку довільної деформації і довільного розподілу мембранних компонент уздовж моношарів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ