A transzfer molekulák (vagy atomok) membránokon át
A második funkció a közös az összes membránok - a függvénye „áramköri” vagy egy mátrix. amelyek úgy vannak elrendezve egy bizonyos sorrendben fehérjék és fehérje alkotó sávok az elektron transzport rendszer, az energiatároló formájában ATP, a szabályozás a intracelluláris folyamatok hormonok érkező a külső és intracelluláris mediátorok elismerését más sejtek és idegen fehérjék, vétel fény és a mechanikai hatás, és így tovább. d.
Rugalmas és rugalmas film, amelyek lényegében az összes membrán, és végrehajtja bizonyos mechanikai funkciót. miközben a teljes sejt mérsékelt mechanikai terhelések és zavarok ozmotikus egyensúly a sejt és a környezetre.
A teljes terület az összes biológiai membránok az emberi szervezetben a több tízezer négyzetméter. A viszonylag nagy teljes membránfelület magyarázza sérülékenységük az intézkedés alapján környezeti tényezők, így például besugárzás, magas (égési) és alacsony (a fagyás) hőmérsékleten, kiszáradás és mások.
5. Az átadást molekulák (vagy atomok) a membránon keresztül. Fick egyenlet
Egy fontos jellemzője a membránok képesek átadni, vagy sem, hogy adja át a molekulák (atomok) és ionokat. Annak a valószínűsége, ezt a penetráció függ a menetirány részecskék (egy sejt vagy sejt), és a különböző molekulák és ionok.
Ezek a kérdések a transzport jelenségek. Így a kifejezés úgynevezett spontán visszafordíthatatlan folyamatokat, amelyben a molekuláris mozgásokat egyik részéből a másikba rendszer perenositsyakakaya semmilyen fizikai mennyiség.
Tekintsük a legjelentősebbek a jelenség biológiai membránok: átutalás anyag (diffúzió) és töltés szállítás (vezetőképesség).
A „részecske szállítási” szinonimájaként szállítására használt részecskék biofizika.
Fő diffúziós egyenlet a következő alakú
ahol - a fluxus sűrűsége a részecskék, - a diffúziós koefficiens, # 964; - átlagos ideje egy állandó élet a molekula (az átlagos idő ugráló) # 948; - az átlagos távolság molekulák között, c = m # 8729; n - tömegkoncentráció, m - tömege a molekula, n - molekuláris koncentrációja. A „-” jel azt jelzi, hogy a teljes fluxus sűrűsége részecskék a diffúziós irányul csökkentése azok koncentrációját (növeli a koncentráció gradiens).
(1) az úgynevezett Fick-egyenlet.
Fick-egyenlet írja le a diffúziós homogén közegben. Mi módosíthatja az esetben a diffúzió a membránon keresztül. Megjegyzés: a következő ismert tény, hogy a felületet a két közeg (például a víz és az olaj) szükségszerűen fordul elő lépésenként változását részecskék koncentrációja a diffúziós anyag. Például, ha a hajó, ahol az olaj tetejére öntjük, a víz, öntött a só, annak koncentrációja ezekben a környezetekben eltérő lesz.
Fick egyenlet alkalmazható biológiai membránon.
Legyen a részecskék koncentrációja diffundáló a membránon keresztül a membránhoz lineárisan változik (9. ábra).
9. ábra. A eloszlása a részecskék koncentrációja halad a membránon keresztül
ahol - a membrán vastagsága, ci - a részecskék koncentrációja a sejt belsejében, c0 - a sejten kívül, SMI - a részecskék koncentrációja a membrán belső felületén, cmo- részecskék koncentrációja a membrán a külső felületén.
A gyakorlatban ez könnyebb, hogy meghatározzuk a részecskék koncentrációja nem a membránon belül (CMI és a CMO), és ez a membrán: a sejtben (c i) és a sejten kívül (CO). Tegyük fel, hogy
ahol k - részecskeméret eloszlási koefficiens a membrán és a környezetre. Ezután CMO = KCO CMI = KCI. és
ahol - a permeabilitási együttható jellemző a képességét, hogy át a membrán, vagy egy másik anyag.
6. Transzfer a töltött részecskék. Elektrodiffuznoe egyenlet Nernst-Planck
A membránpotenciál különbség van, ezért, a membrán van egy elektromos mező, amely érinti a diffúziós töltött részecskék (ionok és elektronok).
tölteni fluxussűrűség által adott expressziós
ahol # 966; - potenciálját a területen, F = ENA - a Faraday-állandó, Z - vegyértékű, Um - mobilitás szóródó részecskék egy mol.
Általában átadása ionok függ egyenetlen eloszlása az elektromos mező. A teljes részecske fluxussűrűség határozzuk elektrodiffuznym Nernst-Plank egyenlet
A semleges részecskék (Z = 0), az egyenlet a Nernst-Planck egyenlet válik Fick.
7. Passzív anyagok szállítására a membránon keresztül
Bizonyos kémiai összetétele a citoplazma minden cella tartjuk ellenőrző anyagok szállítására membránokon át. Kétféle szállítási: passzív és aktív.
Passzív szállítása - transzfer ionok és molekulák a membránon keresztül, amely hordozza az irányba, hogy kisebb koncentrációban. Passzív szállítás nem kapcsolódik a költségek kémiai energia. Úgy látszik, hogy kiegyenlítse a koncentrációja a részecskék a szemközti oldalán a membrán, azaz. E. nullára csökkentéséhez, az érték a gradiensek. Ha a sejtekben, már csak passzív transzport, az értékek a fizikai mennyiség és azon kívül, hogy a sejt egyenlővé válik, de ez nem történik meg.
Van többféle passzív transzporttal (ábra. 10).
· Egyszerű diffúzió útján lipid réteget. Engedelmeskedik az egyenlet Nernst-Plank. Egy élő sejt biztosítja ezt a diffúziós oxigén és szén-dioxid-folyosón, számos gyógyszer. Azonban, egyszerű diffúzió folyamat meglehetősen lassan és nem biztosítják a kívánt mennyiségű sejt tápanyagok.
· Közlekedési csatornákon át (pórusok). Channel - részét tartalmazó membrán lipidek és fehérje molekulák, amelyek utat alkot a membránban. Ez a szakasz lehetővé teszi, hogy áthatolását a membránon víz molekulák, nagy ionok. A csatornák jelenléte növeli a permeabilitást P. permeabilitás P függ a csatornák számát és azok méretét.
Csatornák mutathatnak szelektivitást mutatnak a különböző ionok, expresszálódik különböző permeabilitási különböző ionok.
Facilitált diffúzió · - ion transzport-specifikus vektort molekulák diffúziója a hordozó anyaggal. A legrészletesebb vizsgálták ezt a jelenséget esetében ion szállítás bizonyos antibiotikumok, mint például valinomycin. Azt találtuk, hogy a valinomycin drámai módon megnöveli a permeabilitása a membrán K + ionok sajátosságai miatt annak szerkezetét. Van üreg képződött, amelybe a K + ion (ion Na + túl nagy a lyuk a molekulában valinomycin) illeszkedik pontosan és határozottan. Valinomycin molekula, „rögzítés” K + -ion formában komplex oldható lipidek és áthalad a membránon, majd a K + ion marad, és a hordozót nyúlik vissza.
· Átadás. Ebben az esetben, a transzporter molekulákat alkotnak egy ideiglenes láncot a membránon, és adja át minden más diffúziós molekula.
10. ábra. Formái passzív transzportot: egyszerű diffúzió (a) szállítási csatornákon keresztül (b) könnyített diffúzió (c), átadás (g)
8. Az aktív anyagok szállítására. tapasztalat Ussing
Aktív szállítás - transzfer ionok és molekulák, ami előfordul a kiadási kémiai energia irányába kisebb értékek nagy értékek. Ebben a semleges molekulák átvisszük magasabb koncentrációban, és az ionok át ellen kifejtett erők által rájuk az elektromos tér. Így az aktív szállítást átadását anyagok az ellenkező irányba a közlekedés, amelyeket ahhoz fordul elő hatására gradiensek (elsősorban elektromos és koncentráció). Energia hidrolízisével nyert különösen kémiai vegyület molekulák - adenozin-trifoszfát (ATP). Megállapítást nyert, kísérletileg, hogy a bomlási energiája egy molekula ATP elegendő, hogy ebből ki három nátriumionok a sejtbe, és a bevezetése két kálium-ionok. aktív transzport rendszer látható a 11. ábrán.