Головна
Реферати » Реферати з біології » Конспект лекцій з біофізики

Конспект лекцій з біофізики

мають внутрішні порожнини: (-велика субодиниця (поліпептид), (-мала субодиниця (гликопротеид). (володіє високою спорідненістю до Na +, (-до К +. Порожнина (-субодиниці заповнюється 3 іонами Na +, порожнину (-субодиниці заповнюється 2 іонами К +. Потім у (-субодиниці спорідненість до

Na + падає, а у (-субодиниці спорідненість до К + зростає.

За рахунок флуктуації відбувається просторове суміщення порожнин субодиниць і обмін іонами. Наприкінці циклу порожнини відкриваються, і іони їх покидають.

Інша гіпотеза. На початку відбувається заповнення порожнин описаним вище способом, потім поворот K-Na-АТФази на 1800. Після чого іони залишають порожнини, а K-Na-АТФази знову повертається на 1800. Якщо молеула постійно перевертається, то це повинно привести до перебудови молекулярного шару - спірний момент.

Механізм вдруге активного транспорту полягає в перенесенні речовин через мембрану проти концентраційного градієнта, яке забезпечується енергією, яка вивільняється при перенесенні іншої речовини за градієнтом. Те, що транспортується по градієнту, називається сінпортом, або ко-транспорт. Приклад, транспорт а-к або цукрів через біо мембрани.

Транспорт в клітини аланина.

У присутності позаклітинних іонів Na + транспорт аланіну в клітини здійснюється доти, поки внутрішньоклітинна концентрація Na + буде в 7 -
10 разів більше позаклітинної. Якщо в позаклітинному середовищі Na + відсутня, то концентрація аланіну всередині клітини не відрізняється від позаклітинної.

2 малюнка. max швидкість транспорту в двох випадках однакова. Позаклітинний Na + надає безпосередній вплив на транспорт аланіну

(різний нахил графіків). Якщо підвищити внутрішньоклітинну концентрацію Na +, то аланін з клітини буде виходити в позаклітинне середовище.

Вдруге активний транспорт не залежить від концентрації Na + поза клітиною, а залежить від концентрації градієнта іонів Na +. Градієнт Na + є рушійною силою, проміжною стадією в процесі використання енергії (у системі вдруге активного транспорту).

Системи антипорта, або контр-транспорту - це система вдруге активного транспорту, функціорующая на основі переносника обмінника, що забезпечує виведення з клітини транспортує речовини проти його концентраційного градієнта в обмін на зв'язаний, пасивно надходить у клітини потік іонів
Na +. Рушійною силою є потенційна енергія концентраційного градієнта іонів Na +.

Приклади:
1. Транспорт Ca2 + в обміну на Na +, здійснюється в багатьох типах клітин.

Рівень концентрації внутрішньоклітинного Ca2 + 10-9 благаючи, позаклітинної - 10-6 благаючи. М'язове скорочення, виділення нейромедіаторів синапсами регулюється Са2 +-залежними К +-каналами. Механізм: і іони Nа + і іони

Са2 + мають один і той же переносник, біля внутрішньої поверхні мембрани, що володіє високою спорідненістю до Са2 +, біля зовнішньої - до Nа +. Са2 +-насос видаляє Са2 + з клітки.
2. Антіпортная система клітин проксимальних відділів нефрона, обменивающая

Nа + на Н +. Із сечі до клітини проксимальних відділів нефрона виділяється Nа +, натомість виводиться Н +. Система не здійснює електричну роботу, тому не треба витрачати енергію. K-Na-насос зберігає Nа + в організмі.

Візікулярний транспорт відбувається шляхом ендо-та екзоцитозу. Це вид транспорту, при якому речовини перекачуються всередину клітини або з неї всередині маленьких бульбашок або візікули.

Рідкі речовини - пиноцитоз, тверді речовини - фагоцитоз.

Коли переносяться гормони або медіатори, то спочатку вони взаємодіють з мембранними рецепторами. Рецептори мають здатність до латеральної дифузії, при цьому освіта комплексу рецептора з лігандом викликає переміщення цього комплексу в поглиблення мембрани.

Утворюється облямована ямка. Внутрішня поверхня покрита особливим білком - клатріном, він пов'язує зайняту лігандом молекулу рецептора, потім цей білок бере участь в отшнуровиванія візікули від поверхні мембрани.
Візікули руйнуються, але деякі проходять наскрізь, і тоді речовини вивільняються з іншого боку. Коли візікули руйнується всередині клітини
- ендоцитоз, поза клітини - екзоцитоз. Мембранний матеріал знову включається в клітку (круговорот.

Потенціал спокою це різниця потенціалів між цитоплазмою і позаклітинної середовищем, існуюча в кожній живій клітині, що знаходиться в стані спокою.
Внутріклітинна Середа заряджена негативно. Величина ПП може бути різною, залежить від стану клітини від-15 до-90 мВ у більшості клітин.

Для того, щоб виміряти величину ПП використовується Мікроелектродна техніка.

Використовується спеціальний вид електродів, що відрізняється набагато меншим діаметром кінчика (частки мкм, або 1 мкм). Бувають скляні та металеві, за формою нагадують спис, необхідний розчин електроліту для гарного проведення електричного струму.

Основні теорії ПП:
1. У 1848 р. Дюбуа-Реймон "теорія електромоторних молекул" (теорія заряджених диполів). Дюбуа-Реймон припустив, що на мембрані знаходяться диполі, орієнтовані негативним зарядом всередину. При порушенні диполі повертаються на 1800, що призводить до позитивного заряду всередині клітини. Різниця потенціалів у цій теорії є попередньої.

2. У 60-ті роки XIX ст. - Альтернативна теорія Германа. У стані спокою мембрана клітини не заряджена, і ПП відсутня. Однак при пошкодженні, в пошкодженій ділянці з'являється надлишок негативного заряду, в силу наявності кислих продуктів. Тому між пошкодженими і неушкоджені ділянки виникає електричний струм.

Теорія Германа виключала існування різниці потенціалів на мембрані.
3. Теорія напівпроникною мембрани Берштейна. 1906 Положення:

~ мембрана має властивість напівпроникності (у спеціальних експериментах у групі Пфейффера показали: при пропущенні електричного струму - поляризація мембрани і поява концентраційної електро-рухової сили.

~ наявність концентраційних градієнтів на біологічній мембрані. У початковому стані К +, Сl-, Na + та інші розподілені різному на мембрані. Берштейн звернув увагу на К +-концентраційний градієнт у напрямку з клітини назовні.

Існують механічні насоси. Переміщення з клітини через мембрану здійснюється за градієнтом; але вихід не нескінченний, як тільки К + вийде з клітки, утворюються сили, протидіють цьому виходу. 1. Перший позитивний заряд на мембрані перешкоджає виходу інших (електростатичне відштовхування). 2 . Великі молекули, які не можуть проходити через мембрану, мембрани їх не пропускають, вони не будуть пропускати К + мембранний шар іонів К + зовні, шар аніонів зсередини. При пошкодженні мембрани аніони виходять назовні і створюється електричний струм.

Еm = RT / F * ln ([K +] ant / [K +] in)
Еm - ПП, F-число Фарадея.

Експеримент: назовні поверхні мембрани обліцеров. солі К + (вихід іонів К + з клітини утруднений (величина ПП?

Результат: амплікація солей К + до зовнішньої поверхні мембрани призводить до зниження величини ПП, ступінь зниження виявилася пропорційною концентрації К + у обліцеров. розчині.

Висновок: К + має основне значення в генерації ПП.

Якщо видалити Na + або змінити його концентрацію в позаклітинній рідині, це не толко не знизить величину ПП, але навіть призведе до невеликої додаткової поляризації мембрани Na ??+ не відіграє суттєвої ролі в генерації ПП.

Прямі визначення концентрації К + в клітині і навколишньому середовищу показали гарне співвідношення з теоретично розрахованими значеннями ПП. Після
Бернштейна дані підтверджувалися.

Джерард і Фурузава, 1930 р. працювали на нервах краба в умовах гіпоксії та апоксіі (повна відсутність О2). ПП прогресивно знижувався і, нарешті, зник у нормальному цілісному ділянці нерва.

Висновок: енергія, необхідна для генерації ПП береться з окисних процесів.

Сучасна мембранна теорія

Ходжкин і Хакслі розробили в 30х роках ХХ ст., Використовуючи мікроелектродну техніку на гігантських аксонах кальмара. ПП-50 мВ. При порушенні генерації ПД амплітуда до 100 мВ.

З позиції теорії Берштейна. При возбужеденіі зростає проникність мембрани для всіх іонів. При цьому відбувається перерозподіл цих іонів в сторону вирівнювання концентрації всередині і поза клітини, тому ПД = ПП ((-50 мВ) (криза мембранної теорії Берштейна.

Основні положення сучасної мембранної теорії
1. Клітинні мембрани мають виборчої проникністю не тільки до іонів стані К +, але і до Na + і до інших.
2. Ці види іонної проникності виявляють самостійну мінливість в залежності від функціонального стану клітини.

У мембрані діелектриком явлется ліпідна фаза (конденсатор), щоб зарядити конденсатор до-75 мВ на 1 мм2 повинно знаходитися 5000 пар іонів. У генерації ПП бере участь К +, концентрація всередині клітини в 20 разів вище (концентраційний градієнт для всередину клітини (так як в позаклітинному середовищі концентрація іонів Na + в 5-15 разів більше, концентрація Сl-поза клітини в 20 -
100 разів більше.

Чим більше проникність мембрани для іона, тим більше в клітку вноситься даного іона.

Р К +: Р Na +: Р Сl-= 1: 0,04: 0,045

Рівняння Гольдмана:

Em = RT / F * ln (PК + * [К +] out + PNa + * [Na +] out + PCl-* [Cl-] out) / (PК + * [К +] in +

PNa + * [Na +] in + PCl-* [Cl-] in)

потенція Дії
1. Пояснюється поворотом диполя на 1800.
2. Теорія альтерації Германа. При порушенні виникає надлишок кислих продуктів, які несуть негативні заряд, що призводить до різниці потенціалів між збудженим і незбуджені учаска.
3. Мембранна теорія Берштейна. У збудженому ділянці мембрани різко збільшується проникність для всіх іонів, концентрації іонів змішуються і ділянка стає електронейтральності.
4. Ходжкин і Хакслі. Зростання проникності мембрани для іонів в місці дії. При

Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7