Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Октября 2013 в 08:10, реферат
Өздігінен өмір сүретін, дамитын және көбейетін элементар тірі жүйе — тірі жасуша, ол барлық жануарлар мен өсімдіктердің негізі. Жасушаның жасушалык. органеллдің өмір сүруінін. басты шарттары мыналар:
Біріншіден — қоршаған ортамен салыстырғанда автономдығы, яғни жасушаныңзаттары коршаған ортаныңзаттарымен араласпауы керек, жасушада және оның жеке бөліктерінде өтетін химиялык реакцияның өзін-өзі автономды баскару мүмкіншілігі сақталуы қажет.
Мұндағы е - электронның заряды; гц - ионның радиусы; Z~ электро-лит ионының заряды; N— бір кабаттан екінші кабатка өткен молекулалар саны. Na+MeH К+иондары үшін бөгеттің мәні мынаған тен болады: W « 350 н- 400 кДж/моль.
Температурасы 300°К жылулық тербелістің энергиясы небәрі RT « 2,4 кДж/моль екен. Осы екі тәнді салыстыра келіп мембранадағы иондарға карсы әсер ететін потенциалдық бәгеттің биіктігі жылулык тербелістің потенциалдық бегетінен 130-160 есеге үлкен екендігін көреміз.
Иондардың ерітіндіден липидтік фазаға өту ықтималдығы
Осының сан мәнін табайык
Олай болса диффузия арқылы липидтердің қос кабатынан ион-дардын тікелей тасымалдану ықтималдылығы өте аз. Осыдан келіп мембранада иондарды тасымалдауға катынасатын тағы да бір орта бо-луы мүмкін деген кағида туыңдайды. Ол орта — иондық арна екен. Иондык арналар мынандай объектілерден бөлініп алынады: жасуша-лардың плазматикалык мембранасынан, синапстан кейінгі бүлшык ет жасушаларынан және т.б. Сонымен катар антибиотиктердің әсерінен пайда болатын иондықарналар бар. Олардың мынандай қасиеттері бар:
а) іріктеушілік (селективтік);
б) әр арна жүмысының тәуелсіздігі;
с) иондардың өткізгіштік сипатының дискреттілігі;
д) арналар параметрлерінің мембрана потенциалына тәуелділігі.
Енді осы иондык арналарды жеке-жеке карастырайық.
1. Іріктеушілік (селективтілігі)
деп иондык, арна арқылы бір
типті ион-дардың өтуін айтады.
Мысалы Li+, Na+, K+, Rb+ және
Cs+ үшін малюскалар аксондарыныңарналарыныңөткізгі
Сонымен қатар К+ иондары үшін арналардың өткізгіштігі мынандай:
Бұдан, бірінші мысалда Li+ мен Na+ иондарының өтімділігі жақсы болса, екіншісі мысалда К+иондарының етімділігі басым екенін кереміз. Осыдан иондыкарналар бір типті иондарды нашар өткізетіні көрінеді. Олай болса иондыкарналардыңіріктеушілік (селективтік) қасиеті бар. Каналдардың іріктеушілік қасиеті олардың күрылысына байланысты. Натрий арналары акуыздан құралуы мүмкін. Олай болса ультракүлгін сәуленің әсерінен натрий арналары белсенді күйге өтеді. Соның нәтижесінде сол арнадан Ка+иондары көп өтеді.
2. Әр арна жұмысының тәуелсіздігі. Иондардың бір арна арқылы өтуі баска арналар арқылы өткен иондарға тәуелді емес. Мысалы К+ арнасы ашық немесе жабык болуы мүмкін, бірақ сол сәтте Na+ арнасы аркылы иондар ағыны өзгермейді. Арналардың бір-біріне тікелей әсері болмағанымен, олардың жанама әсері болуы мүмкін. Мәселен, арнаның өткізгіштік қасиетінін өзгеруі мембраналыкпотенциалды өзгертеді. Мембраналык потенциалдың өзгерісі баска иондык каналдарға әсер етуі мүмкін.
3. Иондық каналдың өткізгіштігінің дискреттілігі; иондық канал-дар — мембрана аркылы өтетін ақуыздардың біртүтас кешені (ком-плексі). Онын. ортасында иондар өте алатын түтікше бар. Ондай ион-дық арыалардын саны өте көп.Мысалы кальмар аксонында 1 мкм2 аудан-ға келетін 500 натрий арнасы бар екені тәжірибе жүзінде анықталған. Мысалы, ұзындығы 1 см, диаметрі Імм, ауданы 3-107 мкм2 кальмар аксонында 109-1010 иондық арналар бар екені дәлелденді. Солай болса да жеке иондық арналар Na+, K+ және Са+ үшін дискретті болады.
Дегенмен, әр иондық арнадан
өтетін ток кенет өзгеретін болғаны-
Жекеленген N иондык арналар арқылы өтетін (I) токтың қосын-дысы мынаған тең:
Мұндағы / — п-ші арнадан өтетін ток.
Қосынды токтың орта мәні жеке арналардан өтетін токтың орта мәніне тәуелді:
Жеке каналдағы токтың өзгеруі
Қосынды токтың N тәуелсіз арналардағы салыстырмалы өзгерісін N-рет анықталған ток өзгерісінің орта мәні деп қарастыруға болады:
Бұдан мынандай корытынды жасауға болады: N - неғүрлым үлкен болса, салыстырмалы әзгеріс аз болады. Кальмар аксонының N=1010 иондық арнасындағы токтың өзгерісі мембрана арқылы өтетін токтың небәрі 0,001% кұрайды екен. Үсақ жасушалар үшін (N=103apna) салыстырмалы өзгерістің мәні үлкен, ол мөлшері 3% дейін болады.
Жекеленген К+ арнасынан өтетін токтың амплитудасы 2 пА-ге дейін (2-10-12 = А) болып, сол арнаның ашылуы tn« 5 мс болады. Бірақ осы уақыт ішінде канал бірнеше реташылып, бірнеше ретжабылуы мүмкін. Кардиомиоциттің жекеленген Са2+ арнасы үшін токтың езгеруі Na+ және К+ салыстырғанда күрделі болады. Деполяризацияның 70% өзгеруі кезінде Са2+каналы ~1 мс-та ашылып, 0,2 мс-та жабылады. Одан кейін қайтадан ашылып амплитудасы Ы0"12 А токты өткізеді. Са2+ тогының осындай белсенділігі мөлшері 150-200 мс уақытка со-зылып, одан кейін тоқтайды. Са2+деполяризациясының 30%-на жуығы жабык күйінде калады.
4. Мембрана потенциалының
арналар параметрлеріне
Иондықарналар басқадай фмзикалықфакторларды да сезгіш келеді. Мысалы, механикалықдеформацияға, химиялықреакцияларға жәнет.б.
Мембранадағы иондык арналарды зерттеу казіргі биофизиканың басты мәселесі.
Енді иондық арыаның күрылысын карастырайық. Іріктеуіш-ион аргасының құрылысы мынандай: ақуыздын, қос қабатына батырылған өзіне ғана тән қүрылысы бар бөлігі; теріс зарядты оттегі атомдарынан құралған іріктеуіш сүзгіш — ол сүзгіш диаметрі шектелген иондарды ғана өткізеді; қакпа бөлігі ( сурет).
Иондық арнаның какпасын
мембраналық потенциал
Сонымен биологиялык мембрананың электрлік козу қасиетінің өзгерісі иондық арнаның әсеріне тәуелді болады. Иондық арыа — липидтік коскабаттан өткен, бірнеше дискреттік күйде бола алатын ақуыз макромолекулалары. Іріктелген Na+, K+, Са2+ иондары үшін каналдардың касиеттері мембраналык потенциалдың мәніне сәйкес болады.