биология. EKZAMEN_BIO (Восстановлен). Краткий обзор 1) единство химического состава, 2) обмен веществ, 3) самовоспроизведение (репродукция), 4) наследственность
 Скачать 1.8 Mb.
|
Вопрос 20.Виды активного транспорта через плазматическую мембрануКратко:Активный транспорт осуществляется транспортными аденозинтрифосфатазами (АТФазами) и происходит за счет энергии гидролиза АТФ.Виды активного транспорта веществ: первично-активный транспорт - осуществляется транспортными АТФ-азами, которые получили название ионных насосов. вторично-активный транспорт - перенос через мембрану вещества против градиента его концентрации за счет энергии градиента концентрации другого вещества, создаваемого в процессе активного транспорта. Активный транспорт осуществляется транспортными аденозинтрифосфатазами (АТФазами) и происходит за счет энергии гидролиза АТФ. Виды активного транспорта веществ: первично-активный транспорт, вторично-активный транспорт. Первично-активный транспорт Транспорт веществ из среды с низкой концентрацией в среду с более высокой концентрацией не может быть объяснен движением по градиенту, т.е. диффузией. Этот процесс осуществляется за счет энергии гидролиза АТФ или энергии, обусловленной градиентом концентрации каких-либо ионов, чаще всего натрия. В случае, если источником энергии для активного транспорта веществ является гидролиз АТФ, а не перемещение через мембрану каких-то других молекул или ионов, транспорт называется первично активным. Первично-активный перенос осуществляется транспортными АТФ-азами, которые получили название ионных насосов. В клетках животных наиболее распространена Na+ ,K+ — АТФаза (натриевый насос), представляющая собой интегральный белок плазматической мембраны и Са2+ — АТФазы, содержащиеся в плазматической мембране сарко-(эндо)-плазматического ретикулума. Все три белка обладают общим свойством — способностью фосфорилироваться и образовывать промежуточную фосфорилированную форму фермента. В фосфорилиро-ванном состоянии фермент может находиться в двух конформациях, которые принято обозначать Е1 и Е2.Конформация фермента — это способ пространственной ориентации (укладки) полипептидной цепи его молекулы. Две указанные конформации фермента характеризуются различным сродством к переносимым ионам, т.е. различной способностью связывать транспортируемые ионы. Вторично-активный транспорт Вторичным активным транспортом называется перенос через мембрану вещества против градиента его концентрации за счет энергии градиента концентрации другого вещества, создаваемого в процессе активного транспорта. В клетках животных основным источником энергии для вторичного активного транспорта служит энергия градиента концентрации ионов натрия, который создается за счет работы Na+/K+ — АТФазы. Например, мембрана клеток слизистой оболочки тонкого кишечника содержит белок, осуществляющий перенос (симпорт) глюкозы и Na+ в эпителиоциты. Транспорт глюкозы осуществляется лишь в том случае, если Na+, одновременно с глюкозой связываясь с указанным белком, переносится по электрохимическому градиенту. Электрохимический градиент для Na+ поддерживается активным транспортом этих катионов из клетки. В головном мозге работа Na+-насоса сопряжена с обратным поглощением (реабсорбцией) медиаторов —физиологически активных веществ, которые выделяются из нервных окончаний при действии возбуждающих факторов. В кардиомиоцитах и гладкомышечных клетках с функционированием Na+, K+-АТФазы связан транспорт Са2+ через плазматическую мембрану, благодаря присутствию в мембране клеток белка, осуществляющего противотранспорт (антипорт) Na+ и Са2+. Ионы кальция переносятся чере мембрану клеток в обмен на ионы натрия и за счет энергии концентрационного градиента ионов натрия. В клетках обнаружен белок, обменивающий внеклеточные ионы натрия на внутриклеточные протоны — Na+/H+ —обменник. Этот переносчик играет важную роль в поддержании постоянства внутриклеточного рН. Скорость, с которой осуществляется Na+/Ca2+ и Na+/H+ — обмен, пропорциональна электрохимическому градиенту Na+ через мембрану. При уменьшении внеклеточной концентрации Na+ ингибировании Na+ , K+-АТФазы сердечными гликозидами или в бескалиевой среде внутриклеточная концентрация кальция и протонов увеличена. Это увеличение внутриклеточной концентрации Са2+ при ингибировании Na+, K+-АТФазы лежит в основе применения в клинической практике сердечных гликозидов для усиления сердечных сокращений. Различные транспортные АТФазы, локализованные в клеточных мембранах и участвующие в механизмах переноса веществ, являются основным элементом молекулярных устройств — насосов, обеспечивающих избирательное поглощение и откачивание определенных веществ (например, электролитов) клеткой. Активный специфический транспорт неэлектролитов (молекулярный транспорт) реализуется с помощью нескольких типов молекулярных машин — насосов и переносчиков. Транспорт неэлектролитов (моносахаридов, аминокислот и других мономеров) может сопрягаться с симпортом — транспортом другого вещества, движение которого по градиенту концентрации является источником энергии для первого процесса. Симпорт может обеспечиваться ионными градиентами (например, натрия) без непосредственного участия АТФ. Транспортные АТФазы- это высокомолекулярные транспортные белки, способные расщеплять АТФ с высвобождением энергии. Этот процесс служит двигателем активного транспорта. Таким образом переносятся протоны (протонный насос_ или неорганические ионы (ионный насос). Активный транспорт осуществляется путём эндо- и экзоцитоза. Эндоцитоз- образование пузырьков путём впячивания плазматической мембраны при поглощении твёрдых частиц (фагоцитоз) или растворённых веществ (пиноцитоз). Возникающие при этом гладкие или окаймлённые пузырьки называются фагосомами или пиносомами. Путём эндоцитоза яйцеклетки поглощают желточные белки, лейкоциты поглащают чужеродные частицы и иммуноглобулины, почечные канальцы всасывают белки из первичной мочи. Экзоцитоз- процесс, противоположный эндоцитозу. Различные пузырьки из аппарата Гольджи, лизосом сливаются с плазматической мембраной, освобождая своё содержимое наружу. При этом мембрана пузырька может либо встраиваться в плазматическую мембрану, либо в форме пузырька возвращаться в цитоплазму. Вопрос №21 Назовите механизмы при помощи которых ионы перемещаются через плазматическую мембрану клеток? Краткий обзор: Мембрана клетки является избирательным барьером для различных веществ, находящихся внутри и снаружи клетки. Существует три механизма трансмембранного переноса молекул: пассивный транспорт, облегченная диффузия, активный транспорт. Основная часть: Облегченная диффузия Облегчённая диффузия осуществляется с участием компонентов мембраны (ионные каналы, белки-переносчики, анионообменники) по градиенту концентрации и без непосредственных затрат энергии; проявляет специфичность по отношению к транспортируемым молекулам. Ионные каналы (унипорты) представлены большой̆ группой̆ гете-ромультимерных интегральных мембранных белков, обеспечивающих избирательный̆ транспорт ионов через фосфолипидный̆ бислой мембраны из клетки в межклеточное пространство и обратно. Пору канала, как правило, образуют несколько белковых субъединиц. В геноме человека закодирован синтез не менее 50 различных типов ионных каналов. Различают каналы утечки и воротные каналы. • Каналы утечки позволяют ионам перемещаться по градиенту концентрации в клетку или из неё. Например, утечка из клетки положительно заряженных ионов калия приводит к тому, что внутренняя поверхность мембраны заряжается отрицательно относительно наружной̆. • Воротные каналы постоянно закрыты и открываются в ответ на действие различных стимулов. Воротные каналы подразделяют на потенциалзависимые, внеклеточный̆ лиганд-активируемые, внутри-клеточный̆ лиганд-управляемые и механочувствительные, или регулируемые объёмом клетки. ◊ Натриевые каналы в возбудимых структурах (например, скелетные мышечные волокна, кардиомиоциты, нейроны) участвуют в генерации потенциала действия, присутствуют практически в любой̆ клетке, не обязательно генерирующей̆ потенциалы действия ◊ Калиевые каналы — обнаружены в плазмолемме всех клеток; их функции: поддержание мембранного потенциала, регуляция объёма клетки, модуляция электрической̆ возбудимости нервных и мышечных структур. ◊ Кальциевые каналы (каналы депо кальция) участвуют в сокращении, секреции (в т.ч. гормонов и нейромедиаторов) и множественных клеточных процессов. ◊ Хлорные каналы регулирует электрическую возбудимость плазмолеммы скелетных мышечных волокон, регуляция объёма клетки, образовании соляной̆ кислоты в желудке. Трансмембранные белки-переносчики (симпорты) участвуют в сочетанном транспорте двух веществ, при котором движущей̆ силой̆ является перемещение по градиенту концентрации одного из веществ, например, ионов натрия. При помощи Na+ в клетку транспортируются глюкоза (симпорт Na+/глюкоза), аминокислоты (симпорт Na+/АК), фосфаты (симпорт Na+/Р ), бикарбонат (симпорт Na+/HCO -), хлор (симпорт для Na+/Cl-). Анионообменники (антипорты) — регуляторы внутриклеточного pH. Среди переносчиков этой группы хорошо изучены анионообменники Cl– на бикарбонат и Na+ на H+. Активный транспорт Активный транспорт происходит при участии при участии АТФаз (насосов), обеспечивающих энергозависимый̆ трансмембранный̆ перенос ионов против электрохимического градиента. Наиболее известны следующие насосы: натрий, калиевый (Na+,K+-АТФаза) антипорт, протонный (H+,K+-АТФаза) антипорт и кальциевый̆ (Ca +-АТФаза) унипорт. • Натрий,калиевая АТФаза выкачивает Na из клетки в обмен на K, поддерживает мембранный̆ потенциал покоя и участвует в генерации потенциала действия в мембране нервных и мышечных клеток. • Протонная, калиевая АТФаза участвуют в образовании соляной̆ кислоты (электронейтральный обмен внеклеточного K+ на внутриклеточный̆ H+) париетальными клетками желез слизистой̆ оболочки желудка • Кальциевая АТФаза откачивает ионы кальция из цитозоля против концентрационного градиента во внутриклеточные депо кальция (цистерны гладкой̆ эндоплазматической̆ сети). Вопрос №22 Отличие активного транспорта веществ через клеточную мембрану от пассивного. Краткий обзор: Активный транспорт – перенос вещества через клеточную или внутриклеточную мембрану (трансмембранный) или через слой клеток (трансцеллюлярный), протекающий из области низкой концентрации в область высокой, т.е. с затратой свободной энергии организма. Пассивный транспорт – перенос веществ из области высокой концентрации в область низкой без затрат энергии. Основная часть: Пассивный транспорт – это транспорт через мембрану веществ из зоны высокой концентрации в зону низкой концентрации. Он осуществляется в двух формах: в форме простой диффузии и в форме «облегченной» диффузии. Оба этих процесса не нуждаются в энергии, идут относительно медленно и останавливаются, когда концентрация веществ по обе стороны мембраны уравняется. Скорость диффузии и сама возможность транспорта веществ через мембрану зависит (помимо концентрации) от ряда факторов: температуры, размера молекул, способности растворяться в липидах. Жирорастворимые вещества проходят через липидные слои легко, водорастворимые – с трудом. В мембране существуют специальные липидные и белковые «поры», через которые и проходит диффузия. Простая диффузия относительно медленный процесс и природа приспособила для ускорения транспорта специальные мембранные белки – переносчики. Они соединяются с транспортируемым веществом и переносят его с одной стороны мембраны на другую. Для каждой группы веществ в мембране должны быть свои переносчики. Такой процесс и называется «облегченная диффузия», протекая в десятки раз быстрее простой диффузии. Ионный транспорт – это разновидность пассивного транспорта для заряженных ионов, но имеет свои особенности. Белки в цитоплазме клетки несут на своей поверхности, как правило, отрицательный заряд, создавая определенный электрический фон в клетке. Если в клетку направляются потоки положительных (катионы) или отрицательных (анионы) ионов, то положительных ионов войдет больше, поскольку часть катионов будет связываться белками цитоплазмы, нейтрализоваться и создавать дополнительную разницу концентраций разнозаряженных ионов внутри и снаружи клетки. Для транспорта ионов в мембране есть либо специальные ионные поры, либо переносчики. Активный транспорт – наиболее важная форма транспорта для клетки.. Состав цитоплазмы и межклеточной жидкости сильно различаются. Поэтому в клетке существует система «активного транспорта». В этом случае транспорт молекул осуществляется против градиента концентрации (из зоны низкой концентрации в зону высокой). Для этого существуют специальные белковые мембранные комплексы (ионные и молекулярные каналы), работающие с затратой энергии. До 40% всей энергии, вырабатываемой клеткой, идет на транспортные расходы. Наиболее известны следующие насосы: натрий калиевый антипорт, протонный антипорт, кальциевый унипорт. - Натрий калиевая АТФаза выкачивает натрий из клетки в обмен на калий, поддерживает мембранный потенциал покоя и участвует в генерации потенциала действия в мембране нервных и мышечных клеток. - Протонная калиевая АТФаза участвует в образовании соляной кислоты (электронейтральный обмен внеклеточного калия на внутриклеточный протон) париетальными клетками желез слизистой оболочки желудка. - Кальциевая АТФаза откачивает ионы кальция из цитозоля против концентрационного градиента во внутриклеточные депо кальция ( цистерны гладкой ЭПС). Унипорт – однонаправленный перенос ионов по концентрационному градиенту. Симпорт – совместный транспорт веществ в одном направлении при помощи одного переносчика за счет разницы концентраций. Антипорт – согласованный перенос веществ через мембрану в противоположных направлениях. Вопрос №23 Облегченная диффузия при участии ионных каналов. Типы ионных каналов Облегченная диффузия – осуществляется с помощью белков переносчиков с участием компонентов мембраны (ионные каналы, белки-переносчики,анионообменники), по градиенту концентрации и без затрат энергии. Ионные каналы(унипорты, если кто-то не знает, то унипорт – однонаправленный перенос ионов по градиенту с%, перенос хлора) большая группа интегральных белков, обеспечивающих избирательный транспорт ионов через фосфолипидный бислой мембраны ИЗ КЛЕТКИ В МЕЖКЛЕТОЧНОЕ ПРОСТРАНСТВО И ОБРАТНО! Просвет поры сформирован остатками гидрофильных аминокислот и заполнен водой, узкий просвет образует «фильтр», который организует проницаемость только для конкретного иона. Ионные каналы (унипорт) классифицируют: А).По типу ионов: натриевые, калиевые, кальциевые и хлорные каналы; Б).По способу регуляции 1).Потенциал–чувствительные; 2).Хемочувствительные (рецептор–управляемые); 3).Внутриклеточными веществами (ионами, физиологически активными веществами). Симпорт (НСОЗ,Na+)– перенос двух и более веществ в 1 направлении при помощи 1 переносчика за счет разницы с%. Антипорт (входит НСО3-, выходит Сl-)– согласованный перенос двух и более веществ через мембрану в противоположных направлениях. Вопрос 24. Пассивный транспорт веществ через плазматическую мембрану Кратко: Пассивный перенос веществ через клеточные мембраны не требует затраты энергии метаболизма. |