Функции биологических мембран.
Ионы каналов мембран.
Абзулинова Дария
240 ОМ
Биологическая мембрана
- ультратонкая бимолекулярная пленка
фосфолипидов, инкрустированная белками
и полисахаридами. Эта клеточная структура
лежит в основе барьерных, механических
и матричных свойств живого организма.
- Основу составляет липидный бислой, где гидрофильные головки обращены к воде внутри и снаружи клетки, а гидрофобные хвосты из жирных кислот как бы выталкиваются из воды и сливаются между собой внутри мембраны
В зависимости от прочности связи с мембраной
различают периферические и интегральные
белки.
- Интегральные белки располагаются между липидами монослоя или пронизывают весь бислой, часто возвышаясь над поверхностью мембраны.
- Периферические белки связаны с мембранами электростатическими и водородными связями и часто взаимодействуют таким образом с интегральными белками
Функции биологических мембран
- Пограничная функция. Мембрана отграничивает
цитоплазму от межклеточной жидкости,
а большинство внутриклеточных структур:
митохондрии, ядро, эндоплазматическую
сеть – от цитоплазмы.
- Биотрансформирующая функция. Любое
вещество, проходя через мембрану, вступает
с ней в сложное взаимодействие и претерпевает
ряд биохимических превращений. В результате биотрансформации лекарственное вещество, как правило, переходит в форму, легко усвояемую клеткой.
- Транспортная
функция. Перенос веществ через биологические мембраны связан с процессами метаболизма, поддержанием постоянства внутренней среды клетки, возбуждением и проведением нервного импульса. Существует два основных типа переноса: пассивный (фильтрация, диффузия, облегченная диффузия, осмос) и активный (работа мембранных белковых «насосов»)
Пассивный транспорт.
- Фильтрация. Осуществляется через
мембранные белковые каналы – поры, зависит
от разности давлений снаружи и внутри
клетки и проницаемости мембраны для жидкости
и низкомолекулярных веществ. Диаметр
пор чрезвычайно мал, поэтому фильтруются
только низкомолекулярные вещества, вода
и некоторые ионы.
- Диффузия
- пассивное передвижение молекул или ионов по градиенту концентрации (из области высокой концентрации в область низкой).
- Осмос представляет собой частный случай диффузии
растворителя через полупроницаемую мембрану,
не пропускающую растворенные вещества.
Пассивный транспорт
не требует затрат энергии.
Активный транспорт.
- Это универсальный для
всех видов мембран перенос веществ против
концентрационных или электрохимических
градиентов (из области низкой концентрации
в область высокой). При помощи активного
транспорта переносятся гидрофильные
полимерные молекулы, неорганические
ионы (Na, Ca, K) , водород, сахара, аминокислоты, витамины, гормоны и лекарственные вещества.
Активный транспорт
осуществляется с обязательной затратой
энергии
- Образование межклеточных контактов.
- Генерация биоэлектрических
потенциалов. В ходе эволюции у железистого эпителия,
мышечной и нервной тканей появилось свойство
возбудимости – способность реагировать
на воздействие окружающей среды возбуждением.
Внешним проявлением возбуждения является
возникновение биоэлектрического потенциала.
- Рецепторная. Выполняют роль рецепторов (получение и преобразование
сит-налов из окружающей среды, узнавание веществ клеток и т. д.).
- Каталитическая. Являются катализаторами (обеспечение примембранных химических процессов).
- Энергетическая. Участвуют в преобразовании
энергии.
Ионные каналы (ИК)
- - это мембранные молекулярные
структуры, образованные интегральными
(трансмембранными) белками, пронизывающими
клеточную мембрану поперёк в виде нескольких
петель и образующими в мембране сквозной
канал (пору).
- Они обеспечивают обмен
клетки с окружающей средой веществом, энергией
и информацией, с них начинаются и ими
поддерживаются процессы возбуждения
и торможения в нервной системе и мышцах,
именно они (вместе и другими молекулярными
рецепторами) обеспечивают восприятие
клеткой внешних сигналов. С помощью ИК
происходит передача в клетку управляющих
сигналов из окружающей её среды.
- В мембранах нервной клетки
имеются каналы, проницаемые для ионов Na+, К+, Са2+ и Cl-. Эти каналы чаще всего находятся в закрытом состоянии и открываются лишь на короткое время.
- Известно более
50 видов каналов, причем каждая нервная
клетка имеет более 5 видов каналов.
- Каналы заполнены
жидкостью, их диаметр 0,3—0,8 нм.
Функциональная классификация
ионных каналов
- По селективности (степени избирательной проницаемости к определённым ионам). натриевые, калиевые,
хлорные каналы и т.п.
- По способу
управления их состоянием.
неуправляемые
потенциал-управляемые
хемо-управляемые
стимул-управляемые
Потенциал покоя
Внутри клетки - "отрицательность",
а снаружи - "положительность".
1. Поведение мембраны
1) Обмен внутренних ионов натрия на наружные
ионы калия.
2) Открытые калиевые ионные каналы..
3) Закрытые
натриевые ионные каналы.
2. Поведение ионов калия и натрия
1) Через ионные насосы-обменники калий
затаскивается в клетку, а натрий выводится
из клетки.
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.
3. Соотношение химической и электрической силы
1) Химическая сила
выталкивает калий из клетки, но стремится
затянуть в неё натрий.
2) Электрическая сила
стремится затянуть в клетку положительно
заряженные ионы (как натрий, так и калий).
"Клетка любит калий!"
- Мембранный потенциал
покоя образуется за счёт двух процессов:
1. Работа калий-натриевого
насоса мембраны.
2. Утечка ионов
калия из клетки.
Потенциал Действия
- открытие мембранных натриевых каналов
- вход натрия в клетку и вызывает деполяризацию
- обрывает движение
ионов натрия внутрь клетки
- обрывает нарастание
электрического потенциала
- Рост потенциала
прекращается
Потенциал действия
- Плазмалемма это…
- Основу мембран составляет…
- В биологической мембране различают
белки…
- Назовите основные функции биологической
мембраны
- Диффузия это …
- Ионные каналы это…
- В каком состоянии натриевый
канал закрыт
- В каком состоянии калиевый
канал открыт
- Открытие натриевых каналов
ведет к…
- Сущность потенциала покоя
- Реполяризация это….
,,,,
Б=П
С=З
Д=М
Я=Е
М2 + А