биология. EKZAMEN_BIO (Восстановлен). Краткий обзор 1) единство химического состава, 2) обмен веществ, 3) самовоспроизведение (репродукция), 4) наследственность
 Скачать 1.8 Mb.
|
Виды пассивного транспортаВиды пассивного транспорта веществ: Простая диффузия-свободное перемещение молекул и ионов в направлении градиента их химического (электрохимического) потенциала (так могут перемещаться лишь вещества с малыми размерами молекул, например вода, метиловый спирт) Осмос-давление) — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворенного вещества из объема с меньшей концентрацией растворенного вещества Диффузия ионов- происходит, в основном, через специализированные белковые структуры мембраны — ионные каналы, когда они находятся в открытом состоянии. Облегченная диффузия- это быстрое движение молекул через мембрану с помощью специфических мембранных белков, называемых пермеазами. Пермеазы- ферментоподобные белки бактерий, участвующие в транспорте метаболитов, находятся в периплазме микробной клетки Дополнение к краткому ответу – развернутый ответ: Простая диффузия Если концентрация вещества по обе стороны мембраны различна, возникает поток частиц, направленный из более концентрированного раствора в разбавленный. Диффузия происходит до тех пор, пока концентрация вещества по обе стороны мембраны не выравнивается. Через клеточную мембрану проходят как хорошо растворимые в воде {гидрофильные) вещества, так и гидрофобные, плохо или совсем в ней нерастворимые. Осмос Осмос — движение молекул воды (растворителя) через мембрану из области меньшей в область большей концентрации растворенного вещества. Осмотическим давлением называется то наименьшее давление, которое необходимо приложить к раствору для того, чтобы предотвратить перетекание растворителя через мембрану в раствор с большей концентрацией вещества. Диффузия ионов Диффузия ионов происходит, в основном, через специализированные белковые структуры мембраны — ионные каналы, когда они находятся в открытом состоянии. В зависимости от вида ткани клетки могут иметь различный набор ионных каналов. Различают натриевые, калиевые, кальциевые, натрий-кальциевые и хлорные каналы. Перенос ионов по каналам имеет ряд особенностей, отличающих его от простой диффузии. В наибольшей степени это касается кальциевых каналов. Облегченная диффузия Через биологические мембраны кроме воды и ионов путем простой диффузии проникают многие вещества (от этанола до сложных лекарственных препаратов). В то же время даже сравнительно небольшие полярные молекулы, например, гликоли, моносахариды и аминокислоты практически не проникают через мембрану большинства клеток за счет простой диффузии. Их перенос осуществляется путем облегченной диффузии. Облегченной называется диффузия вещества по градиенту его концентрации, которая осуществляется при участии особых белковых молекул-переносчиков. Вопрос 25. Виды эндоцитоза(пиноцитоз,фагоцитоз,опосредованный рецепторами эндоцитоз) Кратко: Эндоцитоз и экзоцитоз — это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз). При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают два типа эндоцитоза. Фагоцитоз («поедание») — поглощение клетками твердых частиц. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами; эту функцию выполняют, например, некоторые виды лейкоцитов, поглощающие бактерии. Пиноцитоз («питье») — поглощение клеткой жидкого материала. Пузырьки, которые при этом образуются, часто бывают очень мелкими. В таком случае говорят о микропиноцитозе и пузырьки называют микропиноцитозными. Пиноцитоз характерен для очень многих клеток, как животных, так и растительных. Полный ответ: Крупные молекулы биополимеров практически не транспортируются через мембраны, и все же они могут попадать внутрь клетки в результате эндоцитоза . Его разделяют на фагоцитоз ,пиноцитоз и опосредованный рецепторами эндоцитоз. При эндоцитозе (эндо — внутрь) определенный участок плазмалеммы захватывает и как бы обволакивает внеклеточный материал, заключая его в мембранную вакуоль, возникшую вследствие впя-чивания мембраны. В дальнейшем такая вакуоль соединяется с лизосомой, ферменты который расщепляют макромолекулы до мономеров.Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц Пиноцитоз - процесс захвата и поглощения капелек жидкости с растворенными в ней веществами. опосредуемый рецепторами эндоцитоз-представляет собой избирательный концентрирующий механизм, позволяющий клеткам захватывать большие количества специфических лигандов без поглощения соответственно большего объема внеклеточной жидкости.Макромолекулы, которые связываются со специфическими рецепторами на поверхности клеток, проходят внутрь через окаймленные ямки со значительно большей скоростью.Один из примеров рецепторно-опосредованный эндоцитоза может служить фагоцитоз бактерии лейкоцитом. Вопрос 26. Виды экзо- и эндоцитоза. Макромолекулы и более крупные частицы проникают через мембрану внутрь клетки путем эндоцитоза, а удаляются из нее - экзоцитозом. При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем отшнуровываясь превращаются во внутриклеточные пузырьки, содержащие захваченный клеткой материал. Продукты поглощения поступают в клетку в мембранной упаковке. Эти процессы происходят с затратой энергии АТФ. Внеклеточное пространство находится сверху, оно отделено от цитоплазмы (снизу) плазматической мембраной. Из-за наличия стадии слипания бислоев экзоцитоз и эндоцитоз не повторяют друг друга в обратном порядке: при экзоцитозе слипаются два монослоя плазматической мембраны, обращенные к цитоплазме, тогда как при эндоцитозе - два наружных монослоя мембраны. В обоих случаях сохраняется асимметрический характер мембран, и монослой, обращенный к цитоплазме, всегда контактирует с цитозолем. Различают два вида эндоцитоза - фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз - захват и поглощение клеткой крупных частиц (иногда целых клеток и их частей). Специальные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами. В результате образуются крупные пузырьки, называемые фагосомами. Жидкость и растворенные в ней вещества поглощаются клеткой посредством пиноцитоза. Плазматическая мембрана принимает участие в выведении веществ из клетки, это происходит в процессе экзоцитоза. Таким образом из клетки выводятся гормоны, белки, жировые капли и другие продукты клетки. Некоторые секретируемые клеткой белки упаковываются в транспортные пузырьки, непрерывно переносятся к плазматической мембране, сливаются с ней и открываются во внеклеточное пространство, высвобождая содержимое. Это характерно для всех эукариотических клеток. В других клетках, главным образом секреторных, определенные белки запасаются в специальных секреторных пузырьках, которые сливаются с плазматической мембраной только после получения клеткой соответствующего сигнала извне. Данные клетки способны к секреции веществ в зависимости от определенных потребностей организма, например, в гормонах или ферментах. Кратко: Виды эндоцитоза. Пиноцитоз, фагоцитоз, опосредованный рецепторами эндоцитоз. Эндоцитоз – поглощение клеткой воды, веществ частиц и микроорганизмов. Пиноцитоз – процесс поглощения жидкости и растворенных веществ с образованием небольших пузырьков. Фагоцитоз – поглощение крупных частиц, специальными клетками организма (фагоциты). Опосредованный рецепторами эндоцитоз – поглощение из внеклеточной жидкости конкретных макромолекул, связываемых специфическими рецепторами. (лиганд взаимодействует с рецептором, затем они концентрируются на поверхности окаймленной ямки, формируют окаймленный клатрином пузырек, который погружается в клетку). Виды экзоцитоза. Спонтанный и регулируемый. Экзоцитоз – секреция, процесс, когда внутриклеточные секреторные пузырьки сливаются с плазмолеммой, а их содержимое освобождается из клетки. Регулируемый – запускается с помощью определённого сигнала, чаще всего вследствие увеличение концентрации ионов кальция в цитозоле. Эти пузырьки скапливаются под клеточной мембраной. В этом процессе участвуют секреторные гранулы, а также специализированные эндосомы (например, синаптические пузырьки). Спонтанный – происходит по мере образования секреторных пузырьков, которые постоянно сливаются с клеточной мембраной. Он обеспечивает встраивание в плазмолемму вновь синтезированных белков и рецепторов, интернализованных при опосредованном рецепторами эндоцитозе. Вопрос 27. Чем облеченная диффузия через клеточную мембрану отличается от физической диффузии? Приведите примеры. Краткий обзор: Если вещество движется через мембрану из области с высокой концентрации в сторону с низкой концентрацией (то есть по градиенту концентрации этого вещества) без затраты клеткой энергии, то такой транспорт называется ДИФФУЗИЕЙ. Облегченная диффузия - это быстрое движение молекул через мембрану с помощью специфических мембранных белков, называемых пермеазами. Простая диффузия - транспорт веществ непосредственно через липидный бислой. Унипорт – однонаправленный перенос ионов по концентрационному градиенту. Симпорт – совместный транспорт двух и более веществ в одном направлении при помощи одного переносчика за счет разности концентрации. Антипорт – согласованный перенос двух и более веществ через мембрану в противоположных направлениях. При облегченной диффузии молекулы через мембрану движутся с помощью специфических белков, в то время как при простой диффузии транспорт веществ осуществляется непосредственно через липидный бислой. Пример: Простая диффузия - проникновение через мембрану О2, СО2, этанола. А с помощью облегченной диффузии в клетку транспортируются сахара, аминокислоты, нуклеотиды. Основная часть: Существует три механизма трансмембранного переноса молекул: пассивный транспорт, облегченная диффузия, активный транспорт. Простая диффузия - транспорт веществ непосредственно через липидный бислой. Через него легко проходят газы, неполярные или малые незаряженные полярные молекулы. Чем меньше молекула и чем более она жирорастворима, тем быстрее она проникает через мембрану. Облегченная диффузия — транспорт веществ с помощью специальных транспортных белков, каждый из которых отвечает за транспорт определенных молекул или групп родственных молекул. Они взаимодействуют с молекулой переносимого вещества и каким-либо способом перемещают ее сквозь мембрану. Активный транспорт Необходимость активного транспорта возникает тогда, когда требуется обеспечить перенос через мембрану молекул против электрохимического градиента. Этот транспорт осуществляется белками-переносчиками, деятельность которых требует затрат энергии. Источником энергии служат молекулы АТФ. В зависимости от направления перемещения веществ и количества переносимых веществ данным транспортером различают три типа транспорта: унипорт, симпорт и антипорт. Унипорт – однонаправленный перенос ионов по концентрационному градиенту. Симпорт – совместный транспорт двух и более веществ в одном направлении при помощи одного переносчика за счет разности концентрации. Антипорт – согласованный перенос двух и более веществ через мембрану в противоположных направлениях. Избирательная проницаемость мембраны поддерживает внутриклеточный гомеостаз, оптимальное содержание в клетке ионов, воды, ферментов и субстратов, обеспечивающих жизнедеятельность клетки. Гидрофобный характер сердцевины бислоя определяет возможность непосредственного проникновению через мембрану различных с физико-химической точки зрения веществ. Неполярные вещества свободно проникают через биологические мембраны. Трансмембранный перенос полярных соединений осуществляют специальные транспортеры, встроенные в билипидный слой. При облегченной диффузии молекулы через мембрану движутся с помощью специфических белков, в то время как при простой диффузии транспорт веществ осуществляется непосредственно через липидный бислой. Пример: Простая диффузия - проникновение через мембрану О2, СО2, этанола. А с помощью облегченной диффузии в клетку транспортируются сахара, аминокислоты, нуклеотиды. Вопрос №28. Внутриклеточные сигнальные молекулы (вторичные посредники). Краткий обзор: В общих чертах пути передачи сигнала в клетке с участием G-белков (это семейство белков, относящихся к ГТФазам и участвующих во внутриклеточных сигнальных каскадах) и протеинкиназ (ферментов) включает следующие этапы. 1. Лиганд (специальное соединение (чаще- молекула)) связывается с рецептором на мембране клетки. 2. Связанный с лигандом рецептор, взаимодействуя с G-белком, активирует его. 3. Активированный G-белок взаимодействует с одним или несколькими следующими соединениями: аденилатциклазой, фосфодиэстеразой, фосфолипазами С, А2, D, активируя или ингибируя их. 4. Внутриклеточный уровень одного или нескольких вторичных посредников, таких, как цАМФ, цГМФ, Са2+, IP3 или DAG, возрастает или снижается. 5. Увеличение или уменьшение концентрации вторичного мессенджера влияет на активность одной или нескольких зависимых от него протеинкиназ, таких, как цАМФ-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа А), цГМФ-зависимая протеинкиназа (ПКG), кальмодулинзависимая протеинкиназа(КМПК), протеинкиназа С. Изменение концентрации вторичного посредника может активировать тот или иной ионный канал. 6. Уровень фосфорилирования фермента или ионного канала изменяется, что влияет на активность ионного канала, обуславливая конечный ответ клетки. Основная часть Для большинства регуляторных молекул между их связыванием с мембранным рецептором и окончательной реакцией клетки, т.е. изменением ее работы, вклиниваются сложные серии событий - определенные пути передачи сигнала, иначе называемые путями сигнальной трансдукции. В ряде случаев последний этап сигнальной трансдукции состоит в фосфорилировании определенных эффекторных белков, что ведет к усилению или угнетению их активности, а это, в свою очередь, определяет необходимую организму клеточную реакцию. Фосфорилирование белков осуществляют протеинкиназы, а дефосфорилирование - протеинфосфатазы. Связывание лиганда с мембранным рецептором изменяет внутриклеточный уровень вторичного посредника, что отражается на активности протеинкиназы. Далее материал из лекции Волкова Е.М. : Система вторичных посредников – это система передачи сигнала с рецептора внутрь клетки. Системы передачи в клетку сигнала с метаботропных рецепторов (не связанные с ионными каналами, запускают биохимические процессы в клетке либо блокируют их) на эффекты сигнальных молекул (химические соединения, которые в результате взаимодействия с рецепторами, обеспечивают внешнее управление биохимическими процессами в клетках-мишенях) универсальны. Аденилатциклазная система: Метаботропный рецептор связан с белком внутри мембраны – аденилатциклазой. Если активировать рецептор, этот белок превращает АТФ в цАМФ (циклический аденозилмонофосфат). Когда концентрация цАМФ (вторичного посредника) достигает нужного уровня, активируется протеинкиназа А. Она способна присоединять к другому белку остаток фосфорной кислоты. После этого запускается цепь химических процессов. Рецептор -> аденилатциклаза -> цАМФ -> протеинкиназа А -> активация белка/фермента -> химическая реакция – это универсальный путь. Фосфолипазно-кальциевая система. Рецептор связан с G-белком -> он активирует фосфолипазу С -> она расщепляет фосфоинозитол (PI P2) (липид мембраны, вторичный посредник)-> образуются две молекулы: нозитолтрифосфат и диацилглицерид -> они связываются со своими специфическими белками -> открываются кальциевые каналы -> в клетку проходят ионы Са -> апоптоз/сокращение филаментов/выброс везикул и т.д. Гуанилатциклазная система: Метаботропный рецептор связан с гуанилатциклазой – при активации рецептора происходит превращение ГТФ в цГМФ, что влияет на ферменты и кальциевые каналы. Некоторые формы гуанилатциклазы активируются NO (синтезируется в клетке). NO стимулирует работу гладких мышц, сердца. ЦАМФ и цГМФ не проникают в клетку через мембрану, они синтезируются внутри. Вопрос №29 Ядерная пора. Строение. Функции. Краткий обзор: Ядерные поры, или ядерные поровые комплексы — крупные белковые комплексы, пронизывающие ядерную мембрану и осуществляющие транспорт макромолекул между цитоплазмой и ядром клетки. Переход молекул из ядра в цитоплазму и в обратном направлении называется ядерно-цитоплазматическим транспортом. Функции ядерной поры: 1. Транспорт синтезируемых белков из цитоплазмы в ядро. 2. Транспорт молекул РНК и субъединиц рибосом из ядра в цитоплазму. Основная часть: |