1.
Клеточная мембрана – отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность; регулируют обмен между клеткой и средой. Функции мембран: барьерная — обеспечивает регулируемый, избирательный, пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой, транспортная — через мембрану происходит транспорт веществ в клетку и из клетки, матричная — обеспечивает определенное взаиморасположение и ориентацию мембранных белков, их оптимальное взаимодействие, механическая — обеспечивает автономность клетки Большую роль в обеспечение механической функции имеют клеточные стенки, а у животных — межклеточное вещество, энергетическая — при фотосинтезе в хлоропластах и клеточном дыхании в митохондриях в их мембранах действуют системы переноса энергии, в которых также участвуют белки, рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами, ферментативная — мембранные белки являются ферментами. Физические свойства: Текучесть и вязкость = вязкости подсолнечного масла.
|
4.
Транспорт ионов через клеточные мембраны.
Пассивный - перенос вещества из мест с большим значением электрохимического потенциала к местам с его меньшим значением. Электрохимический потенциал — физическая величина, связывающая химический потенциал (μ) и электрический потенциал (φ) некоторой электрохимической системы соотношением: A = μ + e·φ где А — работа, нарушающая электрохимическое равновесие
системы; e — элементарный заряд частицы.
Идет с уменьшением энергии Гиббса, поэтому данный процесс может идти самопроизвольно без затраты энергии. Уравнение Теорелла:
 j m= -UCd(ми)/dx U-подвижность частиц C-концентрация, знак минус показывает, что перенос происходит в сторону убывания (ми). Уравнение Нериста-Планка: F - число Фарадея, Z - валентность иона, T - абсолютная температура, R - газовая постоянная,  - электрический потенциал на мембране.
|
7.
Мембранный потенциал - разность электрических потенциалов разделенных проницаемой мембраной. между растворами электролитов. Величина предсказывается уравнением Нернста: Еm = ((R*T)/F)*ln([K]вн/[K]нар) R – газовая постоянная. T – абсолютная температура. F – число Фарадея. [K]вн:[K]нар – отношение концентрации калия внутри и снаружи клетки. Потенциал покоя– заряд на мембране в состоянии покоя. Одним из основных свойств нервной клетки является наличие постоянной электрической поляризации ее мембраны – мембранного потенциала. Мембранный потенциал поддерживается на мембране до тех пор, пока клетка жива, и исчезает только с ее гибелью. Причина возникновения мембранного потенциала: 1. Потенциал покоя возникает прежде всего в связи с асимметричным распределением калия (ионная асимметрия) по обе стороны мембраны. 2. Ионная асимметрия является нарушением термодинамического равновесия, и ионы калия должны были бы постепенно выходить из клетки, а ионы натрия - входить в нее. Активный транспорт ионов/ионный насос – механизм, который может переносить ионы из клетки или внутрь клетки против концентрационных градиентов (локализован в поверхностной мембране клетки и представляет собой комплекс ферментов, использующих для переноса энергию, освобождающуюся при гидролизе АТФ). Значение потенциала покоя: 1. Применение микроэлектродной техники позволило определить основные свойства нервных клеток всех отделов мозга, выяснить природу возникающих в них активных процессов и установить закономерности синаптических связей, объединяющих эти клетки. 2. Наличие ионных градиентов и постоянной электрической поляризации мембраны является основным условием, обеспечивающим возбудимость клетки. Создаваемый этими двумя факторами электрохимический градиент представляет собой запас потенциальной энергии, который все время находится в распоряжении клетки и который может быть немедленно использован для создания активных клеточных реакций.
|
2.
Жидкостно-кристаллическая модель – ультратонкая пленка на поверхности клетки или клеточной органеллы, состоит из бимолекулярного слоя липидов с встроенными белками и полисахаридами – сложное молекулярное образование, основа которой –биополимеры: липиды, белки, углеводы.
Функции мембранных белков: белки ответственны за функциональную активность мембран. ферментативная — мембранные белки нередко являются ферментам, маркировка клетки — на мембране есть антигены, действующие как маркеры — «ярлыки», позволяющие опознать клетку, рецепторная — некоторые белки, находящиеся в мембране, являются рецепторами.
Функции мембранных углеводов: контроль за межклеточными взаимодействиями, поддержание иммунного статуса клетки, обеспечение стабильности белковых молекул в мембране, роль антигенов при развитии клеточного иммунитета, в том числе при реакции отторжения трансплантата, места узнавания при заражении патогенными вирусами и микроорганизмами.
Функции мембранных липидов: Структурная - липиды составляют основу клеточных мембран. Регуляторная - липиды регулируют проницаемость мембран, их коллоидное состояние и текучесть, активность липидозависимых, активность мембранных рецепторов. Ряд липидов участвует в фиксации заякоренных белков.
Латеральная диффузия – хаотичное тепловое перемещение молекул липидов и белков в плоскости мембраны. Флип-флоп—это диффузия молекул мембранных фосфолипидов поперек мембраны. Искусственная мембрана обычно представляет собой жесткую селективно-проницаемую перегородку, разделяющую массообменный аппарат на две рабочие зоны, в которых поддерживаются различные давления и составы разделяемой смеси.
Липосома – образующийся липидный бислой при энергичном встряхивании липидов в водной среде.
|
5.
Ионные каналы – интегральные белки, которые обеспечивают пассивный транспорт ионов по градиенту концентрации. Энергией для транспорта служит разность концентрации ионов по обе стороны мембраны. Неселективные каналы обладают следующими свойствами: пропускают все типы ионов, но проницаемость для ионов K+ значительно выше, чем для других ионов; всегда находятся в открытом состоянии.
Селективные каналы обладают следующими свойствами: пропускают только один вид ионов; для каждого вида ионов существует свой вид каналов; могут находиться в одном из 3 состояний: закрытом, активированном, инактивированном. Избирательная проницаемость селективного канала обеспечивается селективным фильтром, который образован кольцом из отрицательно заряженных атомов кислорода, которое находится в самом узком месте канала.
Изменение состояния канала обеспечивается работой воротного механизма, который представлен двумя белковыми молекулами. Эти белковые молекулы, так называемые активационные ворота и инактивационные ворота, изменяя свою конформацию, могут перекрывать ионный канал. Изменение состояния канала обеспечивается работой воротного механизма, который представлен двумя белковыми молекулами. Эти белковые молекулы, так называемые активационные ворота и инактивационные ворота, изменяя свою конформацию, могут перекрывать ионный канал. Для потенциал-зависимого канала, в состоянии покоя активационные ворота закрыты, инактивационные ворота открыты (канал закрыт). При действии на воротную систему сигнала активационные ворота открываются и начинается транспорт ионов через канал (канал активирован). При значительной деполяризации мембраны клетки инактивационные ворота закрываются и транспорт ионов прекращается (канал инактивирован). При восстановлении уровня МП канал возвращается в исходное (закрытое) состояние.
|
8 .
Уравнение Нернста, потенциал, его природа
где Е — электродный потенциал, Е0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах; R— универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);
T — абсолютная температура; F — постоянная Фарадея, равная 96485,35 Кл·моль−1; n — число моль электронов, участвующих в процессе; aox и ared — активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции. Стационарный потенциал Гольдмана – Ходжкина.Для количественного описания потенциала в условиях проницаемости мембраны для нескольких ионов Ходжкин и Катц использовали представление о том, что потенциал покоя на равновесный, а стационарный по своей природе, то есть он отражает состояние системы, когда через мембрану непрерывно идут встречные потоки ионов K+, Na+, Cl- и других. Согласно теории Ходжкина, Хаксли, Катца, клеточная мембрана в состоянии покоя проницаема, в основном, только для ионов калия. Ионы калия диффундируют по концентрационному градиенту через клеточную мембрану в окружающую жидкость; анионы не могут проникать через мембрану и остаются на ее внутренней стороне. Так как ионы калия имеют положительный заряд, а анионы, остающиеся на внутренней поверхности мембраны, - отрицательный, то внешняя поверхность мембраны при этом заряжается положительно, а внутренняя - отрицательно. МП= -RN/nFlnC1/C2. Уравнение Гольдмана-Ходжкина:
|
3.П ассивный транспорт — перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой, без затрат энергии (диффузия, осмос). Диффузия — пассивное перемещение вещества из участка большей концентрации к участку меньшей концентрации. Осмос — пассивное перемещение некоторых веществ через полупроницаемую мембрану. При простой диффузии частицы вещества перемещаются сквозь билипидный слой. Направление простой диффузии определяется разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны. Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества и полярные маленькие молекулы. Не проникают полярные крупные молекулы, заряженные частицы и макромолекулы. Уравнения Фика, которое показывает, что плотность потока вещества J
пропорциональна коэффициенту диффузии
D и градиенту концентрации. Это уравнение выражает первый закон Фика (Адольф Фик — немецкий физиолог, установивший законы диффузии в 1855 г.). Облегченная диффузия. Большинство веществ переносится через мембрану с помощью погружённых в неё транспортных белков. С помощью белков-переносчиков осуществляется как пассивный, так и активный транспорт веществ. Участие белков-переносчиков обеспечивает более высокую скорость облегченной диффузии по сравнению с простой пассивной диффузией. Облегченная диффузия не требует специальных энергетических затрат за счет гидролиза АТФ. Эта особенность отличает облегченную диффузию от активного трансмембранного транспорта.
|
6.
Активный транспорт-перенос вещества из мест с меньшим значением электрохимического потенциала в места с его большим значением. Активный транспорт осуществляется при помощи белков-переносчиков, локализующихся в плазматической мембране. Этим белкам в отличие от тех, о которых мы говорили при обсуждении облегченной диффузии, для изменения их конформации требуется энергия. Поставляет эту энергию АТФ, образующийся в процессе дыхания. Мембранный насос — объёмный насос, рабочий орган которого — гибкая пластина, закреплённая по краям; пластина изгибается под действием рычажного механизма или в результате изменения давления воздуха или жидкости, выполняя функцию, эквивалентную функции поршня в поршневом насосе. У большей части клеток в плазматической мембране действует натриевый насос, активно выкачивающий натрий из клетки.. Такой объединенный насос называют натрий-калиевым насосом. С внутренней стороны мембраны к нему поступают натрий и АТФ, а с наружной — калий. Перенос натрия и калия через мембрану совершается в результате конформационных изменений, которые претерпевает этот белок На каждые два поглощенных иона калия из клетки выводится три иона натрия. Содержимое клетки становится более отрицательным по отношению к внешней среде, и между двумя сторонами мембран возникает разность потенциалов. Это ограничивает поступление в клетку отрицательно заряженных ионов (анионов), например хлорид-ионов.
|
12.
Гемодинамика в одиночном сосуде-движение крови в крупных сосудах. Гемодинамика — движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из области высокого давления в область низкого) Уравнение или закон Пуазейля — закон, определяющий расход жидкости при установившемся течении вязкой несжимаемой жидкости в тонкой цилиндрической трубе круглого сечения. Гидравлическое сопротивление – сопротивление движению жидкостей (и газов) по трубам, каналам и т.д., обусловленное их вязкостью.
| |
Скачать 242.6 Kb.