шпора (1065568), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

n - доля открытых калиевых каналов - кинетические постоянные скоростей процессов активации и инактивации.

На сегодняшний день общий трансмембранный ток принято записывать в следующем виде:

- равновесный нерстовский потенциал,

1 -ое слагаемое - ток конденсатора,

2 -ое слагаемое - быстрый натриевый ток,

3-е слагаемое - медленный калиевый ток,

4 -ое слагаемое - токи утечки.

Основной вклад вносят 2 -ое и 3 -е слагаемое.

БИЛЕТ 6=13=20=27. Кинетическая теория мышечного сокращения.

К настоящему времени предложено несколько кинетических физико-математических моделей (Хаксли А., 1957; Дещеревский В.И., 1968; Волькенштейн М.В., 1969). Одна из полных и хорошо обоснованных кинетических теорий мышечного сокращения разработана В.И. Дещеревским (1968, 1977) и рассматривается ниже.

Рис. Схема зависимость напряжения (♦), развиваемого при изометрическом тетаническом сокращеии изолированного мышечного волокна полусухо­жильной мышцы лягушки, от длины саркомеров (1) (Хаксли А., 1971). Цифры над стрелками обо­значают состояния саркомеров, изображенных на рис.1.

Основные положения данной теории:

1. Каждый мостик в процессе сокращения про­ ходит последовательно через три состояния:
свободное (разомкнутое) состояние около некоторого положения равновесия 0 на тол­стой нити (рис.3); тянущее замкнутое со­ стояние, во время которого развивается тяну­щая сила f_э, и замкнутое тормозящее, кото­рое препятствует дальнейшему скольжению нитей и за которым следует переход в разомк­нутое равновесное состояние.

2. Элементарная сила f_э постоянна и положи­тельна (направлена к центру саркомера) на
всем протяжении тянущего состояния. В тор­мозящем замкнутом состоянии мостика сила
имеет то же абсолютное значение, но обратное направление (отрицательна).

3. Для любого данного мостика переходы между состояниями - мономолекулярные процессы, то есть явления, не зависящие непосредственно от состояния других мостиков. Таким образом, весь цикл функционирования мостика может быть представлен в виде трех реакций первого порядка с константами скорости к₁, k и k₂ (см. рис 3).

БИЛЕТ 7=14=21=28. Основные количественные соотношения пассивной электродиффузии ионов. Электродиффузионное уравнение Нернста-Планка. Равновесный потенциал Нернста.

Рассматривается мембрана. Вещество считается заряженным. Рассматривается поток вещества через мембрану. Он определяется уравнением Нернста-Планка. Перепишем уравнение следующим образом:

(1)

где , но D = RTu – связь коэффициента диффузии D и подвижности вещества.

- безразмерный мембранный потенциал,

.

В этих переменных уравнение 1 записывается следующим образом:

.(2)

Решаем (2)

(3)

интегрируя (3) по толщине мембраны от С_МН до С_МВ и потенцируем полученную функцию, окончательно получаем

(4)

В процессе решения мы допускаем, что поток постоянный Ф(t)=const.

Это справедливо в 2-х случаях.

1. Пусть вещество в клетке уже есть (С_МВ). Поток вещества изнутри мембраны не идёт. Затем производится быстрая смена внешнего раствора. Получаем поток.

2. Пусть внутри клетки сохраняется С_МВ постоянно, при каких угодно изменениях С_МН. Это сохранение обеспечивается, например, активным транспортом. Это свойственно всем живым клеткам.

Вводя коэффициенты распределения, которые определяются как отношение концентраций,

и вводя проницаемость мембраны из выражения (5) получаем приемлемое для практического использования выражение для потока

(6)

В формуле (6) мы практически пренебрегли тем, что примембранные слои воды также обладают конечной проницаемостью для ионов и, строго говоря, в формуле (6) надо использовать как проницаемость мембраны, так и проницаемость слоёв слева и справа от мембраны:

Однако в большинстве случаев проницаемость воды существенно больше проницаемости мембраны

Уравнение Нернста-Планка.

Рассмотрим важнейшие для биосистем процессы переноса, а именно, перенос растворённого вещества вследствие диффузии и перенос заряженных веществ, то есть электрический ток. Рассмотрим, например, перенос АТФ, которые синтезируются в митохондриях клетки. Молекула АТФ должна продиффундировать от внутренней мембраны митохондрии к месту расхода АТФ (например, к миофибриллам мышечной клетки). Диффузия идёт по трём координатам, но мы для простоты рассмотрим одномерный случай. Согласно закону диффузии Фика поток Ф диффундирующего вещества определён уравнением Фика.

,

где средняя длина свободного пробега, C – концентрация.

Рассмотрим поток незаряженных частиц через мембрану.

где С_НМ – концентрация вещества на поверхности мембраны.

Мембрана может обладать абсорбционными и адсорбционными свойствами по отношению к веществу.

Иону нужно пройти через дебаевский слой (там избыток ионов определённого знака) и пройти через хорошо упакованный слой молекулярной воды. Все это потенциальные барьеры.

Из-за этого концентрация вещества на поверхности мембраны, внутри и на некотором расстоянии от её границы различны.

С_МН и С_МВ – концентрации вещества внутри мембраны у её границ, которые определяются концентрацией вещества в свободном растворе С_Н, С_В и коэффициентами распределения между мембраной и окружающей жидкой фазой.

где K – коэффициент проницаемости мембраны.

Практическому измерению поддаётся только проницаемость (измеряют поток и концентрацию).

Если в среде имеются заряженные ионы и электрическое поле, то поток заряженных частиц определяется дифференциальным законом Ома.

С – концентрация заряженных частиц, F – число Фарадея, U – подвижность, Z – валентность,

.

Если вещество заряжено – закон Фика.

Если есть поле, но концентрация не меняется – закон Ома.

Если в процессе переноса меняется концентрация и имеется электрическое поле, то общий поток даётся уравнением электродиффузии Нернста-Планка:

Первый член – диффузионный, второй член – миграционный.

Равновесный потенциал Нерста

Для пассивного переноса через пористые среды, которые представляют собой систему регулярных капилляров радиусом r концентрацией на единицу площади n, проницаемость оценивается по формуле:

Рассмотрим ситуацию, когда концентрация заряженных веществ в начальный момент времени внутри и снаружи одинаковы. Затем переместим мембрану в другую среду. Через некоторое время установится равновесие, т.е. суммарный поток вещества будет = 0.

- равновесный (нернстовский) потенциал.

Если трансмембранный потенциал = , то клетка в состоянии равновесия и никаких активных транспортных, процессов не идет.

Оценка процесса:

Двойной электрический слой. Электрокин. явления.

М еханизмы активации и пассивного транспорта.

Ряд важнейших клеточных процессов, таких как возбуждение, синтез АТФ связаны с переносом веществ через мембраны клеток. Изменение скорости переноса может привести к нарушению биоэнергетических процессов, водно-солевого обмена, возбудимости и других явлений. Коллекция этих изменений лежит в основе действия лекарственных веществ и терапии. Принято различать пассивный и активный перенос молекул и ионов через биомембрану.

Основные механизмы сводятся к следующему: ------------------------------>

Электрокинетические явления

Считаем Рм<<Рэл. На рисунке мембрана в электролите. Мембрана — диэлектрик (на поверхности отрицательные заряды). На мембрану создали перепад давления P₁>P₂. Жидкость идет в сторону меньшим давлением: потоком ионы + выносятся в область с давлением Р₂. Образуется разность потенциалов. Затем наступает равновесие.

График распространения ионов в двойном слое

Граница скольжения - те ионы, которые удаляются.

Слой раствора с измененными концентрациями вблизи поверхности называется диффузионным. Концентрации ионов вблизи заряженной поверхности определяются законом Больцмана. Профиль в области двойного слоя определяется уравнением Пуассона — Больцмана:

(1)

Где C₀ – измеряемая концентрация, - уравнение Смолуковского.

Если рассматривать бинарный симметричный электролит с зарядами одной валентности (NaCl) уравнение (1) имеет решениея:

,(2)

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)