Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 191
Текст из файла (страница 191)
Был создан прибор (а), который уменьшает площадь поверхности, доступную липидному слою. Измеряя силу, необходимую для того, чтобы стянуть лициды вместе, возможно оцределитсь когда молекулы тесно упакованы в непрерывный моно- слой. Когда зта область достигается„сила, требуемая для лальнейшего уменьшения площади поверхности, резко увеличивается (б). Как бы вы [586) Часть1. 11.
Биологические мембраны и транспорт использовали этот прибор для определения срел- нсй плогцади, занимаемой единичной липилиой молекулой вмоиослое? Сила, прилагаемая длн сжатия мопослон (ГЗ4 -.ь ьнЬь 'бййадсам аГПЫ етэ О йщ О О, . 40 х зо~ = Зо.; 1'; шр 0,2 0,6 1,0 1,4 Плгнцадь (нм /молекула) Общая площадь поверхности липидпого мпнпслоя клеток (мт) Общая площадь ппверхваетн одной плетни (мямт) Объем упаяп- Животные (мл) Число клеток (на ммт) Собака 40 8 000 000 62 98 Овца 1О 9 900 000 6.0 29.8 Человек 1 4 740 000 0,92 99,4 Источник: Оопсг, Б. ть Сгепг)еЬ 8 Оп Ьггпгйссп!аг )ауегх 04 йр|г)а оп (Ьс сЬгогпосугеь о!' 1Ьс Ыоог1./.
Ехр. Меть 41, 439 †4. 3. Число молекул детергеита в мицелле. Когда небольшое количество додецилсульфата натрия 2. Доказательство в пользу существования липидиого бислоя. В 1925 г. Э. Гортер и Ф. Греидел использовали прибор, подобный описанному в задаче 1, для того чтобы определить площадь повсрхцости липидиого монослоя, образованного липидами, экстрагировацпыми из эритроцитов животных различных нилов. Оии использовали микроскоп для измерения размеров отдельных клеток и рассчиталп средшого площадь поверхности одного эритроцита. Оии получили данные, представленные в таблице.
Были ли этн исследователи правы, сделав вывол, что «хромоциты» (эритроциты) покрыты слоем жирных веществ, толщина которого составляет две молскулы» (т. е, липидиым бислосм)? (505; 1Ча СНа(СН,)пОЯОз) растворяется в воде, ионы детергеита поступают в раствор в виде мономерных частиц. При дальнейшем добавлении детергента достигается концентрация (критическая концентрация мицеллообразоваипя), прп которой мономсры ассоциируют, образуя мипсллы. Критическая концентрация 51)5 составляет 8,2 мМ.
Мицеллы имеют среднюю молскуляриую массу частицы (сумма молекулярных масс составляющих мономеров) -18000. Рассчитайте срсдисс число молекул дстергспта в мицсллс. 4. Свойства липидов и липидиых бислоев. Липидныс бислои, образоваииыс между двумя водными фазами, обладают следующим важным свойством: опи образуют лвумсрпые пластинки, края которых находятся очень близко друг к другу, и подвергаются самоуплотнению, формируя липосомы. (а) Какие свойства липидов ответственны за это свойство бислоев? Объясните. (б) Каковы последствия этого свойства для структуры биологических мембран? 5.
Длина молекулы жирной кислоты. Расстояние углерод — углерод для одинарной связи (как в ацильиой пепи насыщенной жирной кислоты) составляет 1,5 А. Оцените длину отдельной молекулы пальмитиновой кислоты в сс полностью вытянутой форме. Если две молекулы пальмптиповой кислоты поместить конец к концу, какова будет их общая длина по сравнению с толщиной липидного бислоя в биологической мембране? 6. Температурная зависимость латеральиой диффузии. Эксперимент, описанный иа рис. 11-17, проводился при 37 'С. Каково было бы влияние иа скорость диффузии, если бы эксперимент проводили при 10 'С? 7.
Синтез желудочного сока: энергетика. Желудочный сок (рН 1,5) производится псрекачиваиием ионов Н и С1 из плазмы крови (рН 7,4) в желудок. Рассчитайте количество свободной энергии, необходимой для концентрирования Н' в 1 л желудочного сока при 37 С. Сколько молекул АТР нужно гидролизовать для производства такого количества свободной энергии в условиях клетки? Изменение свободной энерг.ии для гидролиза АТР в условиях клетки составляет около — 58 кДж/моль (как показано в гл. ! 3). Эффекты Вопросы и задачи 1587] Й трансмембранного электрического потенциала во внимание не припимайтс.
8. Энергетика й(а'/К'-АТРазы. Каково изменение свободной энергии переноса 1 моль Иа" нз клетки и в кровь при 37 'С для типичной клетки ппзвоночного с трансмембранным потенциалом, составляющим — 0,07 В (отрицательный внутри)? Примем концентрацию На' внутри клетки равной 12 мМ, а в плазме крови — 145 мМ.
9. Действие оуабаина на ткань почки. Оуабаин специфически ингибирует активность На /К'- АТРазы животных тканей. Неизвестно ингибирование оуабаином какого-либо другого фермента. Когда оуабаин добавляют к тонким срезам живой почечной ткани, он ингнбирует поглощение кислорода на 66%. Почему? Что может нам рассказать это наблюдение об использовании энергии дыхания почечной тканью? 10. Энергетика симпорта. Предположим, вы экспериментально определили, что клеточная система транспорта глюкозы, приводимая в действие снмпортом )ча', можст накапливать глюкозу в концентрациях, в 25 раз превышающих таковыс во внешней среде, в то время как внешняя 1)ча') была только в 10 раз больше, чем внутриклеточная [Ха'1. Нс нарушает ли это законов термодинамики? Если нет, какое объяснение вы могли бы дать этому наблюдению? 11.
Локализация мембранного белка. Относительно неизвестного мембранного белка Х сделаны следующие наблюдения. Его можно экстрагировать из разрушенных мембран эритроцитов в концентрированный солевой раствор, он также может расщепляться на фрагменты протеолитическими ферментами. В результате обработки зритроцитов протеолитическими ферментами и последующих разрушения и экстракции мембранных компонентов получается интактный Х. Однако обработка теней эритроцитов (которые как раз и состоят из плазматической мембраны, получающейся путем разрушения клеток и отмывания от гемоглобина протеолитнческими ферментами с последующими разрушением н экстракцией) дает в значительной степени фрагментированный Х. На что указывают эти наблюдения относитель- но локализации Х в плазматической мсмбранс? Для интегрального или для периферического белка характерны зти свойства Х? 12. Самовосстановление мембраны.
Клеточные мембраны являкатся самовосстапавливающимнся — если их проколоть или мсханически разрушить„они быстро и самопроизвольно «затягивают раны». Какие свойства мембран отвечают за это важное качество? 13. Температуры плавления липидов. Мембранные липиды в образцах ткани, полученных из разных частей ноги северного оленя, имеют разный состав жирных кислот. Мембранные липиды из ткани около копыта имеют более высокое содержание ненасыщенных жирных кислот, чем липиды из ткани в верхней части ноги. Каково значение этого факта? 14. Флип-флоп-диффузия. Внутренний моно- слой мембраны эритроцитов человека состоит преимущественно из фосфатидилэтаноламина и фосфатидилсерипа.
Наружный монослой состоит в основном из фосфатидилхолина н сфингомиелина. Хотя фосфолипидпые компоненты мембраны способны диффундировать в жилком бислос, ата асимметрия все время поддерживается. Как? 15. Проницаемость мембраны. При рН 7 трипто- фан пересекает лнпидный бнслой со скоростью, составляющей примерно одну тысячную скоро- сти для близкоролственного вещества ипдола: Предложите объяснение этого наблюдения. 16. Перенос воды аквапоринами. В каждом эритроците человечка - 2 .
10" мономеров А(1Р-1. Если мсшекулы воды текут через плазматичсскую мембрану со скоростью 5 1Оа на тетрамер АЯР-1 в секунду, а объем эритроцита составляет 5 10 " мл, как быстро объем эритроцита уменьшится наполовину при высокой осмолярности (1 М), которую он встречает в тканевой жидкости мозгового слоя ночки? Считайте, что эритроцит целиком состоит из воды. !588! Часть 1. П. Биологические мембраны и транспорт 17.
Маркировка переносчика лактозы. Бактериальный транспортер лактозы, который высоко- специфичен к своему субстрату лактозе, содержит остатокСуз, необходимыйллясготранспортнойактивности. Ковалентная реакция )Ч-этнлмалеиьтида (КЕМ) с этим остатком Суз необратимо инактивирует транспортер. Высокая концентрация лактозы в среде препятствует такой инактивации, вероятно, благодаря стсричсской защите остатка Сух, который находится в связывающем лакгозу сайтс или около пего. Вы ничего больше не знаете о белке-транспортере. Предложите эксперилгент, который дал бы вам возможность определить М, Суз-содержащего полипептида транспортера. 18.
Предсказание топологии мембранного белка по аминокислотной последовательности. Вы клонировали ген белка эритроцитов человека, который, как вы подозреваете, является мембранным белком. Из пуклеотидной последовательности гена вы знаете аминокислотную последовательность. Как вы оцените только по последовательности возможность того, что этот белок является интегральным? Предположим, белок окажется интегральным белком типа ! или П.
Предложитс биохимические или химические эксперименты, которые позволят определить тип белка. 19. Поглощение лейцина в кишечнике. Вы изучастс поглощение 1.-лейцина эпителиальными клетками кишечника мыши. Измерения скорости поглощения (.-лейцина и нескольких его аналогов с !Ча' в буфере и без него дают результаты, представленные в таблице. Какой вывод вы можете сделать о свойствах и механизме действия переносчика лсйцина? Ожидаете ли вы, что поглощение 1.-лейцина будет ингибироваться оуабаином? Поглощение Поглогаеиие в присутствии )Ча' в отсутспаие рта' Субстрат У К, (мм) У К, (мм) 1-лейцин 420 0,24 23 0,2 ()-лсйцнн 310 4,7 5 4,7 !.-валнн 225 0,31 19 0,31 20. Влияние ионофора на активный транспорт.
Рассмотрите транспортер лейцина, описанный в задаче 19. Булут ли изменяться )гви„и/или Ко если вы добавите ионофор )Ча' в исследуемый раствор, содержащий )Ча ? Объясните. 21. Поверхностная плотность мембранного белка. Клетка Е. сой может быть индуцирована для производства около 10000 копий транспортера лактозы (М, = 31 000) на клетку. Примите, что Е. сой — цилиндр с лиаметром 1 мкм и длиной 2 мкм. Какая часть поверхности плазматической мембраны занята молекулами транспортера лактозы? Объясните, как вы сделали свой вывод.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
