СРС
На тему: Механизм
проницаемости биологических мембран.
Строение и функции ионных каналов и переносчиков.
Проверила:
Нурмаганбетова Мугульсум Омаровна
Выполнил:
Абдул Рахман Тимор Шах
Факультет:
Общая Медицина
Группа:
ОМ 043-12-01
КАЗАХСКИЙ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ С.Д.АСФЕНДИЯРОВА
План
- Введение
- Общие представления о проницаемости.
- Перенос молекул через мембрану.
- Проницаемость мембран для различных веществ
- Пассивный транспорт
- Диффузия
- Активный транспорт
- Транспортные белки: унипорт, симпорт и антипорт
- Ионные каналы
- Строение ионных каналов
- Функции ИК
- Список Литературы
Введение
- Проницаемость биологических мембран, важнейшее свойство биологических мембран (БМ), заключающееся в их способности пропускать в клетку и из неё различные метаболиты (аминокислоты, сахара, ионы и т.п.). П. б. м. имеет большое значение для осморегуляции и поддержания постоянства состава клетки, её физико-химический гомеостаз; играет важную роль в генерации и проведении нервного импульса, в энергообеспечении клетки, сенсорных механизмах и др. процессах жизнедеятельности. П. б. м. обусловлена особенностями строения БМ, являющихся осмотическим барьером между клеткой и средой, и служит характерным примером единства и взаимосвязи между структурой и функцией на молекулярном уровне.
Общие представления
о проницаемости.
- Xарактеристика мембран, стенок сосудов и эпителиальных клеток, отражающая способность проводить химические вещества; различают активную (активный транспорт веществ) и пассивную П. (фагоцитоз и пиноцитоз); пассивная и (в ряде случаев) активная П. (крупных молекул) обеспечиваются мембранными порами, П. для низкомолекулярных веществ (например, ионов) обеспечивается специфическими мембранными структурами с участием молекул-переносчиков.
Перенос
молекул через мембрану.
- Так как внутренняя часть липидного слоя гидрофобна, он представляет собой практически непроницаемый барьер для большинства полярных молекул. Вследствие наличия этого барьера, предотвращается утечка содержимого клеток, однако из-за этого клетка была вынуждена создать специальные механизмы для транспорта растворимых в воде веществ через мембрану. Перенос малых водорастворимых молекул осуществляется при помощи специальных транспортных белков. Это особые трансмембранные белки, каждый из которых отвечает за транспорт определенных молекул или групп родственных молекул.
- В клетках существуют также механизмы переноса через мембрану макромолекул (белков) и даже крупных частиц. Процесс поглощения макромолекул клеткой называется эндоцитозом. В общих чертах механизм его протекания таков: локальные участки плазматической мембраны впячиваются и замыкаются, образуя эндоцитозный пузырек, затем поглощенная частица обычно попадает в лизосомы и подвергается деградации.
Проницаемость
мембран для различных веществ
- Одна из главных функций мембран — регуляция переноса веществ. Существуют два способа переноса веществ через мембрану: пассивный и активный транспорт:
Транспорт веществ через
мембраны
Пассивный
транспорт
- Если вещество движется через мембрану из области с высокой концентрацией в сторону низкой концентрации (т.е. по градиенту концентрации этого вещества) без затраты клеткой энергии, то такой транспорт называется пассивным, или диффузией.
- Различают два типа диффузии:
- простую
- и облегченную.
Простая
диффузия
- Простая диффузия характерна для небольших нейтральных молекул (H2O, CO2, O2), а также гидрофобных низкомолекулярных органических веществ. Эти молекулы могут проходить без какого—либо взаимодействия с мембранными белками через поры или каналы мембраны до тех пор, пока будет сохраняться градиент концентрации.
Облегченная
диффузия.
- Характерна для гидрофильных молекул, которые переносятся через мембрану также по градиенту концентрации, но с помощью специальных мембранных белков — переносчиков. Для облегченной диффузии, в отличие от простой, характерна высокая избирательность, так как белок переносчик имеет центр связывания комплементарный транспортируемому веществу, и перенос сопровождается конформационными изменениями белка. Один из возможных механизмов облегченной диффузии может быть следующим: транспортный белок (транслоказа) связывает вещество, затем сближается с противоположной стороной мембраны, освобождает это вещество, принимает исходную конформацию и вновь готов выполнять транспортную функцию.
Активный
транспорт
- Активный транспорт имеет место в том случае, когда перенос осуществляется против градиента концентрации. Такой перенос требует затраты энергии клеткой. Активный транспорт служит для накопления веществ внутри клетки. Источником энергии часто является АТР. Для активного транспорта кроме источника энергии необходимо участие мембранных белков. Одна из активных транспортных систем в клетке животных отвечает за перенос ионов Na+ и K+ через клеточную мембрану. Эта система называется Na+ — K+ — насос. Она отвечает за поддержание состава внутриклеточной среды, в которой концентрация К+ выше, чем Na+ :
- Градиент концентрации калия и натрия поддерживается путем переноса К+ внутрь клетки, а Na+ наружу. Оба транспорта происходят против градиента концентрации. Такое распределение ионов определяет содержание воды в клетках, возбудимость нервных клеток и клеток мышц и другие свойства нормальных клеток. Na+ ,K+ —насос представляет собой белок — транспортную АТР—азу. Молекула этого фермента является олигомером и пронизывает мембрану. За полный цикл работы насоса из клетки в межклеточное вещество переносится три иона Na+, а в обратном направлении — два иона К+. При этом используется энергия молекулы АТР.
Унипорт
- Простой перенос растворимых веществ с одной стороны мембраны на другую называется унипортом
- Унипорт осуществляет, например, потенциал-зависимый натриевый канал, через который в клетку во время генерации потенциала действия перемещаются ионы натрия.
Симпорт
- Перенос другого вещества в том же направлении называется симпорт .
- Симпорт это активный перенос вещества через мембрану, осуществляемый за счет энергии градиента концентрации другого вещества
Симпорт осуществляет переносчик
глюкозы, расположенный на внешней (обращенной
в просвет кишечника) стороне клеток кишечного
эпителия. Этот белок захватывает одновременно
молекулу глюкозы и ион натрия и, меняя
конформацию, переносит оба вещества внутрь
клетки.
Антипорт
- Антипорт — это перемещение вещества против градиента своей концентрации. При этом другое вещество движется в противоположном направлении по градиенту своей концентрации. Симпорт и антипорт могут происходить при всасывании аминокислот из кишечника и реабсорбции глюкозы из первичной мочи. При этом используется энергия градиента концентрации ионов Na+, создаваемого Na+, K+—АТР—азой.
Транспортные
белки: унипорт, симпорт и антипорт
Ионные
каналы
- Ионные каналы — это специализированные белки клеточной мембраны, образующие гидрофильный проход, по которому заряженные ионы могут пересекать клеточную мембрану по электрохимическому градиенту. Ток ионов, создаваемый при передвижении заряженных ионов через мембранные каналы, иногда рассматривается как форма облегченной диффузии, так как в нем участвует транспортный белок.
Строение
ионных каналов
- ИК состоят из белков сложной структуры (белков-каналоформеров). Схематические изображения ИК приведены ниже, например: натриевый рецепторный ионный канал.
На рисунке показан
натриевый канал: вид сверху, с
наружной стороны мембраны
Функции
ИК
Главная функция
ИК - обеспечивать управляемое перемещение
ионов через мембрану.
В зависимости
от проходящих через них ионов
ИК подразделяют на натриевые, калиевые,
кальциевые, хлорные, протонные (водородные).
Функции ИК:
- 1. Регуляция водного обмена клетки: объём и тургор.
- 2. Регуляция pH: закисление и защелачивание.
- 3. Регуляция ионного обмена (обмен солей): изменение внутриклеточного ионного состава и концентрации.
- 4. Создание и изменение мембранных потенциалов: потенциал покоя; в возбудимых клетках - локальные потенциалы, потенциал действия.
- 5. Проведение возбуждения в возбудимых клетках: обеспечение движения нервных импульсов.
- 6. Трансдукция в сенсорных рецепторах: преобразование раздражения (стимула) в возбуждение.
- 7. Управление активностью клетки: за счёт обеспечения потоков вторичного мессенджера - Са2+.
Список
Литературы
- Ташмухамедов Б. А., Гагельганс А. И., Активный транспорт ионов через биологические мембраны, Таш., 1973; Mitchell P., Translocations
through natural membranes, «Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular
Biology», 1967, v. 29; Kaback Н. R., Transport, «Annual Review of Biochemistry», 1970, v. 39.
- В. К. Антонов.
- www.google.ru
- http://dipland.ru/Физика/Механизмы_проницаемости_биологических_мембран_146961
- http://bestreferat.com.ua/referat/detail-36726.html
- http://www.ssmu.ru/ofice/f4/biochemistry/uthebnik/2.htm
- http://bio-cat.ru/ebook.php?file=gennis.djvu&page=47
- http://ward-kaz.blogspot.com/2012/08/blog-post_794.html
- http://kineziolog.bodhy.ru/content/ionnye-kanaly-membrany
- http://referat.yabotanik.ru/fizika/mehanizmy-pronicaemosti-biologicheskih-membran/134953/126139/page1.html
- http://knowledge.allbest.ru/medicine/d-2c0b65635b3ad68a5c43b89421306c36.html
- http://www.skachatreferat.ru/join.php
- http://kursovikkz.kz/prezentacii/medicina21/3682-mehanizmy-pronicaemosti-biologicheskih-membranprezentaciya.html
- http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_medicine/18329/Мембраны
- http://www.bibliotekar.ru/447/7.htm
- http://coolreferat.com/Строение_и_функции_ионных_каналов
- http://kursovikkz.kz/referaty/medicina2/2320-ionnye-kanaly-stroenie-i-funkcii-perenoschiki.html
- http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/124319/Проницаемость
- http://humbio.ru/humbio/cytology/00102316.htm
- http://900igr.net/fotografii/biologija/Transport-veschestv/002-Skhema-NaKnasosa-ATFazy.html
Спасибо
за внимание