- Главная
- Биология
- Проницаемость биологических мембран Выполнила:.Бояринова Надя Курс: 1 Группа: 103 Семей, 2012
Содержание
- 2. План I. Белки, углеводы, свойства мембран Белки мембран. Углеводы мембран. Свойства мембран. Перенос молекул через мембрану.
- 3. ВВЕДЕНИЕ К клеточным мембранам относятся плазмолемма, кариолемма, мембраны митохондрий, ЭПС, аппарата Гольджи, лизосом, пероксисом. Общей чертой
- 4. I. Белки, углеводы, свойства мембран 1.1. Белки мембран. Хотя основные свойства биологических мембран определяются свойствами липидного
- 5. мономер белка в мембране.
- 6. 1.2. Углеводы мембран. Углеводы мембран - это полисахаридные и олигосахаридные цепи, ковалентно присоединенные к мембранным липидам
- 8. 1.3. Свойства мембран. Как бы ни было велико различие между мембранами по количеству и составу их
- 9. II. Перенос молекул через мембрану. 2.1. Пассивный транспорт. Простая диффузия. Так как внутренняя часть липидного слоя
- 10. Проницаемость биологических мембран
- 11. 2.2. Облегченная диффузия. Но клетке необходимо обеспечить транспортировку таких веществ как сахара, аминокислоты, нуклеотиды, а также
- 12. проницаемости через биологический барьер
- 13. 2.3. Принципы работы белка-переносчика Рассмотрим подробнее работу белка переносчика, обеспечивающего пассивный транспорт веществ через клеточную мембрану.
- 14. Пример схемы регуляции ферментативных реакций Цифры, заключенные в кружки, указывают вероятные участки действия гормонов. 1 -
- 15. 2.4. Фильтрация. Фильтрацией называется движение раствора через поры в мембране под действием градиента давления. Она играет
- 16. 2.5. Активный транспорт. ( Na + K )-насос Часто бывает необходимым обеспечить перенос через мембрану молекул
- 17. Пассивный и активный транспорт
- 18. 2.6. Роль ( Na + K )-насоса в поддержании допустимого осмотического давления в клетке Если бы
- 19. Активный транспорт в мембранах органелл
- 20. 2.7. Транспорт за счет ионных градиентов. Симпорт, антипорт Другим важным видом активного транспорта является активный транспорт
- 21. Активный транспорт. Натрий-калиевый насос
- 22. Активный транспорт в органах организма
- 23. 2.8. Транспорт, путем векторого переноса групп 2.9. Сквозной транспорт веществ через клетки кишечника. Один из самых
- 24. 2.10. Обменники. Регулировка pH 2.11. Взаимодействие некоторых гормонов с клеткой 2.12. Ионные каналы Рассмотрим некоторые дополнительные
- 25. Мембрана клетки с различными рецепторами, ионными каналами (Ca2+, Na+)
- 26. Структура ионного канала Ион-селективный канал состоит из следующих частей (см. рисунок): погруженной в бислой белковой части,
- 27. Структура ионного канала
- 28. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, изменения электрических свойств возбудимых биомембран осуществляется с помощью ионных каналов. Это белковые макромолекулы,
- 30. Скачать презентацию
План
I. Белки, углеводы, свойства мембран
Белки мембран.
Углеводы мембран.
Свойства мембран.
План
I. Белки, углеводы, свойства мембран
Белки мембран.
Углеводы мембран.
Свойства мембран.
Перенос молекул через мембрану.
Пассивный транспорт. Простая диффузия.
Облегченная диффузия.
Принципы работы белка-переносчика.
Фильтрация.
Активный транспорт. ( Na + K )-насос.
Роль ( Na + K )-насоса в поддержании допустимого
осмотического давления в клетке.
Транспорт за счет ионных градиентов. Симпорт, антипорт.
Транспорт, путем векторого переноса групп.
Сквозной транспорт веществ через клетки кишечника.
Обменники. Регулировка pH.
Взаимодействие некоторых гормонов с клеткой.
Ионные каналы.
Заключение.
Список использованной литературы.
ВВЕДЕНИЕ
К клеточным мембранам относятся плазмолемма, кариолемма, мембраны митохондрий, ЭПС, аппарата
ВВЕДЕНИЕ
К клеточным мембранам относятся плазмолемма, кариолемма, мембраны митохондрий, ЭПС, аппарата
Основу любой молекулярной мембраны составляют молекулы липидов, образующих бислой. К липидам относится большая группа органических веществ, обладающих плохой растворимостью в воде (гидрофобность) и хорошей растворимостью в органических растворителях и жирах (липофильность). Состав липидов в разных мембранах неодинаков. Например, плазматическая мембрана, в отличие от мембран эндоплазматической сети и митохондрий обогощена холестерином. Характерными представителями липидов, встречающихся в клеточных мембранах, являются фосфолипиды (глицерофосфатиды), сфингомиелины и из стероидных липидов – холестерин.
Особенностью липидов является разделение их молекул на две функционально различные части: гидрофобные неполярные, не несущие зарядов («хвосты»), состоящие из жирных кислот, и гидрофильные, заряженные полярные «головки». Это определяет способность липидов самопроизвольно образовывать двухслойные (билипидные) мембранные структуры толщиной 5-7 нм.
Первые опыты, подтверждающие это, были проведены в 1925 году. Формирование бислоя является особым свойством молекул липидов и реализуется даже вне клетки. Важнейшие свойства бислоя: - способность к самосборке - текучесть - ассиметричность.
I. Белки, углеводы, свойства мембран
1.1. Белки мембран.
Хотя основные свойства биологических
I. Белки, углеводы, свойства мембран
1.1. Белки мембран.
Хотя основные свойства биологических
мономер белка в мембране.
мономер белка в мембране.
1.2. Углеводы мембран.
Углеводы мембран - это полисахаридные и олигосахаридные цепи, ковалентно
1.2. Углеводы мембран.
Углеводы мембран - это полисахаридные и олигосахаридные цепи, ковалентно
1.3. Свойства мембран.
Как бы ни было велико различие между мембранами по
1.3. Свойства мембран.
Как бы ни было велико различие между мембранами по
II. Перенос молекул через мембрану.
2.1. Пассивный транспорт. Простая диффузия.
Так как внутренняя
II. Перенос молекул через мембрану.
2.1. Пассивный транспорт. Простая диффузия.
Так как внутренняя
В клетках существуют также механизмы переноса через мембрану макромолекул (белков) и даже крупных частиц. Процесс поглощения макромолекул клеткой называется эндоцитозом. В общих чертах механизм его протекания таков: локальные участки плазматической мембраны впячиваются и замыкаются, образуя эндоцитозный пузырек, затем поглощенная частица обычно попадает в лизосомы и подвергается деградации.
Пассивный транспорт – это перенос веществ из мест с большим значением электрохимического потенциала к местам с его меньшим значением.
При опытах с искусственными липидными бислоями было установлено, что чем меньше молекула и чем меньше она образует водородных связей, тем быстрее она дифундирует через мембрану. Итак, чем меньше молекула и чем более она жирорастворима (гидрофобна или неполярна), тем быстрее она будет проникать через мембрану. Диффузия веществ через липидный бислой вызывается градиентом концентрации в мембране. Через липидные и белковые поры сквозь мембрану проникают молекулы нерастворимых в липидах веществ и водорастворимые гидратированные ионы (окруженные молекулами воды). Малые неполярные молекулы легко растворимы и быстро диффундируют. Незаряженные полярные молекулы при небольших размерах также растворимы и диффундируют. Важно, что вода очень быстро проникает через липидный бислой несмотря на то, что она относительно нерастворима в жирах. Это происходит из-за того, что ее молекула мала и электрически нейтральна.
Проницаемость биологических мембран
Проницаемость биологических мембран
2.2. Облегченная диффузия.
Но клетке необходимо обеспечить транспортировку таких веществ как сахара,
2.2. Облегченная диффузия.
Но клетке необходимо обеспечить транспортировку таких веществ как сахара,
проницаемости через биологический барьер
проницаемости через биологический барьер
2.3. Принципы работы белка-переносчика
Рассмотрим подробнее работу белка переносчика, обеспечивающего пассивный транспорт
2.3. Принципы работы белка-переносчика
Рассмотрим подробнее работу белка переносчика, обеспечивающего пассивный транспорт
Некоторые транспортные белки просто переносят какое-либо растворенное вещество с одной стороны мембраны на другую. Такой перенос называется унипортом. Другие белки являются контранспортными системами. В них устанавливаются следующие закономерности:
а) перенос одного вещества зависит от одновременного (последовательного) переноса другого вещества в том же направлении (симпорт).
б) перенос одного вещества зависит от одновременного (последовательного) переноса другого вещества в противоположном направлении (антипорт).
Пример схемы регуляции ферментативных реакций
Цифры, заключенные в кружки, указывают вероятные участки
Пример схемы регуляции ферментативных реакций
Цифры, заключенные в кружки, указывают вероятные участки
2.4. Фильтрация.
Фильтрацией называется движение раствора через поры в мембране под действием
2.4. Фильтрация.
Фильтрацией называется движение раствора через поры в мембране под действием
Итак, мы рассмотрели основные виды пассивного транспорта молекул через биологические мембраны.
2.5. Активный транспорт. ( Na + K )-насос
Часто бывает необходимым обеспечить
2.5. Активный транспорт. ( Na + K )-насос
Часто бывает необходимым обеспечить
1) Регулировка объема клеток за счет осмотических эффектов.
2) Вторичный транспорт веществ (будет рассмотрен ниже).
Опытным путем было установлено, что:
а) Транспорт ионов Na и K тесно связан с гидролизом АТФ и не может осуществляться без него.
б) Na и АТФ должны находиться внутри клетки, а K снаружи.
в) Вещество уабаин ингибирует АТФазу только находясь вне клетки, где он конкурирует за участок связывания с K. (Na + K)-АТФаза активно транспортирует Na наружу а K внутрь клетки. При гидролизе одной молекулы АТФ три иона Na выкачиваются из клетки а два иона K попадают в нее.
1) Na связывается с белком.
2) Фосфорилирование АТФазы индуцирует конформационные изменения в белке, в результате чего:
3) Na переносится на внешнюю сторону мембраны и высвобождается.
4) Связывание K на внешней поверхности.
5) Дефосфорилирование.
6) Высвобождение K и возврат белка в первоначальное состояние.
По всей вероятности в (Na + K)-насосе есть три участка связывания Na и два участка связывания K. (Na + K)-насос можно заставить работать в противоположном направлении и синтезировать АТФ. Если увеличить концентрации ионов с соответствующих сторон от мембраны, они будут проходить через нее в соответствии со своими электрохимическими градиентами, а АТФ будет синтезироваться из ортофосфата и АДФ с помощью (Na + K)-АТФазы.
Пассивный и активный транспорт
Пассивный и активный транспорт
2.6. Роль ( Na + K )-насоса в поддержании допустимого
осмотического давления в
2.6. Роль ( Na + K )-насоса в поддержании допустимого осмотического давления в
Если бы у клетки не существовало систем регуляции осмотического давления, то концентрация растворенных веществ внутри нее оказалась бы больше их внешних концентраций. Тогда концентрация воды в клетке была бы меньшей, чем ее концентрация снаружи. Вследствие этого, происходил бы постоянный приток воды в клетку и ее разрыв. К счастью, животные клетки и бактерии контролируют осмотическое давление в своих клетках с помощью активного выкачивания неорганических ионов таких как Na. Поэтому их общая концентрация внутри клетки ниже чем снаружи. Клетки растений имеют жесткие стенки, которые предохраняют их от набухания. Многие простейшие избегают разрыва от поступающей внутрь клетки воды с помощью специальных механизмов, которые регулярно выбрасывают поступающую воду.
Активный транспорт в мембранах органелл
Активный транспорт в мембранах органелл
2.7. Транспорт за счет ионных градиентов. Симпорт, антипорт
Другим важным видом активного
2.7. Транспорт за счет ионных градиентов. Симпорт, антипорт
Другим важным видом активного
Активный транспорт. Натрий-калиевый насос
Активный транспорт. Натрий-калиевый насос
Активный транспорт в органах организма
Активный транспорт в органах организма
2.8. Транспорт, путем векторого переноса групп
2.9. Сквозной транспорт веществ через клетки кишечника.
2.8. Транспорт, путем векторого переноса групп 2.9. Сквозной транспорт веществ через клетки кишечника.
Один из самых интересных способов активного транспорта состоит в том, чтобы каким-либо образом удержать внутри клетки молекулу, вошедшую туда в соответствии со своим электрохимическим потенциалом. Так, некоторые бактерии фосфорилируют молекулы отдельных сахаров, в результате чего они заряжаются и не могут выйти обратно.Такой вид транспорта называется векторным переносом групп.
Для сквозного транспорта веществ через клетку существуют особые механизмы. Например, в плазматической мембране клеток эпителия кишечника белки-переносчики распределены ассиметрично. Благодаря этому, обеспечивается транспорт глюкозы сквозь клетку во внеклеточную жидкость откуда она поступает в кровь. Глюкоза проникает в клетку с помощью симпорта, контранспортным ионом в котором является Na, и выходит из нее путем облегченной диффузии с помощью другого транспортного белка.
2.10. Обменники. Регулировка pH
2.11. Взаимодействие некоторых гормонов с клеткой
2.12. Ионные каналы
Рассмотрим
2.10. Обменники. Регулировка pH
2.11. Взаимодействие некоторых гормонов с клеткой
2.12. Ионные каналы
Рассмотрим
Одним из самых интересных примеров транспорта веществ через биологические мембраны является взаимодействие гормонов с клеткой. Как известно, гормонами называют спецефические химические соединения, которые оказывают значительное влияние на процессы обмена веществ и функционирование органов. В отличие от ферментов или витаминов гормоны не изменяют скорость отдельных реакций, а существенно влияют на некие фундаментальные процессы в организме, которые затем сказываются на самых различных сторонах жизнедеятельности организма.
Некоторые виды гормонов проникают в клетку и регулируют в ней синтез информационных РНК. Другие гормоны, называемые пептидными (инсулин, гормон роста) взаимодействуют со специальными мембранными белками, которые, в свою очередь, продуцируют в клетке вещества, влияющие на некоторые происходящие в ней процессы.
Модель возбудимой мембраны предполагает регулируемый перенос ионов калия и натрия через мембрану. Однако, непосредственный переход иона через липидный бислой весьма затруднен, поэтому плотность потока ионов была бы очень мала, если бы ион проходил непосредственно через липидную фазу мембраны. Это и ряд других 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: плазматической мембраны клеток, постсинаптической мембраны мышечных клеток и других объектов. Известны также ионные каналы, образованные антибиотиками.
Основные свойства ионных каналов:
селективность;
независимость работы отдельных каналов;
дискретный характер проводимости;
зависимость параметров каналов от мембранного потенциала.
Мембрана клетки с различными рецепторами, ионными каналами (Ca2+, Na+)
Мембрана клетки с различными рецепторами, ионными каналами (Ca2+, Na+)
Структура ионного канала
Ион-селективный канал состоит из следующих частей (см. рисунок):
Структура ионного канала
Ион-селективный канал состоит из следующих частей (см. рисунок):
"Ворота" ионного канала управляются мембранным потенциалом и могут находиться как в закрытом состоянии (штриховая линия), так и в открытом состоянии (сплошная линия). Нормальное положение ворот натриевого канала -закрытое. Под действием электрического поля увеличивается вероятность открытого состояния, ворота открываются и поток гидратированных ионов получает возможность проходить сквозь селективный фильтр.
Если ион "подходит" по диаметру, то он сбрасывает гидратную оболочку и проскакивает на другую сторону ионного канала. Если же ион слишком велик по диаметру, как например, тетраэтиламмоний, он не в состоянии пролезть сквозь фильтр и не может пересечь мембрану. Если же, напротив, ион слишком мал, то у него возникают сложности в селективном фильтре, на сей раз связанные с трудностью сбросить его гидратную оболочку. У "подходящего" иона сброшенная вода замещается на связи с атомами кислорода, расположенными в фильтре, у "неподходящего" иона стерическое соответствие хуже. Поэтому ему труднее пройти через фильтр и проводимость канала для него ниже.
Блокаторы ионных каналов либо не могут пройти сквозь него, застревая в фильтре, либо, если это большие молекулы как ТТХ, они стерически соответствуют какому-либо входу в канал. Так как блокаторы несут положительный заряд, их заряженная часть втягивается в канал к селективному фильтру как обычный катион, а макромолекула закупоривает его.
Структура ионного канала
Структура ионного канала
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, изменения электрических свойств возбудимых биомембран осуществляется с помощью
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, изменения электрических свойств возбудимых биомембран осуществляется с помощью
Нельзя преувеличить роль проницаемости плазматической мембраны в жизнедеятельности клетки. Большинство процессов, связанных с обеспечением клетки энергией и избавлением ее от продуктов распада, основаны на вышеописанных механизмах. Кроме того, специальные функции клеточной мембраны заключаются в получении клеткой внешних сигналов (примером этому могут служить описанные взаимодействия клетки с гормонами).