PDF (1123296), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Это приводит кпоявлению трансмембранного градиента концентрации протонов (дельта рН) между наружной и внутренней фазамитилакоида. Одновременно создается и трансмембранная разность электрических потенциалов (дельта фи) за счет увеличенияположительного заряда внутри тилакоида при накоплении там положительно заряженных протонов. Свой вклад в разностьэлектрических потенциалов на мембране вносит и собственно фотохимический перенос электрона на наружную сторону приработе фотосистем ФС I и ФС П. Образующееся таким образом электрическое поле (дельта фи) влияет в свою очередь наперенос других проникающих через мембрану ионов, которые в свою очередь изменяют дельта фи и влияют на переноспротонов.
В результате наблюдается сложная картина взаимного влияния двух составляющих дельта рН и дельтафитрансмембранного электрохимического потенциала. В стационарных условиях величина электрохимического градиента намембране будет зависеть от соотношения скоростей трансмембранного переноса электрогенных ионов, транслокациипротонов и потока электронов по ЭТЦ.Роль Н+-АТФазы- обратимый фермент, обладающий как АТФ-синтетазной, так и АТФазной функциями.
Синтез АТФ осуществляется за счетдельта мю H+, а гидролиз АТФ приводит к тому, что протонная АТФаза сопряженно генерирует мембранную разностьэлектрохимического потенциала H + .АТФазный комплекс включает растворимую АТФазу (фактор F1), где происходит синтез АТФ, и мембранную часть (факторF0), где формируется протонный канал. По этому каналу протоны поступают в гидрофобную область к активному центру, азатем оттуда в воду по другую сторону мембраны. Конкретный механизм переноса протонов до конца неясен, но, вероятно, онпредставляет собой эстафетную передачу протона по донорно-акцепторным группам аминокислот (арг, тир, глу). Фактор F1является полуфункциональным белком, включает несколько субъединиц и обладает сложной четвертичной структурой.Кратко строение АТФ для тех, кто забылF1 – гидрофильный сферический комплекс = каталитический центр, тут синтез АТФF0 – гидрофобный, встроен в мембрану, формирует канал, по которому ионы Н+ пересекают мембрану по градиентупотенциала.
Вращение сопровождается конформационными изменениями каталитических центров F1 – комплекса. Альфа ибета не вращаются, вращается гамма-ножка.Конформационные изменения идут на всех трех бета-субъединицах при повороте гамма-субъединицы на 120 градусов.Активный центр сменяет все три конформации при повороте на 360 градусов. Синтез АТФ в закрытом центре идет спонтанно,без затраты Е. Энергия дельта мю Н+ расходуется на смену конформаций и выхода АТФ из активных центров ферментаисключительно.1-открытое2-закрытое3- слабосвязанноеБилет 3Термодинамическое сопряжение реакций и тепловые эффекты в биологических системах.Формы активированного кислорода в биологических системах.Окислительным стрессом называют процесс повреждения клетки в результате окисления.
Сильнейшими окислителямиявляются АФК. Именно их образование ведёт за собой такие процессы как окисление липидов и разрушение ДНК(фотодинамическая реакция). Помимо бактерицидного действия АФК и использование их как вторичных мессенджеров, онипредставляют прямую опасность для жизнедеятельности клетки.Перекисное окисление липидов является фактором, способным изменять химический состав и физические параметры,ультраструктурную организацию и функциональные характеристики биологических мембран.
Процесс перекисного окисленияохватывает главным образом непредельные фосфолипиды биологических мембран. Оно приводит к увеличению их вязкости,появлению поперечных молекулярных сшивок и возрастания упорядоченных липидов, обладающих ограниченнойподвижностью в бислое (думаю, это еще один из вариантов перехода в гель в фазовых переходах липидов, химический).Происходит также увеличение отрицательного заряда на поверхности мембраны, обусловленное появлением вторичныхпродуктов перекисного окисления липидов, содержащих карбонильные и карбоксильные группы. А также увеличиваетсяпроницаемость для различных ионов, неэлектролитов и макромолекул. Этот эффект потери мембраной барьерных функцийлежит в основе патогенеза многих заболеваний.Молекула кислорода парамагнитна, её основное состояние триплетное (спины электронов сонаправлены). На первом этапевосстановления кислорода образуется супероксидный анион-радикал О2* -, который протонируется до пергидроксильногорадикала НО2*.Дальнейшее восстановление приводит к образованию перекиси водорода Н2О2, это соединение можетраспадаться на гидроксильные радикалы НО*.
При фотохимических и темновых реакциях кислород может переходить насинглетный уровень. Избыточная энергия синглетного кислорода соответствует энергии инфракрасного излучения.АФК в клетке могут образовываться в ходе аэробного дыхания и фотосинтеза (от убихинона, фотосистемы I, ферредоксина,пластохинона, пластоцианина).Также возможна активация кислорода в системе мембран ЭПР.Однако, АФК очень опасны для клетки, т.к. вызывают множественные деструктивные процессы.Роль АФК. Синглетный кислород может выступать в качестве вторичного мессенджера, бактерицидного агента (вфагоцитарных реакциях НАДФН при помощи цитохрома восстанавливает кислород до супероксид радикала, которыйиндуцирует синтез OCl-, участвующий в уничтожении чужеродных клеток)Большую роль кислород играет в реакции сверхчувствительности растений.Помимо этого, АФК является одним из индукторов апоптоза, это является защитой от злокачественного перерождения клеток.Билет 4.Обобщенные силы и потоки.
Линейные соотношения и соотношения взаимности Онзагера. Термодинамикатранспортных процессов.Большинство процессов в природе не являются равновесными, но любую систему вблизи равновесия можно разбить нафизически бесконечно малые подсистемы, в которых локальное равновесие будет устанавливаться достаточно быстро.Взаимодействие системы со средой происходит за счет обмена такими экстенсивными свойствами, как объем, заряд,количество вещества, - обобщенными координатами (q).Взаимодействие возможно при наличии скалярного интенсивногосвойства обобщенной силы (F). Размерность силы зависит от размерности координаты, произведение обобщенной силы накоординату единицу энергии.Рассмотрим перенос через мембраны теплоты, вещества и заряженных частиц.
Обозначим через X значение движущих сил, ачерез J — значение потока, или суммарной скорости соответствующего потока.Во всех случаях возрастание энтропии имеет видdiS/dt = (1 /T)XJ > 0Если открытая система находится вблизи термодинамического равновесия, когда значения движущих сил и потоков малы, тоX и J связаны соотношением J = LX, где L — постоянный, или линейный, коэффициент.
Например, этому соотношениюсоответствуют процессы:1)Диффузия: J – поток незаряженных частиц, Х – обобщенная сила – градиент концентрации dc/dx.2)Электродиффузия: J – поток ионов, Х – Градиент электрохимического потенциала dµ/dt.3)Электричекий ток: J – поток электронов, Х - Градиент электрического потенциалаdфи/dх.4)Течение жидкости: J – объемный поток, Х – Градиент гидростатического давления dP/dx5)J – поток тепла, Х – градиент температуры (Закон Фурье dQ/dt~gradT)Для химических процессов вблизи равновесия, когда скорости прямой и обратной реакций почти равны между собой,справедливо выражение V = LA.где V — суммарная скорость процесса, равная разности скоростей прямой и обратной реакций.Онзагер сформулировал основы термодинамики, описывающей одновременное протекание различных взаимосвязанныхстационарных процессов.Для двух взаимодействующих процессов (J1,X1) и (J2,X2)J1=L11X1+ L12X2J2=L21X1+ L22X2где коэффициенты L12 и L21 соответствуют возможной взаимосвязи двух потоков и называются коэффициентами взаимностиОнзагера.Допустим, что в системе имеются два потока — поток тепла (J1) и диффузионный поток массы (J2) и две обобщенные силы —разность температур X1 и разность концентраций Х2.
Согласно Онзагеру, в открытой системе каждый поток зависит от всехналичествующих сил, и наоборот, поэтому для них справедливы уравнения Онзагера (выше), указывающих на зависимостьвходных и выходных потоков как от сопряженных, так и от несопряженных им сил.Соотношение взаимности Онзагера L12 = L21 показывает, что если поток 1-го необратимого процесса испытывает влияниесродства необратимого 2-го процесса через посредство коэффициента L12 , то и поток 2-го процесса также испытывает влияниесродства Х1 через посредство того же самого коэффициента L12 и L21.Т.е.
вблизи равновесия, как показал Онзагер, вклад от Х2 в несопряженный этой силе поток J1 равен вкладу от силы X1соответственно в поток J2. Равенство L12 = L21 означает, что равное действие вызывает равную ответную реакцию. Например,тормозящее действие, которое оказывает движущийся растворитель на растворенное вещество, равно сопротивлению, котороерастворенное вещество оказывает на растворитель. Попарное равенство перекрестных коэффициентов значительно упрощаетрешение систем уравнений.Сопряжение потоков означает, что потоки сами по себе невозможные, сопровождающиеся повышением свободной энергии,могут оказаться возможными за счет других сил.Скорость продуцирования энтропии β=Т*diS/dt=J1X1+ J2X2=( L11X1+ L12X2)Х1+( L21X1+L22X2) X2=L11X12+2L12X1X2+L22X22>0.Когда в системе одновременно протекает к процессов β=сумма по к (JKXK) >0, гдеJK=сумма по j LKJXJ при LKJ=LJK.Пусть через мембрану проходят поток воды J1 и поток J2 какого-либо растворенного в ней вещества.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
