Propusnost membrana za vodu i neutralne molekule. Stanična membrana. Patološka fiziologija vaskularne propusnosti

Stanične membrane

Slika stanične membrane. Male plave i bijele kuglice odgovaraju hidrofilnim lipidnim "glavicama", a linije pričvršćene na njih odgovaraju hidrofobnim "repovima". Na slici su prikazani samo integralni membranski proteini (crvene kuglice i žute zavojnice). Žute ovalne točkice unutar membrane - molekule kolesterola Žuto-zeleni lanci zrna na vanjskoj strani membrane - lanci oligosaharida koji tvore glikokaliks

Biološka membrana također uključuje razne proteine: integralne (prodiru kroz membranu kroz i kroz nju), poluintegralne (uronjene na jednom kraju u vanjski ili unutarnji lipidni sloj), površinske (smještene na vanjskoj ili uz unutarnje strane membrane) ). Neki su proteini dodirna mjesta stanične membrane s citoskeletom unutar stanice, a stanični zid (ako postoji) izvana. Neki od integralnih proteina funkcioniraju kao ionski kanali, različiti prijenosnici i receptori.

Funkcije biomembrane

barijera - osigurava regulirani, selektivni, pasivni i aktivni metabolizam s okolinom. Na primjer, membrana peroksisoma štiti citoplazmu od peroksida koji su štetni za stanicu. Selektivna propusnost znači da propusnost membrane za različite atome ili molekule ovisi o njihovoj veličini, električnom naboju i kemijskim svojstvima. Selektivna propusnost osigurava odvajanje stanice i staničnih dijelova od okoline i opskrbu potrebnim tvarima.

transport - tvari se transportiraju kroz membranu u i iz stanice. Transport kroz membrane osigurava: isporuku hranjivih sastojaka, uklanjanje krajnjih metaboličkih produkata, izlučivanje različitih tvari, stvaranje ionskih gradijenata, održavanje odgovarajućeg pH i ionske koncentracije u stanici, potrebnih za rad staničnih enzima.

Čestice koje iz bilo kojeg razloga nisu u stanju prijeći fosfolipidni dvosloj (na primjer, zbog hidrofilnih svojstava, budući da je membrana unutra hidrofobna i ne dopušta prolazak hidrofilnih tvari ili zbog njihove velike veličine), ali neophodne za stanica, može prodrijeti kroz membranu kroz posebne proteine \u200b\u200bnosače (transportere) i kanalizirati proteine \u200b\u200bili endocitozom.

Pasivnim transportom tvari difuzijom prelaze dvosloj lipida bez potrošnje energije. Varijanta ovog mehanizma je olakšana difuzija, u kojoj određena molekula pomaže tvari da prolazi kroz membranu. Ova molekula može imati kanal koji omogućuje prolaz samo jednoj vrsti tvari.

Aktivni transport zahtijeva potrošnju energije, jer se događa u odnosu na gradijent koncentracije. Na membrani postoje posebni proteini pumpe, uključujući ATPazu, koji aktivno pumpaju kalijeve ione (K +) u stanicu i iz nje ispumpavaju natrijeve ione (Na +).

matrica - osigurava određeni međusobni raspored i orijentaciju membranskih proteina, njihovu optimalnu interakciju;

mehanički - osigurava autonomiju stanice, njezinih unutarstaničnih struktura, kao i vezu s drugim stanicama (u tkivima). Stanični zidovi igraju važnu ulogu u osiguravanju mehaničke funkcije, a kod životinja - međustanične tvari.

energija - tijekom fotosinteze u kloroplastima i staničnog disanja u mitohondrijima u njihovim membranama djeluju sustavi za prijenos energije u koje su također uključeni i proteini;

receptor - neki proteini u membrani su receptori (molekule kroz koje stanica opaža određene signale).

Na primjer, hormoni koji cirkuliraju u krvi djeluju samo na ciljne stanice koje imaju receptore koji odgovaraju tim hormonima. Neurotransmiteri (kemikalije koje provode živčane impulse) također se vežu za određene proteine \u200b\u200breceptora u ciljnim stanicama.

enzimatski - membranski proteini često su enzimi. Na primjer, plazma membrane crijevnih epitelnih stanica sadrže probavne enzime.

provedba stvaranja i vođenja biopotencijala.

Uz pomoć membrane održava se konstantna koncentracija iona u stanici: koncentracija K + iona unutar stanice je mnogo veća nego vani, a koncentracija Na + je mnogo niža, što je vrlo važno, budući da ovo osigurava održavanje razlike potencijala na membrani i stvaranje živčanog impulsa.

obilježavanje stanica - na membrani postoje antigeni koji djeluju kao biljezi - "oznake" koje vam omogućuju prepoznavanje stanice. To su glikoproteini (odnosno proteini s razgranatim bočnim lancima oligosaharida) koji imaju ulogu "antena". Zbog bezbroj konfiguracija bočnog lanca, moguće je izraditi određeni marker za svaku vrstu ćelije. Uz pomoć markera, stanice mogu prepoznati druge stanice i djelovati u dogovoru s njima, na primjer, tijekom stvaranja organa i tkiva. Također omogućuje imunološkom sustavu da prepozna strane antigene.

Građa i sastav biomembrane

Membrane se sastoje od tri klase lipida: fosfolipida, glikolipida i kolesterola. Fosfolipidi i glikolipidi (lipidi s vezanim ugljikohidratima) sastoje se od dva dugačka hidrofobna ugljikovodična "repa" povezana s napunjenom hidrofilnom "glavom". Kolesterol ukočava membranu zauzimajući slobodni prostor između hidrofobnih lipidnih repova i sprječavajući ih da se savijaju. Stoga su membrane s malim udjelom kolesterola fleksibilnije, a s visokim udjelom kolesterola su kruće i krhke. Kolesterol također služi kao "čep" koji sprječava kretanje polarnih molekula iz i u stanicu. Važan dio membrane čine proteini koji je prožimaju i odgovorni su za različita svojstva membrana. Njihov se sastav i orijentacija u različitim membranama razlikuju.

Stanične membrane su često asimetrične, odnosno slojevi se razlikuju u sastavu lipida, prijelazu pojedine molekule iz jednog sloja u drugi (tzv. japanka) teško je.

Membranske organele

To su zatvoreni, pojedinačni ili međusobno povezani dijelovi citoplazme, odvojeni membranom od hijaloplazme. Organele s jednom membranom uključuju endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizosome, vakuole, peroksizome; do dvije membrane - jezgra, mitohondriji, plastide. Izvana je stanica ograničena takozvanom plazemskom membranom. Građa membrana različitih organela razlikuje se u sastavu lipida i membranskih bjelančevina.

Selektivna propusnost

Stanične membrane imaju selektivnu propusnost: glukoza, aminokiseline, masne kiseline, glicerol i ioni kroz njih polako difundiraju, a same membrane u određenoj mjeri aktivno reguliraju taj proces - neke su tvari propustene, dok druge ne. Četiri su glavna mehanizma za ulazak tvari u stanicu ili njihovo uklanjanje iz stanice prema van: difuzija, osmoza, aktivni transport i egzo- ili endocitoza. Prva dva procesa su pasivna, odnosno ne zahtijevaju potrošnju energije; posljednja su dva aktivna procesa povezana s potrošnjom energije.

Za selektivnu propusnost membrane tijekom pasivnog transporta zaslužni su posebni kanali - integralni proteini. Prodiru kroz membranu kroz i kroz nju, tvoreći svojevrsni prolaz. Elementi K, Na i Cl imaju svoje kanale. Molekule ovih elemenata kreću se i izlaze iz stanice u odnosu na gradijent koncentracije. Kada se nadraže, kanali natrijevih iona otvaraju se i dolazi do oštrog priljeva natrijevih iona u stanicu. U tom slučaju dolazi do neravnoteže membranskog potencijala. Tada se membranski potencijal obnavlja. Kalijevi kanali su uvijek otvoreni, kroz njih kalijevi ioni polako ulaze u stanicu.

Veze

Bruce Alberts i sur. Molekularna biologija stanice. - 5. izdanje - New York: Garland Science, 2007. - ISBN 0-8153-3218-1 - udžbenik o molekularnoj biologiji na engleskom jeziku. Jezik

Rubin A.B. Biofizika, udžbenik u 2 sv. ... - 3. izdanje, revidirano i prošireno. - Moskva: Moscow University Press, 2004. - ISBN 5-211-06109-8

Gennis R. Biomembrane. Molekularna struktura i funkcije: prijevod s engleskog. \u003d Biomembrane. Molekularna struktura i funkcija (Robert B. Gennis). - 1. izdanje. - Moskva: Mir, 1997. - ISBN 5-03-002419-0

Ivanov V.G., Berestovsky T.N. Lipidni dvosloj bioloških membrana. - Moskva: Znanost, 1982.

Antonov V.F., Smirnova E.N., Ševčenko E.V. Lipidne membrane tijekom faznih prijelaza. - Moskva: Znanost, 1994 (monografija).

vidi također

Vladimirov Yu.A., Oštećenje komponenata bioloških membrana u patološkim procesima

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što su "stanične membrane" u drugim rječnicima:

Ovaj pojam ima i druga značenja, vidi Slika membrane stanične membrane. Male plave i bijele kuglice odgovaraju hidrofilnim "glavicama" lipida, a linije pričvršćene na njih odgovaraju hidrofobnim "repovima". Slika prikazuje ... ... Wikipediju

- (od lat. membrana koža, opna), složene visoko organizirane supramolekularne strukture koje ograničavaju stanice (stanične ili plazmatične. membrane) i unutarstanične mitohondrije organela, kloroplasti, lizosomi itd. Oni su ... ... Kemijska enciklopedija

Propusnost je sposobnost tkiva, stanica i subćelijskih struktura (stanične jezgre, itd.) Da prolaze plinove, vodu i razne tvari. Prodiranje tvari kroz biološke membrane događa se pasivno ili aktivnim prijenosom uz sudjelovanje posebnih mehanizama. Propusnost membrana za različita sredstva ovisi kako o njihovim fizikalno-kemijskim svojstvima, tako i o karakteristikama samih membrana.

Poremećaji propusnosti mogu se pojaviti kao rezultat različitih štetnih čimbenika: visokih i niskih temperatura, zračenja, određenih tvari (na primjer), nedostatka kisika, vitamina, hormona itd. Poremećaji propusnosti igraju važnu ulogu u patogenezi mnogih bolesti procesi: (vidi.), (vidi), šok (vidi), zarazne bolesti, poremećaji u procesima izlučivanja, itd. Promjene propusnosti mogu biti i manifestacija zaštitne reakcije i uzrok mnogih teških poremećaja.

Propusnost je sposobnost stanica i tkiva da prenose i apsorbiraju otopine i plinove iz okoline te ih oslobađaju prema van. Propusnost je opći biološki problem povezan s odnosom organizma s okolinom, s metabolizmom i od velike je važnosti za fiziologiju i patologiju.

Postoje sljedeće teorije selektivne propusnosti stanica i tkiva koje na različite načine tumače supstrat i uvjete ovog procesa. Prema memorijskoj teoriji propusnosti stanica, raspodjela tvari između stanice i okoline objašnjava se prisutnošću submikroskopske membrane koja je selektivno propusna za molekule i ione. Protoplazmom stanica smatra se koloid u kojem je gotovo sva voda u slobodnom stanju i ima svojstva otapala. Sorpcijska teorija propusnosti temelji se na konceptu protoplazme kao faze koja se ne miješa s vodom, u kojoj su voda i ioni u vezanom stanju. Ulazak tvari u stanicu reguliran je cijelom protoplazmom, a određen je faktorima sorpcije (topljivost, kemijsko vezanje, adsorpcija itd.). Prema modernim konceptima, stanične membrane (vidi. Stanica) imaju ukupnu debljinu 70-80 A i sastoje se od dva paralelna sloja molekula lipida orijentiranih polarnim skupinama na površinu membrane s adsorbiranim slojevima proteina. Uz to, citoplazma sadrži sustav membranskih formacija povezanih s endoplazmatskim retikulumom i mitohondrijima.

Tvari niske molekularne težine, voda, plinovi mogu prodrijeti u stanicu pod djelovanjem osmotskih sila (vidi Osmotski tlak), difuzijom (vidi) i ultrafiltracijom (vidi), bez troškova energije (pasivni prijenos). Za ione propusnost ovisi o električnom naboju, potencijalnom gradijentu između vanjske i unutarnje površine membrana.

Aktivni prijenos odnosi se na procese koji se događaju s trošenjem energije koja se stvara u stanici tijekom metabolizma (fosforilacija, defosforilacija, stvaranje složenih kompleksa tvari, prisutnost molekula nosača, sudjelovanje enzima itd.). U tom se slučaju tvari mogu kretati prema gradijentu koncentracije. Dakle, sadržaj iona K u eritrocitima je 20 puta veći od sadržaja iona Na, međutim, ioni K se u njima nakupljaju, a ioni Na ulaze u plazmu protiv 50-strukog gradijenta koncentracije. Jedan od načina prodiranja tvari u stanicu je pinocitoza (vidi). Taj se postupak sastoji u adsorpciji tvari staničnom membranom, smanjenju njezine površinske napetosti i invaginaciji u citoplazmu uz stvaranje pinocitnih vakuola; nakon toga se njihova ljuska uništava, a tvari uključuju u stanični metabolizam.

Selektivna propusnost tvari ovisi kako o strukturi i kemijskoj strukturi staničnih membrana, tako i o veličini, električnom naboju, hidrataciji i topljivosti tvari u lipoidima. Za razliku od jakih kiselina i baza, koje ne prodiru u stanicu, slabe kiseline i baze, u kojima prevladavaju nedisocirane molekule, imaju visoku probojnu sposobnost. Kada se aktivna reakcija prebaci na kiselu ili alkalnu stranu, popraćena promjenom stupnja disocijacije molekula, prodor tvari u stanicu je pojačan ili oslabljen. Tako je utvrđeno da tercijarni amonijevi spojevi koji ne nose naboj prodiru u mozak, za razliku od ioniziranih kvaternarnih amina i njihovih soli.

U tijelu su mnoga tkiva membrane s selektivnom propusnošću (endotelij kapilara i serozne šupljine, crijevni zid, epitel kože itd.). Propusnost takvih membrana ovisi ne samo o njihovim sastavnim staničnim strukturama, već i o propusnosti međustanične tvari. Od velike je važnosti propusnost histo-hematskih barijera koje reguliraju relativnu postojanost unutarnjeg okruženja organa i tkiva (vidi. Funkcije barijere).

Poremećaji propusnosti su bitna poveznica u patogenezi mnogih patoloških procesa (alergija, upala, edem, šok), u mehanizmu promjena apsorpcije (vidi), sekrecije, izlučivanja, metabolizma. U kliničkoj su patologiji posebno važni poremećaji propusnosti kapilara uočeni kod mnogih zaraznih, toksičnih, alergijskih i drugih bolesti (dizenterija, bruceloza, šarlah, gripa, reumatizam, tifus i tifus, tonzilitis, nefritis, itd.). Kršenja vaskularne propusnosti bilježe se kod bolesti kardiovaskularnog sustava (reumatski pankarditis, miokarditis, septički endokarditis, hipertenzija, ateroskleroza), respiratornih organa (emfizem, upala pluća, pneumoskleroza), bubrega, jetre, kože, živčanog sustava. Promjene u vaskularnoj propusnosti karakteristične su za različite faze zračenja.

Od velike važnosti u patogenezi brojnih bolesti su kršenja propusnosti histo-hematoloških barijera. Konkretno, propusnost krvno-moždane barijere povećava se kod traumatičnih ozljeda mozga, upala moždanih ovojnica, nekih oblika epilepsije, cerebrovaskularnih nesreća, šoka, zračenja i drugih patoloških procesa. Postoje dokazi o učinku različitih ljekovitih tvari na propusnost kapilara, krvno-moždanih i drugih histo-hematoloških barijera, što omogućuje regulaciju poremećaja propusnosti u patološkim stanjima.

Biljka - kontinuirano apsorbira izvana razne tvari potrebne za svoju željeznicu, a također neprestano ispušta tvari u unutarnju. Srijeda. To ukazuje na to da su membrane biljke propusne, odnosno sposobne su propustiti apsorbirane i izlučene tvari kroz sebe. Ali stanične membrane ne dopuštaju da sve tvari prolaze kroz sebe, već samo neke. Dakle, oni imaju selektivnu propusnost. Činjenice koje potvrđuju da su otoci u klasi. ne samo pasivno, već i aktivno:

1. Tvari prodiru u stanicu ne samo duž gradijenta koncentracije (od visokog prema nižem) - pasivno, već i protiv gradijenta, kada se u stanici nakuplja više tvari nego u okolišu. Na primjer, koncentracija joda, broma u talijima algi koje rastu u morskoj vodi.

2. Ne samo spojevi niske molekulske težine, već i tvari s velikim molekulama mogu ući u stanicu i iz nje se osloboditi.

3. Kad je bilo koja sol u otopini, ioni koji čine njezinu molekulu prodrijet će u stanicu ne ravnomjerno, već u različitim omjerima (različite količine kationa ili aniona).

Isprva, propusnost citoplazmatskih membrana uvelike varira tijekom života rast. Ovisi o t °, svjetlosti, udjelu vlage i djelovanju otrovnih tvari. Drugo, propusnost je povezana s disanjem, što se može primijetiti djelovanjem tvari koje stimuliraju i oslabljuju ovaj proces. Dakle, pod djelovanjem makroenergetskog ATP-a, protok tvari u korijenje se povećava, a stanični otrovi (cijanid, fluorid, itd.) Potiskuju taj proces. Postoji nekoliko teorija koje pokušavaju objasniti propusnost aktivnim procesima. Glavna - Teorija vektora... Suština: pretpostavlja se da sama tvar (A) ne može prodrijeti kroz membranu. Tada se povezuje s posebnim nosačem (X) koji ga prevozi; tada se transportirana tvar oslobađa i ostaje unutar stanice, dok nosač s drugom tvari (B) izlazi i ponovno postaje sposoban za prijenos. Prijenos tvari u stanicu shematski se može prikazati na sljedeći način: A + X \u003d AX - \u003e\u003e AX \u003d A + X.

Obrnuto nošenje: B + X \u003d BX - \u003e\u003e BX \u003d B + X.

Pretpostavlja se da su nosači org. otoci proteinske prirode; jedan za prijenos kationaitd. za prijenos aniona... Njihovo djelovanje temelji se na procesu izmjene adsorpcije, kada se apsorbirani i transportirani ioni zamjenjuju za druge, kojih ima previše u stanici. Kationi, obično, zamjenjuju se za H + i Na +, anioni - za OH i HCO 3... U bakterijama ih predstavlja mrav (poput gramicidina i valina). U višim biljkama njihovu ulogu imaju membranske ATPaze i ionske pumpe.

Ionske pumpe - posebne formacije ugrađene u stanične membrane. To su globule koje se sastoje od 3 podjedinice. Dvije od njih su proteinski kanal kroz koji se kreću ioni, treći je enzim ATP-aza, uz čije se sudjelovanje ATP razgrađuje oslobađanjem ostatka fosforne kiseline i određene količine energije. K +, Na + -nacoc, koji uklanja natrij iz stanice i pumpa kalij; protona ili vodikaprovođenje N + i ubrizgavanje drugih tvari. Djelovanje ionskih pumpi: u vanjskom okruženju (npr. Tlu) uvijek ima puno natrijevih iona. Zbog visoke koncentracije kreće se gradijentom i pasivno prodire u stanice. Ali biljci nije potrebna tolika količina natrija, stoga se u stanicama brzo stvara njezin višak, koji se zbog oslobođene energije ATP-a iz njih izbacuje. Kalij je, naprotiv, biljci neophodan u većim količinama od natrija, ali u tlu ga ima malo i ne može ući uz sam gradijent. Tada se istodobno s oslobađanjem natrija događa prisilno ubrizgavanje kalija. Transport mnogih drugih tvari - mineralnih i organskih - u biljkama vrši H-pumpa koja služi kao glavni nosač. Protonska pumpa sudjeluje u punjenju floema šećerima nastalim tijekom fotosinteze.

01.04.2012

Brojni članci o vodi spominju negativne vrijednosti ORP unutarnjih tjelesnih tekućina i energiju staničnih membrana (vitalna energija tijela).

Pokušajmo shvatiti o čemu se zapravo radi i shvatiti značenje tih izjava s popularno-znanstvenog gledišta.

Mnogi pojmovi i opisi dati će se u skraćenom obliku, a potpuniji podaci mogu se dobiti u Wikipediji ili slijedeći poveznice naznačene na kraju članka.

(Ili citolema, ili plazmalema, ili plazma membrana) odvaja sadržaj bilo koje stanice od vanjskog okruženja, osiguravajući njezin integritet; reguliraju razmjenu između stanice i vanjskog okruženja.

Stanična membrana toliko je selektivna da bez njezina dopuštenja niti jedna tvar iz vanjskog okruženja ne može slučajno ući u stanicu. U stanici nema niti jedne beskorisne, nepotrebne molekule. Izlazi iz kaveza također se pomno nadgledaju. Rad stanične membrane je bitan i ne dopušta ni najmanju pogrešku. Unošenje štetne kemikalije u stanicu, opskrba ili izlučivanje suvišnih količina ili neuspješno izlučivanje otpada rezultira staničnom smrću.

Slobodni radikali napadaju

Barijera - osigurava regulirani, selektivni, pasivni i aktivni metabolizam s okolinom. Selektivna propusnost znači da propusnost membrane za različite atome ili molekule ovisi o njihovoj veličini, električnom naboju i kemijskim svojstvima. Selektivna propusnost osigurava odvajanje stanice i staničnih dijelova od okoline i opskrbu potrebnim tvarima.

Za selektivnu propusnost membrane tijekom pasivnog transporta zaslužni su posebni kanali - integralni proteini. Prodiru kroz membranu kroz i kroz nju, tvoreći svojevrsni prolaz.

Za predmete K, Na i Kl imaju vlastite kanale. Molekule ovih elemenata kreću se i izlaze iz stanice u odnosu na gradijent koncentracije. Kada se nadraže, kanali natrijevih iona otvaraju se i dolazi do oštrog priljeva natrijevih iona u stanicu. U tom slučaju dolazi do neravnoteže membranskog potencijala. Tada se membranski potencijal obnavlja. Kalijevi kanali su uvijek otvoreni, kroz njih kalijevi ioni polako ulaze u stanicu.

Transport - tvari se transportiraju kroz membranu u i iz stanice. Transport kroz membrane osigurava: dostavu hranjivih sastojaka, uklanjanje krajnjih metaboličkih proizvoda, izlučivanje različitih tvari, stvaranje ionskih gradijenata, održavanje optimalne pH te koncentracija iona potrebnih za rad staničnih enzima.

Četiri su glavna mehanizma za ulazak tvari u stanicu ili njihovo uklanjanje iz stanice prema van: difuzija, osmoza, aktivni transport i egzo- ili endocitoza. Prva dva procesa su pasivna, odnosno ne zahtijevaju potrošnju energije; posljednja su dva aktivna procesa povezana s potrošnjom energije.

Pasivnim transportom tvari prelaze lipidni dvosloj bez potrošnje energije duž gradijenta koncentracije difuzijom.

Aktivni transport zahtijeva potrošnju energije, jer se događa u odnosu na gradijent koncentracije. Na membrani postoje posebni proteini pumpe, uključujući AT fazu, koji aktivno pumpaju kalijeve ione u stanicu ( K +) i ispumpajte natrijeve ione ( Na +).

Provedba stvaranja i provođenja biopotencijala... U stanici se uz pomoć membrane održava konstantna koncentracija iona: koncentracija iona K + unutar stanice je mnogo veća nego vani, a koncentracija Na + mnogo niže, što je vrlo važno, jer to osigurava održavanje potencijalne razlike na membrani i stvaranje živčanog impulsa.

Oznaka kaveza - na membrani postoje antigeni koji djeluju kao biljezi - "oznake" koji vam omogućuju prepoznavanje stanice. To su glikoproteini (odnosno proteini s razgranatim bočnim lancima oligosaharida) koji imaju ulogu "antena". Zbog bezbroj konfiguracija bočnog lanca, moguće je izraditi određeni marker za svaku vrstu ćelije. Uz pomoć markera, stanice mogu prepoznati druge stanice i djelovati u dogovoru s njima, na primjer, tijekom stvaranja organa i tkiva. Također omogućuje imunološkom sustavu da prepozna strane antigene.

Akcijski potencijal

Akcijski potencijal - pobudni val koji se kreće duž membrane žive stanice u procesu prenošenja živčanog signala.

U osnovi je riječ o električnom pražnjenju - brzoj kratkotrajnoj promjeni potencijala na malom dijelu membrane pobudne stanice (neurona, mišićnog vlakna ili žljezdane stanice), uslijed čega vanjska površina ovog odjeljka postaje negativno nabijen u odnosu na susjedne dijelove membrane, dok njegova unutarnja površina postaje pozitivno nabijena u odnosu na susjedne dijelove membrane.

Akcijski potencijal je fizička osnova živčanog ili mišićnog impulsa koji igra signalnu (regulatornu) ulogu.

Akcijski potencijali mogu se razlikovati u svojim parametrima, ovisno o vrsti stanice, pa čak i u različitim dijelovima membrane iste stanice. Najtipičniji primjer razlike je akcijski potencijal srčanog mišića i akcijski potencijal većine neurona.

Međutim, u srcu bilo kojeg akcijski potencijal leže sljedeći fenomeni:

Opna živih stanica je polarizirana - njegova je unutarnja površina negativno nabijena u odnosu na vanjsku zbog činjenice da se u otopini u blizini njene vanjske površine nalazi veći broj pozitivno nabijenih čestica (kationa), a u blizini unutarnje površine veći je broj negativno nabijenih nabijene čestice (anioni).
Membrana je selektivno propusna - njegova propusnost za različite čestice (atome ili molekule) ovisi o njihovoj veličini, električnom naboju i kemijskim svojstvima.
Membrana pobudne stanice sposobna je brzo promijeniti svoju propusnost za određenu vrstu kationa, uzrokujući prijelaz pozitivnog naboja izvana u unutrašnjost.

Polarizacija membrane žive stanice nastaje zbog razlike u ionskom sastavu s njegove unutarnje i vanjske strane.

Kada je stanica u mirnom (neuzbuđenom) stanju, ioni na suprotnim stranama membrane stvaraju relativno stabilnu potencijalnu razliku koja se naziva potencijal mirovanja. Ako umetnete elektrodu unutar žive stanice i izmjerite potencijal mirovanja membrane, ona će imati negativnu vrijednost (oko -70 ..- 90 mV). To je zbog činjenice da je ukupni naboj na unutarnjoj strani membrane znatno manji nego na vanjskoj, iako obje strane sadrže i katione i anione.

Izvana - za red veličine više iona natrija, kalcija i klora, iznutra - kalijevi ioni i negativno nabijene molekule proteina, aminokiseline, organske kiseline, fosfati, sulfati.

Treba shvatiti da govorimo upravo o naboju površine membrane - općenito, medij unutar i izvan stanice nabije se neutralno.

Aktivna svojstva membrane koja pružaju potencijal djelovanja temelje se uglavnom na ponašanju natrija ovisnog o naponu ( Na +) i kalij ( K +) kanali. Početnu fazu AP čini dolazna natrijeva struja, kasnije se otvaraju kalijevi kanali i odlazi K +- struja vraća membranski potencijal na početnu razinu. Potom se natrij-kalijevom pumpom obnavlja početna koncentracija iona.

Tijekom PD-a kanali prelaze iz države u državu: Na + postoje tri kanala osnovnih stanja - zatvoreni, otvoreni i inaktivirani (u stvarnosti je stvar složenija, ali ta tri su dovoljna za opis), K +postoje dva kanala - zatvoreni i otvoreni.

nalazi

1. ORP unutarćelijske tekućine stvarno ima negativan naboj

2. Energija staničnih membrana povezana je s brzinom prijenosa živčanog signala i mišljenje o "punjenju" unutarćelijske tekućine vodom još negativnijim ORP čini mi se sumnjivim. Međutim, ako pretpostavimo da će na putu do stanice voda u velikoj mjeri izgubiti ORP potencijal, tada ova izjava ima potpuno praktično značenje.

3. Poremećaj membrane zbog nepovoljnog okoliša dovodi do stanične smrti

Stanične membrane razdvajaju različite odjeljke

Lipidni dvosloj bioloških membrana ima vrlo nisku propusnost za većinu bioloških molekula i iona

Većina tvari prolazi kroz membranu uz sudjelovanje

Transport iona i drugih metabolita kroz membranu kontrolira električne i metaboličke funkcije stanice

Biološke membrane su selektivno propusne barijere koje okružuju odjeljke stanica. Plazma membrana odvaja sadržaj stanice od vanjskog okruženja, a u eukariotskim stanicama specijalizirani odjeljci odvojeni su od citosola dodatnim membranama.

Stanični pretinci bitno se razlikuju u sastavu opni i unutarnjem okruženju. Tijekom evolucije stanice su razvile mehanizam za održavanje i regulaciju sastava okoliša u svakom odjeljku.

Održavanje određenog koncentracija otopljenih tvari s obje strane membrane nužan je uvjet postojanja homeostaze, a to je sposobnost stanice da održi relativnu postojanost sastava unutarnjeg okoliša, što osigurava protok vitalnih metaboličkih procesa.

Kao rezultat homeostatska regulacija koncentracija iona u citozolu s obje strane membrane stvara relativni osmotski tlak koji regulira stanični volumen. Štoviše, brzo nastajuće promjene u prijevozu iona kroz membrane privremene su prirode i stanica ih koristi kao mehanizam za prilagodbu na promijenjene metaboličke procese i za obradu informacija (na primjer, signali stresa), kao i za transport hranjivih sastojaka u stanica ili uklanjanje metaboličkih proizvoda iz nje.

Budući da je unutarnja dio dvosloja lipida posjeduje hidrofobna svojstva, nepropusan je za polarne, hidrofilne i velike biološke molekule. Kako anorganski ioni, kao i nabijene molekule i spojevi topivi u vodi, selektivno prolaze kroz stanične membrane?

Sad to znamo transport iona i metaboliti kroz membrane staničnih odjeljaka događa se uz sudjelovanje membranskih bjelančevina. Transportni proteini lokalizirani su u plazemskoj membrani, kao i u membranama unutarstaničnih organela, na primjer, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, endosomi, lizosomi i mitohondriji. Za svaki tip membrane, kao i za svaki tip stanica, karakterističan je određeni skup transportnih proteina.

Dalje u odvojenim člancima na web mjestu razmotrit ćemo membranske proteinekoji su uključeni u transport iona i malih molekula poput glukoze. Prvo ćemo se usredotočiti na glavne klase membranskih transportnih proteina, a zatim ćemo detaljnije govoriti o strukturi i funkciji pojedinih proteina. Također ćemo razgovarati o pitanjima zajedničkog funkcioniranja različitih vrsta transportnih proteina u stanici.

Većina članaka na web mjestu posvećena je transport iona kroz membranu... Stanica koristi membranske proteine \u200b\u200bza održavanje određene koncentracije iona u unutarnjem okruženju. Ta se koncentracija razlikuje od one u kojoj se nalaze u izvanstaničnoj okolini.

Razlika u koncentraciji razlog je što mirovanje životinjske stanice unutarćelijsko okruženje nabijen negativno u odnosu na vanjsko okruženje. Te razlike u koncentraciji i naboju stvaraju elektrokemijski gradijent koji stanica koristi za pohranu potencijalne energije. Regulacija elektrokemijskog gradijenta na membrani omogućava stanici da izvršava niz osnovnih funkcija, poput stvaranja energije, kao i obrade električnih signala koji ulaze i izlaze iz stanice.

Neki članci na web mjestu također pokrivaju neke metodeomogućujući vam proučavanje membrana. Protok nabijenih čestica (ionska struja) kroz membranu bilježi se elektrofiziološkim metodama. Te se metode mogu koristiti za proučavanje i cijele stanice i fragmenata njezine membrane. Oni također omogućuju procjenu učinka različitih utjecaja, na primjer, promjena u ionskom sastavu, učinaka transportnih inhibitora ili aktivatora.

Prvi put ionski kanali su identificirani i izolirani korištenjem prirodnih toksina (otrova), koji su inhibitori njihove funkcije. Ti su se otrovi također koristili kao alat za proučavanje funkcioniranja kanala. Odnos između strukture i funkcije kanala proučavan je pomoću rekombinantnih transportnih proteina, mutageneze specifične za mjesto, tehnika integriranja pročišćenih proteina u umjetne membrane i ekspresije transportnih proteina u heterolognim stanicama.

Pojašnjenje atomske strukture dijelovi transportnih bjelančevina uvelike su pridonijeli razumijevanju njihova funkcioniranja. Uz razjašnjavanje detalja vezivanja za membranu i transporta metabolita, ove "fotografije" strukture pomažu u izgradnji općih modela transmembranskih transportnih procesa.