Презентация на тему Механизм проницаемости биологических мембран.Строение и функции ионных каналов и переносчиков.Механизмы электрогенеза

и переносчиков.Механизмы электрогенеза

каналы в клеточной мембране
Транспорт с участием переносчиков
МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА ЖИВЫХ

ТКАНЕЙ ГОЛЬДМАНА
Вывод
Использованная литература

которые разделяют две различные фазы, отличающиеся физически или химически

от фаз мембраны; под действием приложенного силового поля свойства мембраны позволяют ей управлять процессами массопереноса между разделяемыми фазами.

ΔT, ΔE

ее способность пропускать сквозь себя определенные вещества в той

или иной степени.

по формуле :


 

от диэлектрической проницаемости(ԑ)сред,в которых они присутствуют,-среда с большой ԑ

сильнее взаимодействует с ионами:W=f(ԑ).в постоянном электрическом поле ԑH2O=81, Ԑлипида=2-3.Следовательно,разность энергий(

W),которыми обладает молекула данного вещества в воде и липиде,тем больше ,чем большн разница в диэлектрической (∆Ԑ)воды и липида. а поскольку проницаемости

в формуле входит в показатель степени при основании натуральных логарифмов,то ∆Ԑ влияет на очень сильно

.

иона из интерстиция в биомолекулярный липидный каркас биомембраны,рассчитывают по

формуле Борна:

-валентность иона;

-заряд электрона;

-радиус иона;

-1,38*10-23Дж*К-1(постоянная Больцмана);
T-абсолютная температура.

иона ,имеющего радиус 0,2нм .необходимо затратить энергию(
),равную
,чему

соответствует

=10-20 .

.Это означает ,что переход ионов и других гтдрофильных веществ через липидный мембранный каркас не возможен.у гидрофобных веществ

на много порядков больше ,и они растворяются в мембранных липидах.
Поэтому механизмы переноса гидрофильных и гидрофобных веществ через биологтческие мембраны различаются коренным образом.

в липидный каркас клеточной мембраны.Для трансмембранного переноса у них

есть две возможности:

1.Одеться в гидрофобный «чехол» и в таком виде раствориться в липидной фазе мембраны (наподобие транспорта ионов калия валиминоцином)-так происходит транспорт гидрофильных веществ при помощи переносчиков
2.Пройти через такие места в биомембране ,где Ԑ велика;заметим ,что такую же величину,как в интертиции и в цитозоле ,Ԑ имеет в сквозных порах,заполненных водой ,т.е. в мембранных каналах –так происходит транспорт гидрофильных веществ по каналам в бомембране.

Нобелевская премия по химии,

2003

Ионный канал для K (бактерия Streptomyces lividans)

проводимости 4.зависимость параметров каналов от мембранного потенциала
Ряд разных соображений дали

основание считать, что в мембране должны быть некоторые специальные структуры –проводящие ионы. Такие структуры были найдены и названы ионными каналами .подобные каналы выделены из различных объектов: плазматические мембраны клеток, постсинаптической мембраны мышечных клеток и других объектов. Известны также ионные каналы, образованные антибиотиками.

типа.
Еще в первых опытах на аксоне кальмара было обнаружено

,что ионы Na+ и К+ по разному влияют на мембранный потенциал.Ионы К+ меняют потенциал покоя,а ионы NA+-потенциал действия.В модели Ходжкина-Хаксли это описывается путем введения независимых калиевых и натриевых ионных каналов.Предпологалось,что первые пропускают только ионы К+,а вторые-только ионы Na+.Для основного иона селективность принимают за 1.Например,для Na+ канала этот ряд имеет вид:Na+:К+=1:0,05

идет ли ток через другие каналы. Например , К+

каналы могут быть включены или выключены, но ток через Na+ каналы не меняются

субъективный комплекс белков, пронизывающий мембрану. В центре его существует

трубку, сквозь мембрану, сквозь которую могут проходить ионы. Количество ионных каналов на 1 мкм2.
Поверхности мембраны определяли с помощью радиоактивно меченного блокатора натриевых каналов- тетродотоксина.

волокон чувствительны к мембранному потенциалу, например натриевый и калиевый

каналы аксона кальмара. Это проявляется в том, что после начала деполяризации мембраны соответствующие токи начинают изменятся с той или иной кинетикой

погруженной в бислой белковой части, имеющей субъединичное строение; селективного

фильтра, образованного отрицатель заряженными атомами кислорода, которые жестко расположены на определенном растоянии друг от друга и пропускают ионы только определенного размера; воротной части.

ионов и др.)обеспечивают подвижные переносчики.Переносчики в БМ могут работать

,используя разные способы перемещения:
Миграционный
Ротационный
Сдвиговый

БМ.Вместе с тем транспортерами могут служить крупные белковые молекулы

и их комплексы,преобладающие насквозь липидный бислой.Они переносят вещества через БМ посредством ротации или сдвига на растоянии,равное толщине мембраны.

переносчика вокруг оси , лежащей в плоскости мембраны ,в

результате чего транспортируемое вещество ,посаженое на один конец такой молекулы , оказывается на противоположной стороне БМ.Ротационный перенос требует значительных затрат энергии и может оказаться эффективным только в том случае ,если 1 молекула переносчика транспортирует одномоментно(за один поворот) много молекул переносимого вещества.

является механохимический процесс в молекуле переносчика , заключающийся не

в полном ее перевороте ,а в сдвиге отдельных областей относительно неподвижной части , причем с участком переносчика ,уходящим с поверхности в глубь мембраны ,в нее погружается и транспортируемое вещество. Это напоминает движение ленты транспортера

тканей Голдмана, или модель Голдмана-Ходжкина-Катца, или уравнение Голдмана-Ходжкина-Катца -

одна из концептуальных физико-химических моделей, описывающих механизмы существования электромагнитных явлений в живой ткани.      Непосредственным источником электромагнитной энергии в любой клетке организма является динамический концентрационный элемент, образованный цитоплазматической мембраной и растворами ионов, которые неравновесно распределены между цитоплазмой и межклеточной жидкостью. Цитоплазматическая мембрана обладает неодинаковой проницаемостью для катионов и анионов и может изменяться в зависимости от разных причин. Процессы электрогенеза, протекающие на мембране являются стохастическими процессами.

живых тканях является модель Нернста, а соответствующей простейшей математической

моделью - уравнение Нернста. Эта простейшая модель рассматривает раствор только одной соли. Живые ткани содержат значительное число разных электролитов. Математической моделью, аналогичной модели Нернста, но описывающей механизмы электрогенеза с учетом наличия многих электролитов, является модель Гольдмана-Ходжкина-Катца: ЭДС=(RT:F)·ln((pК1CК1e+pК2CК2e+…+pA1CA1i…):(pК1CК1i+pК2CК2i+…+pA1CA1e…)).  Здесь, как и в модели Нернста: R - универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура растворов, F - число Фарадея, CK1 - концентрация катиона 1 (например, калия), CK2 - концентрация катиона 2 (например, натрия), CA1 - концентрация аниона 1 (например, хлора), pK - проницаемость мембраны для катиона, pA - проницаемость мембраны для аниона, индексы при символах CK1,…, CA1: i - на внутренней поверхности мембраны, e - на наружной поверхности мембраны.

допущении, что мембрана обладает нерегулируемой проницаемостью для ионов, обусловленной

размером пор мембраны. Авторы модели не делали допущений относительно сущности процессов на мембране. На основании того, что эта модель аналитическая (но не вероятностная), можно полагать, что авторы считали само собой разумеющимся, что процессы на мембране по своей сущности жестко детерминированы. Очевидно, что в действительности, процессы на мембране являются вероятностными. Полное их описание должно включать по крайней мере две функции: зависимость математического ожидания от концентраций и проводимостей как случайных переменных и зависимость дисперсии от тех же переменных. Помимо того, процессы на мембране не являются пассивными. Это активные управляемые процессы. В частности, движение ионов через плазмалемму клетки может осуществляться не только путем простой диффузии, но и путем активного транспорта (натриевый насос)

биологических мембран (БМ), заключающееся в их способности пропускать в

клетку и из неё различные метаболиты (аминокислоты, сахара, ионы и т.п.). П. б. м. имеет большое значение для осморегуляции и поддержания постоянства состава клетки, её физико-химический гомеостаз; играет важную роль в генерации и проведении нервного импульса, в энергообеспечении клетки, сенсорных механизмах и др. процессах жизнедеятельности. П. б. м. обусловлена особенностями строения БМ, являющихся осмотическим барьером между клеткой и средой, и служит характерным примером единства и взаимосвязи между структурой и функцией на молекулярном уровне.