Физа. "Физиология деятельности клеточных мембран"
 Скачать 1.67 Mb.
|
|
Домашнее задание по теме: "Физиология деятельности клеточных мембран". Информационный блок № 1.Цитоплазматические мембраны – это образования, которые отделяют содержимое цитоплазмы клетки от окружающей среды, т.е. – это пограничное образование клетки. Строение мембраны. Нужно знать, что основу мембран составляют белки и фосфолипиды. Фосфолипиды имею вид «головастика» у которого имеется гидрофильная головка и гидрофобные хвосты. Гидрофобные концы всегда направлены в противоположную сторону от водной среды, образуя, тем самым, двойной слой фосфолипидов, так называемый частокол Лэнгмюра – они хвостиками обращены друг к другу, а головками ориентированы к наружной стороне мембраны. Все белки мембраны делят на: 1. интегральные белки, которые пронизывают всю мембрану; 2. периферические белки. Многие из периферических белков мембраны играют роль мембранных рецепторов, а так же ферментов, встроенных в мембрану. Некоторые интегральные белки играют роль трансмембранных переносчиков. Белки формируют вместе с фосфолипидами цитоскелет клетки, который придает мембране определенную жесткость. Мембрана находится в коллоидном, т.е. жидкостном состоянии, в ней идет перемещение белков – формирование новых рецепторов или их открытие (повышение доступности) для существующих. Основные функции цитоплазматических мембран: 1. Трансмембранный транспорт; 2. Рецепция раздражителя; 3. Образование межклеточных контактов; 4. Формирование электрической активности. Информационный блок № 2Трансмембранный транспорт. Пассивный транспорт – транспорт веществ через мембрану, который осуществляется по градиенту концентрации и нетребует затрат энергии. Активный транспорт – транспорт веществ через мембрану, который осуществляется против градиента концентрации и требует значительных затрат энергии. Пассивный транспорт представлен: -диффузией и осмосом. Осмос - когда через мембрану движется растворитель (вода) из зоны с меньшей концентрацией растворенного вещества в зону с его большей концентрацией. Осмос поддерживает объем и форму клетки. Диффузия - процесс проникновения вещества, растворимого в воде, из зоны с его большей концентрацией в зону с его меньшей концентрацией (по градиенту концентрации). Движущая сила при этом - разность концентраций. Простая диффузия осуществляется либо через поры, щели, которые есть в гидрофильных участках мембраны и сформированы белками аквапоринами, поринами, перфоринами и т.д. Осуществляется периодически, когда возникает разность концентраций веществ. Активно проходят малые неполярные молекулы: O2, стероиды, тиреоидные гормоны, а так же жирные кислоты. Хуже, но проходят малые полярные незаряженные молекулы – CO2, NH3, H2O, этанол, мочевина. Облегченная диффузия – ускоряет и усиливает перенос веществ. Осуществляется за счет специфических переносчиков, создает условия для транспорта натрия, калия, хлора, моносахаридов, т.е. для некрупных молекул. Различают 2 вида переносчиков: 1. Переносчики- белки, которые тем или иным способом переносят вещества через мембрану – за счет конформации (пространственного преобразования) молекул переносчика (сальтообразно). 2. Белки, которые образуют постоянные каналы, диаметр 0,3-0,6 нм, (так переносятся ионы натрия, калия, хлора). Любой постоянный транспортный канал состоит из трех частей: 1. Водная пора в мембране, образуется белком переносчиком. 2. Селективный фильтр - «фильтр условный», его функцию выполняет размер поперечника канала. Поперечный размер канала (диаметр) селектирует (отбирает) и пропускает в канал только «свой ион». Для каждого иона свой канал (натриевый канал, калиевый канал, кальциевый канал и т.д.) 3. Воротная система канала. Есть входные и выходные ворота канала. Они открываются и закрываются при определенных состояниях мембраны. 4. Сенсор канала – чувствительная часть канала, воспринимающая сигналы. Каналы делятся на управляемые и неуправляемые.Управляемые каналы подразделяются на: 1.потенциал-управляемые – открываются при изменении потенциала мембран. 2. рецептор-управляемые: а) механо-управляемые (механозависимые) – открываются при растяжении цитоскелета клетки; б) лиганд-управляемые (лигандозависимые) – открываются, когда биологически активное вещество БАВ (гормон) взаимодействует с каким-либо рецептором. Кроме того управляемые каналы делятся на быстрые и медленные. Неуправляемые каналы– всегда только медленные. Информационный блок № 3.Активный транспорт - транспорт веществ через мембрану, который осуществляется против градиента концентрации и требует значительных затрат энергии. Одна треть основного обмена тратиться на активный транспорт. Активный транспорт бывает: 1. Первично-активый - такой транспорт, для обеспечения которого используется энергия макроэргов - АТФ, ГТФ, креатинфосфат. Например: Калиево-натриевый насос – важная роль в процессах возбудимости в клетке. Он вмонтирован в мембрану. Калиево-натриевый насос - фермент калий-натриевая АТФаза. Этот фермент – белок. Он существует в мембране в виде 2-х форм: Е1, Е2. В ферментах существует активный участок, который взаимодействует с калием и с натрием. Когда фермент находится в форме Е1, его активный участок обращен внутрь клетки и обладает высоким сродством к натрию, а значит способствует его присоединению (3 атома Na). Как только натрий присоединяется, происходит конформация этого белка, которая перемещает 3 атома натрия через мембрану и с наружной поверхности мембраны натрий отсоединяется. При этом происходит переход фермента из формы Е 1 в Е 2. Е 2 имеет активный участок, обращенный к наружной поверхности клетки, обладает высоким сродством к калию. При этом 2 атома К присоединяется к активному участку фермента, изменяется конформация белка и калий перемещается внутрь клетки. Это происходит с большой затратой энергии, так как фермент АТФаза постоянно расщепляет энергию АТФ. 2. Вторично-активный – это транспорт, который осуществляется тоже против градиента концентрации, но на это перемещение тратится не энергия макроэргов, а энергия электрохимических процессов, которая возникает при движении каких-либо веществ через мембрану при первично-активном транспорте. Например: Сопряженный транспорт натрия и глюкозы, энергия – за счет перемещения натрия в калиево-натриевом насосе. Классическим примером вторично-активного транспорта выступает натрий - Н (аш)-обменник - когда обмениваются натрий и водород (это тоже вторично-активный транспорт). Способы транспортировки через мембрану: 1. Унипорт – это такой вид транспорта веществ через мембрану, когда переносчиком или каналом транспортируется одно вещество (Na-каналы). 2. Симпорт – это такой вид транспорта, когда 2 или более веществ в своем транспорте через мембрану взаимосвязаны и транспортируются вместе в одном направлении. (Na и глюкоза – в клетку) Это вид сопряженного транспорта. 3. Антипорт - такой сопряжённый вид транспорта, когда его участники друг без друга не могут транспортироваться, но потоки идут навстречу друг другу (К-Na-насос-активный вид транспорта). Информационный блок № 4.Рецепция. Для восприятия действия раздражителя и перевода ее на язык клетки в мембранах существуют специальные структуры – т.н. клеточные рецепторы. Наиболее распространены среди клеточных рецепторов – хеморецепторы, воспринимающие химические раздражители. Они представляют собой белковые образования в мембране. Хеморецепторы различны по своей структуре, строению для различных химических веществ. Каждая клетка имеет большое количество разных типов хеморецепторов. Нехимические раздражители (например, электрические) – меняют заряд мембраны и это изменение заряда мембраны включает механизмы, которые переводят информацию раздражителя на язык клетки. Мембранный рецептор является первичным посредником между химическим раздражителем клеткой. Вследствие того, что многие вещества не способны проникать в клетку, необходимы образования, которые бы передавали информацию от рецепторов на внутриклеточные структуры. Такие образования называются вторичными посредниками. Наличие вторичных посредников способствует проникновению сигнала далее в клетку. На сегодня известны 4 системы вторичных посредников: 1. Система аденилатциклаза - циклический аденозинмонофосфат (ц АМФ). 2. Система гуанилатциклаза - цГМФ 3. Система фосфолипаза-С - инозитол-трифосфат. 4. Ca2+ - кальмодулин. Мембранные рецепторы подразделяются на 2 большие группы: 1. Ионотропные – быстро отвечающие рецепторы; 2. Метаботропные – медленно отвечающие рецепторы. Ионотропные рецепторы либо ассоциированы с ионными каналами, либо под действием раздражителя сами конформируются в ионный канал. Это приводит к изменению проницаемости клеточной мембраны и ее функциональной активности. Метаботропные рецепторы делятся на 2 группы: 1. Метаботропные рецепторы, не связанные непосредственно с ионными каналами. 2. Метаботропные рецепторы, связанные с ионными каналами. Кроме того, выделяют большую группу рецепторов, участвующих в обеспечении иммунной защиты. Особое место занимают рецепторы мембраны, которые называются главный комплекс гистосовместимости (ГКГС). Они подразделяются: 1. ГКГС I типа – имеются на поверхности всех клеточных мембран. Обеспечивают аутологичность клеток и генетический контроль клеток. 2. ГКГС II типа – имеется только у клеток, осуществляющих иммунную защиту. Играет важную роль в распознавании чужеродных антигенов в формировании иммунного ответа. Состояния, связанные с изменением количества и чувствительности рецепторов: 1. Уменьшение числа рецепторов – десинтезация 2. Увеличение числа рецепторов – синтезация 3. Уменьшение чувствительности рецепторов – десенсибилизация 4. Увеличение чувствительности рецепторов – сенсибилизация |