Супрамолекулярная химия в живой природе. Валиномицин. Родопсин. Тетрапиррольные макроциклы (Лекция 8)
- Главная
- Химия
- Супрамолекулярная химия в живой природе. Валиномицин. Родопсин. Тетрапиррольные макроциклы (Лекция 8)
Содержание
- 2. Калий-натриевый насос Калий-натриевый насос - вероятностный механизм сопряженного активного трансмебранного транспорта ионов натрия (из клетки) и
- 3. В норме, когда клетка готова к работе, у неё уже есть электрический заряд на поверхности мембраны.
- 4. Сущность потенциала покоя - это преобладание на внутренней стороне мембраны отрицательных электрических зарядов в виде анионов
- 6. Суммарный процесс выглядит следующим образом:
- 7. Зеленые кружки — ионы натрия, красные квадратики — ионы калия, черные кружки с плюсом внутри —
- 8. Пусть вначале в насосе «сидят» три иона натрия на своих сайтах связывания и один протон на
- 9. На рисунке в правой части изображён ключевой участок этого транспортного белка. Это полость, ведущая от C-конца
- 13. Кристаллическая структура К+-комплекса валиномицина.
- 14. Родопсин как супрамолекулярное фотонное устройство
- 15. Клетки палочек лучше изучены и имеют все черты супрамолекулярного устройства . Светособирающая часть клетки палочки содержит
- 16. Родопсин - гликопротеин (мол. м. ок. 40 тыс.; полипептидная цепь состоит из 348 аминокислотных остатков), содержащий
- 18. Плазматич. мембрана наружного сегмента в темноте высоко проницаема для ионов Na+, благодаря чему эти ионы быстро
- 19. Тетрапиррольные макроциклы Тетрапиррольные пигменты – порфирины, хлорофиллы и кобаламины играют исключительно важную роль в жизни животных,
- 21. Свойства
- 22. Биосинтез порфиринов
- 30. Фотосинтез осуществляется зелеными растениями, а также некоторыми видами бактерий и морских водорослей и, в зависимости от
- 31. Хлорофилл содержит полностью сопряженную тетрапиррольную пи-систему 18 пи-электронов) с низкоэнергетическим пи-пи*-переходом. Коэффициент экстинкции велик (~10^5 М^-1
- 33. Было установлено, что система “легко возбудимых” сопряженных связей порфиринового кольца обусловливает высокую способность хлоро- филла к
- 34. Почему именно магний?
- 38. Скачать презентацию
Калий-натриевый насос
Калий-натриевый насос - вероятностный механизм сопряженного активного трансмебранного транспорта ионов
Калий-натриевый насос
Калий-натриевый насос - вероятностный механизм сопряженного активного трансмебранного транспорта ионов
Существование управляемой трансмембранной разности потенциалов мембраны является основой многих функций: возбуждения, возникновения потенциалов действия, проведения нервных импульсов, управления возбудимостью мембран, сокращения мышцы, секреции клеток желез, трансмембранного обмена веществ, восприятия, переработки информации и формирования управляющих воздействий, а также многх других неспецифических и специфических функций клеток, тканей, органов и систем органов.
В норме, когда клетка готова к работе, у неё уже есть
В норме, когда клетка готова к работе, у неё уже есть
Потенциал покоя - это разность электрических потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны, когда клетка находится в состоянии физиологического покоя. Его средняя величина составляет -70 мВ (милливольт).
"Потенциал" - это возможность, он сродни понятию "потенция". Электрический потенциал мембраны - это её возможности по перемещению электрических зарядов, положительных или отрицательных. В роли зарядов выступают заряженные химические частицы - ионы натрия и калия, а также кальция и хлора. Из них только ионы хлора заряжены отрицательно (-), а остальные - положительно (+).
Таким образом, имея электрический потенциал, мембрана может перемещать в клетку или из клетки указанные выше заряженные ионы.
Сущность потенциала покоя - это преобладание на внутренней стороне мембраны отрицательных
Сущность потенциала покоя - это преобладание на внутренней стороне мембраны отрицательных
Внутри клетки - "отрицательность", а снаружи - "положительность".
Такое положение вещей достигается с помощью трёх явлений: (1) поведения мембраны , (2) поведения положительных ионов калия и натрия и (3) соотношения химической и электрической силы.
1. Поведение мембраны
В поведении мембраны для потенциала покоя важны три процесса:
1) Обмен внутренних ионов натрия на наружные ионы калия. Обменом занимаются специальные транспортные структуры мембраны: ионные насосы-обменники. Таким способом мембрана перенасыщает клетку калием, но обедняет натрием.
2) Открытые калиевые ионные каналы. Через них калий может как заходить в клетку, так и выходить из неё. Он выходит в основном.
3) Закрытые натриевые ионные каналы. Из-за этого натрий, выведенный из клетки насосми-обменниками, не может вернуться в неё обратно. Натриевые каналы открываются только при особых условиях - и тогда потенциал покоя нарушается и смещается в сторону нуля (это называется деполяризацией мембраны, т.е. уменьшением полярности).
2. Поведение ионов калия и натрия
Ионы калия и натрия по-разному перемещаются через мембрану:
1) Через ионные насосы-обменники натрий насильно выводится из клетки, а калий затаскивается в клетку.
2) Через постоянно открытые калиевые каналы калий выходит из клетки, но может и возвращаться в неё обратно через них же.
3) Натрий "хочет" войти в клетку, но "не может", т.к. каналы для него закрыты.
Суммарный процесс выглядит следующим образом:
Суммарный процесс выглядит следующим образом:
Зеленые кружки — ионы натрия, красные квадратики — ионы калия, черные кружки с плюсом внутри —
Зеленые кружки — ионы натрия, красные квадратики — ионы калия, черные кружки с плюсом внутри —
Пусть вначале в насосе «сидят» три иона натрия на своих сайтах
Пусть вначале в насосе «сидят» три иона натрия на своих сайтах
На рисунке в правой части изображён ключевой участок этого транспортного белка.
На рисунке в правой части изображён ключевой участок этого транспортного белка.
Кристаллическая структура
К+-комплекса валиномицина.
Кристаллическая структура
К+-комплекса валиномицина.
Родопсин как супрамолекулярное фотонное устройство
Родопсин как супрамолекулярное фотонное устройство
Клетки палочек лучше изучены и имеют все черты супрамолекулярного устройства .
Клетки палочек лучше изучены и имеют все черты супрамолекулярного устройства .
фоточувствительный красноватый пигмент, называемый родопсином (визуально
пурпурный). Он состоит из комплекса белка (опсин) и альдегида витамина А
(каротин), называемого ретиналем. Спектр поглощения родопсина чувствителен к
длинам волн, которые излучаются при низком уровне освещения; при
фотовозбуждении комплекс опсина и ретиналя (азометиновая функция C=NH+) претерпевает Цис-транс--изомеризацию.
Это вызывает деградацию циклического гуанозинмонофосфата (cyclic guanosine monophosphate, cGMP), что необходимо для поддержания
всегда существующего энергопоглощающего потока Na+ ионов, включающего в
себя «темновой ток» клетки, и, следовательно, для закрытия трансмембраннных
каналов. Это, в свою очередь, является причиной ощутимой гиперполяризации
внутри клетки и приводит к усилению исходного светового сигнала и генерации
нервного импульса .
Родопсин - гликопротеин (мол. м. ок. 40 тыс.; полипептидная цепь состоит
Родопсин - гликопротеин (мол. м. ок. 40 тыс.; полипептидная цепь состоит
Плазматич. мембрана наружного сегмента в темноте высоко проницаема для ионов Na+,
Плазматич. мембрана наружного сегмента в темноте высоко проницаема для ионов Na+,
Тетрапиррольные макроциклы
Тетрапиррольные пигменты – порфирины, хлорофиллы и кобаламины играют исключительно
Тетрапиррольные макроциклы
Тетрапиррольные пигменты – порфирины, хлорофиллы и кобаламины играют исключительно
ный цвет, пирролы соединены между собой метиновыми мостиками и макроцикл носит название “порфин” (1). В хлорофиллах, для которых характерна зеленая окраска, частично гидрированы один или два пиррола и молекула носит название “хлорин” (2) и “бактериохлорин” (3). Для кобаламинов,
важнейшим среди которых является витамин В12 , все четыре кольца частично гидрированы и вместо одного метинового мостика имеется непосредственная связь между двумя пирролами. Этот цикл называется коррином (4)
Свойства
Свойства
Биосинтез порфиринов
Биосинтез порфиринов
Фотосинтез осуществляется зелеными растениями, а также некоторыми видами бактерий и морских
Фотосинтез осуществляется зелеными растениями, а также некоторыми видами бактерий и морских
Хлорофилл содержит полностью сопряженную тетрапиррольную пи-систему
18 пи-электронов) с низкоэнергетическим пи-пи*-переходом.
Хлорофилл содержит полностью сопряженную тетрапиррольную пи-систему
18 пи-электронов) с низкоэнергетическим пи-пи*-переходом.
ближней инфракрасной (ИК-) области.
Координированный ион Mg2+ в хлорофилле играет роль посредника в
расположении пигментов. Пигменты пространственно закрепляются в определенном месте с помощью длинной фитильной боковой цепи, глубоко погруженной в фотосинтетическую мембрану. Однако для жесткой фиксации пигментов два свободных аксиальных центра октаэдрического Mg2+ связываются с полипептидными боковыми цепями лигандов, приводя к трехточечному закреплению пигментов и, следовательно, к четко определенной пространственной ориентации.
Было установлено, что система “легко возбудимых” сопряженных связей порфиринового кольца обусловливает
Было установлено, что система “легко возбудимых” сопряженных связей порфиринового кольца обусловливает
филла к поглощению света. Так, миллиметровый слой 1 мМ раствора хлорофилла поглощает около 90% падающего на него красного или
синего света (зеленый свет поглощается менее эффективно, что и определяет зеленый цвет растений). Для хлорофилла, как и для других пигментов,
характерно относительно длительное время, около 10−8
сек, нахождения в возбужденном состоянии,что важно для участия хлорофилла в фотохимических реакциях. У многих других пигментов, напри-
мер, у производных хлорофилла, у которых центральный атом магния заменен на медь или марганец, это время гораздо ниже вследствие чрезвычайно быстрого перехода энергии электронного возбуж-
дения в тепло.
Почему именно магний?
Почему именно магний?