Готовые билеты в PDF-формате (1123293), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Они открываютсяодновременно как лигандами, так и определённым электрическим потенциалом мембраны.Можно сказать, что у них двойное управление. Пример: NMDA-рецепторно-канальныйкомплекс, имеющий сложную систему управления, включающую в себя 8 рецепторныхучастков-сайтов, с которыми могут связываться различные лиганды.6.
Стимул-управляемые (механочувствительные, механосенситивные, активируемыерастяжением (stretch) липидного бислоя, протон-активируемые, температурночувствительные).7. Актин-управляемые (актин-регулируемые, actin-regulated, actin-gated channels).8. Коннексоны (двойные поры).Наиболее часто встречаются два типа каналов: ионные каналы с лиганд-зависимыми воротами(находятся, в частности, в постсинаптической мембране нервно-мышечных соединений) и ионныеканалы с потенциал-зависимыми воротами.
Лиганд-зависимые каналы превращают химическиесигналы, приходящие к клетке, в электрические; они необходимы, в частности, для работыхимических синапсов. Потенциал-зависимые каналы нужны для распространения потенциаладействия.Билет 22Термодинамика транспортных процессов. ---Перенос электрона в электрон-транспортных цепях и физические модели переноса электрона -----§ 3. Туннельный эффектМеханизмы. Физические представления, связанные с задачей туннелирования элекэлектронов или ядер, являются весьма важными для дальнейшего изложения.
Пусть,например, электрон находится в области I (рис. XIII.3), где его энергия Е меньше,чем энергия потенциального барьера Щ, отделяющего область I от области П.Требуется найти вероятность того, что электрон преодолеет область II, т. е. пройпройдет сквозь потенциальный барьер. Согласно классической физике, эта вероятностьравна нулю, так как Е < Щ и в области II кинетическая энергия электрона должна § 3. Туннельныйэффект 379быть отрицательна, что невозможно. В квантовой механике движение электронаописывается волновой функцией Ф(ж,?), которая, подобно плоской волне, падающейна потенциальный барьер Щ в точке х = Жо, частично отражается, а частичнопроходит сквозь него.Билет № 231.
Роль конформационной подвижности в функционировании белков. Электронноконформационные взаимодействия. Роль воды в динамике белков.2. Проницаемость мембран для воды. Закон Вант-Гоффа. Осмотические свойства клетоки органелл. Движущие силы транспорта воды.3. Модели хаотических процессов в биологии.Билет № 241. Молекулярные моторы. Н+-АТФаза.2. Дозовые кривые выживаемости облученных клеток (основные характеристики).Теория мишени.3.
Принцип метода моделирования молекулярной динамики белков.Билет № 251. Фотохимические реакции повреждения белков и нуклеиновых кислот.2. Физико-химические процессы в нервных волокнах при проведении потенциаладействия и ритмического возбуждения. Теплопродукция и светорассеяние белков илипидов при генерации потенциала действия.3. ЭПР - спектроскопия при исследовании биологических мембран.Билет 261. Молекулярная организация биологических мембран. Состав, строение, образование.Термодинамика процессов формирования и устойчивости мембран. Белок-липидныевзаимодействия. Фазовый переход.Биологическими мембранами называют функциональные структуры клеток толщиной внесколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и большинствовнутриклеточных структур, а также образующие единую внутриклеточную системуканальцев, складок и замкнутых полостей.В состав биологических мембран: входят липиды, относящиеся главным образом к тремосновным классам: глицерофосфатиды (фосфолипиды), сфинго- и гликолипиды, а такжестероиды.В состав молекулы природных липидов входят полярная заряженная фосфатная головка идлинные углеводородные цепочки, принадлежащие жирным кислотам.
В природныхфосолипидах жирные кислоты могут иметь ненасыщенные двойные связи в основном вовтором положении глицеринового остатка. Белки могу пронизывать мембрану насквозь, амогут быть частично или целиком погружены в липидный слой. Взаимодействие сгидрофобными липидами осуществляется в основном неполярными аминокислотнымиостатками.
Белки плавают в липидном слое мембраны в виде отдельных глобулярных частици обладают определенной подвижностью. Активность мембранных белков зависит отфазового состояния липидов и вязкости мембраны.Липид-белковые взаимодействия. В основе данных взаимодействий лежатмежмолекулярные дисперсионные и электростатические силы, водородные связи илидругие эффекты связывания. Липид-белковые взаимодействия и обусловленные имиявления условно классифицируют следующим образом: взаимодействия белок — липидныймонослой; взаимодействия белок — липидный бислой; липид-белковые взаимодействия вмембранах, включающие липид-зависимые ферменты.Взаимодействие белков с липидными монослоями обнаруживается при включении вмонослои радиоактивно меченных белков (альбумин, цитохром с).
Электростатическиевзаимодействия между белками и монослоем проявляются в виде резкого изменениясорбции белков на заряженных монослоях при отклонении от изоэлектрической точкибелков. В опытах с фосфолипазами показано, что электростатические взаимодействияопределяют начальные этапы взаимодействия фермент — липидный монослой. Начальныеэтапы существенно облегчают последующую правильную стереохимическую ориентациюкомпонентов фермент-субстратного комплекса.Взаимодействие белок — липидный бислой—высокоспецифичный и многостадийныйпроцесс, характеризующийся наряду с поверхностной сорбцией внутримембраннымвстраиванием белков.
Экспериментальным критерием встраивания белков в липидныйбислой обычно служит изменение ионной проницаемости мембран. В модельныхэкспериментах встраивание мембранных белков в искусственные бислойные системы играетрешающую роль в их успешной функциональной реконструкции.Липид-белковое взаимодействие в мембранах проявляется при образовании внутримембран специфичного липидного окружения вокруг белковых молекул. Такие липидыназываются связанными или аннулярными. В настоящее время, однако, окончательно нерешен вопрос о возможности формирования вокруг белков в жидкокристаллическихмембранах (при Г > ГфП) специфического липидного окружения, характеризующегосясравнительно медленным обменом с остальными липидами.
Тем не менее с помощьюметода ЭПР доказано изменение подвижности и характера упаковки углеводородных цепейподвлиянием белков. Более того, методами ЭПР, ЯМР, флуоресценции и другими показано, чтопертурбирующее действие различных интегральных и периферических белков (цитохром-соксидаза, цитохром с, полилизин, миелин, родопсин, белки тилакоидных мембран и др.)распространяется вплоть до четвертого слоя липидов,окружающих молекулу белка.Формирование мембраны, их стабилизация во многом определяютсяповерхностными явлениями и межмолекулярными взаимодействиями.Теоретическое изучение свойств высокоорганизованных биологическихмембран проводят на примере углеводородных пленок и структур, образуемыхлипидами в водных средах.Поведение различных соединений в растворах подчиняется адсорбционномууравнению Гиббса:где σ — межфазное (поверхностное) натяжение, Г_i — степень адсорбции i-го компонента вповерхностном слое, μ_i — химический потенциал i-го компонента.Для бинарной системы (например, липид-вода) адсорбционное уравнение Гиббсазаписывается в виде:-dσ = Г_1dμ_1 + Г_2dμ_2При низкой концентрации растворенного вещества, сильно адсорбирующегося наповерхности раздела (весьма реальная ситуация для системы липид-вода), адсорбциюсамого растворителя можно приравнять к нулю (Г2=0).Тогда: -dσ = Г_1dμ_1.
Так как для разбавленных растворов dμ_1~ RT In a_1 ~ RT In C_l, где а1 иС1 — активность и концентрация растворенного вещества, то адсорбционное уравнениепринимает видВеличина (dσ/dc)|c->o называется поверхностной активностью. Поверхностно активныминазываются вещества, понижающие поверхностное натяжение.
Для таких веществ dσ/dc < 0и Г > 0. К этим соединениям, хорошо адсорбирующимся в поверхностном слое и снижающимповерхностное натяжение, относятся органические амфифильные соединения, в частности,липиды.выделяют три типа электростатических взаимодействий в мембранных системах:латеральное, или тангенциальное взаимодействие заряженных групп молекул, которыерасположены в одном полуслое мембран; трансмембранное взаимодействие заряженныхгрупп, расположенных по разные стороны мембраны; межмембранное взаимодействиезаряженных групп, расположенных на поверхности двух соседних мембран.Теоретическое описание первого типа взаимодействий в мембранах осложнено трудностямиопределения точной топографии (размещения) зарядов в мембранах и нахождениядиэлектрической проницаемости среды, разделяющей заряды в мембране.К настоящему времени глубже разработана теория межмембранных электростатическихвзаимодействий.
Однако формальное описание установленных закономерностей достаточносложно. Не вдаваясь в детали расчетов, укажем, что энергия отталкивания, например,эритроцитов на расстояниях, больших 10 нм, обращается в нуль, а уже при ~ 2 нм она болеечем на три порядка превышает энергию теплового Трансмембранные ионноэлектростатические взаимодействия обычно рассматривают по аналогии с плоскимконденсатором. Однако теория этого взаимодействия применительно к мембраннымсистемам разработана недостаточно.Равновесие мембраны: воспользуемся методом Гиббса.
Схематически представим реальнуюсистему, ограничив мембрану с двух сторон разделяющими поверхностями и полагая, чтофаза бет однородна вплоть до этой поверхности. Если внутри мембраны сохраняется слой сосвойствами объемной фазы, то такую мембрану называют толстой. Для толстых пленокхарактерно свойство аддитивности, когда значение энергии складывается из ее значенийдля объемной фазы и поверхностных слоев.
При отсутствии слоя со свойствами объемнойфазы в пленках наблюдается взаимодействие между поверхностными слоями и условия аддитивности энергии невыполняются. Такие пленки называют тонкими. пленок. Важная особенность тонких пленоксостоит в том, что давление в фазе, из которой сформирована пленка (мембрана), идавление в окружающей среде не одинаковы. Эту разницу давлений p_бета - р_альфа = П —расклинивающее давление.Фазовый переход: Как показано физическими методам исследования: дилатометрией(измерение коэффициента объемного расширения) калориметрией (измерениетеплоемкости), методом рентгеноструктурного анализ и др., липидная часть биологическихмембран при определенных температурах испытывает фазовый переход первого рода.Согласно данным рентгеноструктурного анализа, радиоспектроскопии, флюоресцентногоанализа, инфракрасной спектроскопии и других физических исследований, в фосфолипидноймембране при понижениитемпературы происходит переход их жидкокристаллического в гель-состояние, котороеусловно иногда называют твердокристаллическим.
В Гель-состоянии молекулы расположеныещё более упорядочено, чем в жидкокристаллическом. Вс гидрофобные углеводородныехвосты фосфолипидных молеку в гель-фазеполностью вытянуты строго параллельно дру другу (имеют полностью транс-конформацию).В жидком кристалле за счет теплового движения возможны транс-гош-переходы, хвостымолекул изгибаются, и параллельность друг друг в отдельных местах нарушается, особенносильно в середине мембраны.\Билет 271 Активный транспорт натрия, калия и кальция.
Транспорт протонов.К веществам, которые транспортируются посредством первично активного транспорта,относят натрий, калий, кальций, водород, хлор и некоторые другие ионы. Механизмактивного транспорта лучше всего изучен для натрий-калиевого насоса (Na+/K+-нaсоса) —транспортного процесса, который выкачивает ионы натрия через мембрану клетки наружу ив то же время закачивает в клетку ионы калия. Этот насос отвечает за поддержаниеразличной концентрации ионов натрия и калия по обе стороны мембраны, а также заналичие отрицательного электрического потенциала внутри клеток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
