Функции биологических мембран. Ионы каналов мембран

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

 

• автоматическое закрытие

 

• 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