DOCX (1123295), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Поскольку установилось равновесие, то Δµ= µout - µin=0=>RT ln(Cout/Cin)+zF(φout - φin)=0 => φout - φin=RT/(zF)* ln(Cin/Cout) - уравнение Нернста (еще не Нернста-Планка).
Теперь рассмотрим, что такое поток вещества I вдоль оси x.
Первый закон Фика: Поток вещества I [моль/(см2*с)] вдоль оси х пропорционален градиенту концентраций dC/dx: J=-D*(dC/dx). D – это коэффициент диффузии [см2/c]. Он зависит от температуры T и подвижности вещества u [см2/(В*с), то есть скороть, деленная на напряженность электрического поля] в среде: D=RTu
Еще, согласно соотношением Онзагера, для заряженных ионов: J=-uC*(dµ/dx). Чтобы найти поток надо тупо продиффернцировать электрохимический потенциал по оси х:
J=-uC*(dµ/dx)=-uc(d(µ0+RTlnC+zFφ)/dx)=-uc((RT*d(lnC)+zFdφ)/dx)=-uCRT*(dC/Cdx)-uzCF*(dφ/dx)=-uRT*(dC/dx)-uzCF*(dφ/dx)
Мы вывели электродиффузионное уравнение Нернста-Планка! Первый член – это концентрационный градиент, второй – «электрический». Решение этого уравнения возможно только при двух упрощениях.
Активный транспорт. Это транспорт против градиента электрохимического потенциала с затратой энергии метаболизма (АТФ, сопряженные ОВР). На мембранах нейронов есть Na/K-АТФаза. При гидролизе АТФ в ней происходят конформационные изменения, которые сопровождаются переносом натрия наружу и калия внутрь. Рассмотрим цикл работы этой АТФазы. На внутренней стороне мембраны, в присутсвии Na и Mg-АТФ происходит фосфорилирование белка и образуется комплекс NaE1-P. Этот белок Е1 находится в напряжении, и он переходит на внешнюю сторону мембраны. Там он дефосфорилируется, в результате чего теряет сродство с натрием и приобретает – с калием. И белок переходит в состояние KE2, мигрирует внутрь, и фосфорилируется. При одном цикле переносится 3 натрия наружу и 2 калия внутрь. Так что этот транспорт – электрогенный, так балланс меняется.Он понижает потенциал, способствуя тем самым «низкости» ПП.
Пару слов про координационную сферу активного центра (веселенькое словосочетание... Там короче ионы и связываются). Там 12 атомов кислорода, и известно, что 4 атома могут связаться с натрием, а 6 – с калием. Так что фософорилирование изменяется как-то конформацию в пределах этих атомов, так что они ведут себя либо как три четвреки, либо как две шестерки.
Теперь про Ca-АТФазу. Она тоже на мембране нейронов есть. Все то же самое. Кальций наружу качается.
Проницаемость мембран для воды:
Мембраны проницаемы для воды, что объясняется не только диффузным транпспортом ее, как небольшой полярной молекулы, но и наличием особых белков особых каналов – аквапоринов, избирательно пропускающих молекулы воды. Это обеспечивает проявление осмотических свойств живых клеток.
Осмос – процесс односторонней диффузии растворителя через полупроницаемую мембрану.
Равновесное давление раствора, препятствующее диффузии растворителя через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением.
Вант-Гофф показал, что для разбавленных растворов независимо от природы растворителя и растворенного вещества математическое выражение для осмотического давления имеет вид:
Росм = CRT
где: Росм – осмотическое давление, С – молярная концентрация раствора, Т – абсолютная температура, R – универсальная газовая постоянная. При этом, если концентрация имеет размерность М/л, то осмотическое давление получается в КПа.
Клетки животных и растений содержат растворы солей и других осмотически активных веществ (Сахаров, мочевины). Этим обусловлено определенное осмотическое давление. В клетках наземных животных оно составляет около 8 атм., у морских беспозвоночных увеличивается до 38 атм. Растительные клетки обычно имеют осмотическое давление от 5 до 20 атм., но в некоторых случаях оно может достигать 100 и даже 140 атм. Здесь основное значение имеют условия существования, а не систематическое положение. У представителей одного вида, произрастающих в разных условиях, различное осмотическое давление клеточного сока.
Растворы, в которых осмотическое давление такое же, как и в клетках, получили название изотонических. При погружении клеток в изотонические растворы объем их остается неизменным. Изотонические растворы солей называются физиологическими. Для различных объектов концентрация поваренной соли в физиологическом растворе не одинакова. Так, для животных из класса земноводных она равна 0,75% раствору NaCl, для млекопитающих - 0,9%, для насекомых- 1%, а для морских беспозвоночных она соответствует концентрации солей в морской воде - 3% NaCl. Физиологическими растворами и другими изотоническими жидкостями пользуются в медицине. Их применяют при сильном обезвоживании и потере крови больными.
Раствор, осмотическое давление которого выше, чем в клетках, называется гипертоническим. Растительные клетки, погруженные в такой раствор, начинают терять воду, протоплазма клетки сжимается и отслаивается от оболочки. Это явление называется плазмолизом. При уменьшении осмотического давления в растительных клетках падает тургор.
Облегченный транспорт сахаров и аминокислот при участии переносчика.
Пассивный транспорт везеств при участии переносчиков характеризуется некоторыми чертами, отличающими его от обычной диффузии.
-Высокая специфичность(вплоть до L- D- изомеров сахаров и аминокислот).
-С ростом концентрации субстрата скорость транспорта увеличивается только до некоторой величины(насыщение).
-Наблюдается чувствительность к низким концентрациям ингибиторов, взаимодействующих с переносчиками.
Противолучевые химические средства. Классификация?. Механизмы действия.
Показатели эффективности. Фактор изменения дозы. Примеры. Понятие идеального
радиопротектора.
1980г. интерес к разл биологически активным препаратам природного происхождения, обладающим профилактической или терапевтической противолучевой эффективностью.
Преимущества- меньшая токсичность , более длительный интервал проявления противолучевой активности
Недостаток- относительно низкая противолучевая эффективность
Основные группы:
-антиоксиданты (
-токоферол, бета-каротин, супероксиддисмутаза)
-полисахариды(из дрожжей, ламинарии, корня женьшеня)
-цитокины(низкомолекулярные регуляторные белки IL-1, TNF- )
-эйкозаноиды(простагландины,их синтетич производные)
-гормоны(и их синтетич. производные)
-различные экстракты и гидролизаты раст и животного происхождения
Радиопротекторы:
Понятие “идеального радиопротектора” 50е-60е гг 20 века:
он должен(для общего случая облучения):
1)проявлять высок радиозащитную эффективность (ФИД= 2-3)
2) быть эффективным против острого и хронического облучения
3)быть эффектив при пероральном приеме (или по крайней мере при внутримышечном введении)
и быстро распространяться по органам и тканям
4)проявлять высокую эффективность уже ч/з неск мин после введения и сохранять её в теч длит времени после введения
5) быть эффективным против различных видов ионизирующего излучения
6) не проявлять неблагоприятных побочных эффектов- т.е. нетоксичен 7)недорогой:)
8)быть химически стабильным (долго храниться в обычн усл) и удобным для применения
Билет 31
Облегченная диффузия. Транспорт сахаров и аминокислот через мембрану с
участием переносчиков.
Облегченная диффузия
Пассивный транспорт веществ при участии переносчиков характеризуется некоторыми чертами, отличающими его от простой диффузии.
1. Высокая специфичность, которая связана со способностью переносчиков раз
личать близкие по структуре соединения (например, L- и D-изомеры Сахаров и
аминокислот).
2. С ростом концентрации субстраста скорость транспорта увеличивается толь
ко до некоторой предельной величины (насыщение).
3. Наблюдается чувствительность к низким концентрациям ингибиторов, вза
имодействующих с переносчиками.
| С S — молекулы переносчика и субстрата. с0 и ci — концентрации переносчиков в свободном состоянии на наружной и внутренней сторонах мембраны cs0 и csi — переносчики, связанные с субстратом so и s1 — концентрации субстрата в наружном и внутреннем растворах соответственно к1—к8 —константы скоростей отдельных стадий. Выражение для скорости потока субстрата можно получить, решая систему уравнений, описывающих стационарное состояние, при dco/dt = d[csi]/dt = dco/dt = 0. Отсюда следует, что поток субстрата J равен J=k1c0s0-k2cs0=k3cs0-k4csi=k5csi-k6cisi=k7ci-k8c0 Через биологические мембраны кроме воды и ионов путем простой диффузии проникают многие вещества (от этанола до сложных лекарственных препаратов). В то же время даже сравнительно небольшие полярные молекулы, например, гликоли, моносахариды и аминокислоты практически не проникают через мембрану большинства клеток за счет простой диффузии. Их перенос осуществляется путем облегченной диффузии. Облегченной называется диффузия вещества по градиенту его концентрации, которая осуществляется при участии особых белковых молекул-переносчиков. Транспорт Na+, K+, Сl-, Li+, Ca2+, НСО3- и Н+ могут также осуществлять специфические переносчики. Характерными чертами этого вида мембранного транспорта являются высокая по сравнению с простой диффузией скорость переноса вещества, зависимость от строения его молекул, насыщаемость, конкуренция и чувствительность к специфическим ингибиторам — соединениям, угнетающим облегченную диффузию. Все перечисленные черты облегченной диффузии являются результатом специфичности белков-переносчиков и ограниченным их количеством в мембране. При достижении определенной концентрации переносимого вещества, когда все переносчики заняты транспортируемыми молекулами или ионами, дальнейшее ее увеличение не приведет к возрастанию числа переносимых частиц — явление насыщения. Вещества, сходные по строению молекул и транспортируемые одним и тем же переносчиком, будут конкурировать за переносчик — явление конкуренции. Различают несколько видов транспорта веществ посредством облегченной диффузии (рис. 1.13):
Унипорт, когда молекулы или ионы переносятся через мебрану независимо от наличия или переноса других соединений (транспорт глюкозы, аминокислот через базальную мембрану эпителиоцитов); Симпорт, при котором их перенос осуществляется одновременно и однонаправленно с другими соединениями (натрий- зависимый транспорт Сахаров и аминокислот Na+ K+, 2Cl- и котран-спорт); Антипорт — (транспорт вещества обусловлен одновременным и противоложно направленным транспортом другого соединения или иона (Na+/Ca2+, Na+/H+ Сl-/НСО3- — обмены). Симпорт и антипорт — это виды котранспорта, при которых скорость переноса контролируется всеми участниками транспортного процесса. Природа белков-переносчиков неизвестна. По принципу действия они делятся на два типа. Переносчики первого типа совершают челночные движения через мембрану, а второго — встраиваются в мембрану, образуя канал. Промоделировать их действие можно с помощью антибиотиков-ионофоров, переносчиком щелочных металлов. Так, один из них — (валиномицин) — действует как истинный переносчик, переправляющий калий через мембрану. Молекулы же грамицидина А, другого ионофора, встаиваются в мембрану друг за другом, формируя «канал» для ионов натрия. Большинство клеток обладают системой облегченной диффузии. Однако перечень метаболитов, переносимых с помощью такого механизма, довольно ограничен. В основном, это сахара, аминокислоты и некоторые ионы. Соединения, являющиеся промежуточными продуктами обмена (фосфорилированные сахара, продукты метаболизма аминокислот, макроэрги), не транспортируются с помощью этой системы. Таким образом, облегченная диффузия служит для переноса тех молекул, которые клетка получает из окружающей среды. Исключением является транспорт органических молекул через эпителий, который будет рассмотрен отдельно. | |
| |
Рис. 1.13 Классификация способов переноса через мембрану.Возбужденные состояния молекул. Схема Яблонского. Законы люминесценции.
Полная энергия молекулы состоит из электронной, колебательной и вращательной составляющих. Молекулы имеют заполненные и свободные электронные орбитали. Поглощение кванта света приводит к переходу электрона на незаполненную орбиталь с большей энергией, и молекула переходит на более высокий энергетический уровень (молекула в возбужденном состоянии), при этом увеличивается и электронная и колебательная составляющая общей энергии молекулы (рис.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
