Везикулярный транспорт

Физиология и биофизика возбудимых систем

Как вы уже знаете, существует две формы материи:

живая и неживая.

Сходство материй и их различие можно выявить, сравнив обменные процессы с окружающей средой:

Обмен веществ:

1) В неживой природе: обмен веществ ведет к разрушению (диссимиляции),

2) В живой природе: обмен веществ ведет к созиданию (ассимиляции).

Энергообмен:

1) В неживой природе – динамическое равновесие,

2) В живой природе – нет динамического равновесия.

Согревание бутылочки в теплой воде: согрели, на этом и закончилось.

Человек на морозе на улице, если их температуры уравновесятся, то человек умрет. В этом отличие. Часть энергии тратится на постоянство внутренней среды.

Информационный обмен:

1) В неживой природе: отражение пассивно

2) В живой природе – отражение активно

(Человек прошелся в рифленой обуви по песку (остался след) и по другому человеку).

Раздражимые системы

Организм животных и человека обладает высочайшей способностью приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям внешней и внутренней среды. В основе приспособительных реакций организма лежит универсальное свойство живой ткани раздражимость.

Раздражимость – способность активно отвечать на воздействие внешней и внутренней среды изменением обменных процессов.

Раздражимость характерна для всех биосистем (например, животные, растительные клетки). Раздражимость является эволюционно древней формой реагирования недифференцированных тканей. В процессе эволюции произошла постепенная дифференцировка тканей. Раздражимость в этих тканях достигла наивысшего выражения и получила название возбудимость. Т.е. возбудимость – частное проявление раздражимости.

Возбудимость - способность ткани специализированно, целенаправленно отвечать на раздражение. Возбудимостью обладают нервная, мышечная и железистая ткани.

Возбуждение – процесс, характеризующийся изменением обмена в ответ на раздражение в виде временной деполяризации мембраны. Ответной реакцией нервной клетки может быть проведение нервного импульса, мышечной клетки – сокращение, секреторной – синтез и выделение биологически активного вещества.

Раздражитель- это изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную р-цию.

Компоненты возбуждения:

- Химический

- Физико-химический

- Физический

- Физиологический

 

Физико-химический – ионная проницаемость (будем изучать).

Физический – электрические, термические, механические проявления.

Физиологический – изменение функциональных свойств (например, клетка может утратить возбудимость во время возбуждения).

Электрическое проявление – наиболее значимое для возбуждения. Регистрируется в виде быстрого колебания мембранного потенциала или потенциала действия. Таким образом, возбудимость – способность генерации потенциала действия (ПД), а возбуждение – процесс генерации ПД.

 

Эксперименты

1-вый экс. Гальвани доказал существование мех-тока м\у 2-мя разнородными металлами он раздражал и ткань и мыш препарата что приводило к сокращению мышц.

 

2-ой экс. Гальвани доказал существование животн электричества. Г. Не Имел инструментов, приборов, не мог измерить эл ток ни его направление эл тока – любое направление дв заряжены частиц. Биоэлектрич явл в тк – это направление дв ионов.(Рис.1)

Эл между повр и неповр участком наз током покоя или током повреждения.

Наруж. Поверхность возбу тк заряжен + а изнутри – при поврежд происх сменно + на – (Рис. 2)

 

Маттеучи прод эксп Гальвани взял 2 нерв-мыш(Рис.3) препарат и стал раздражать нерв 1 препарата, а 2 препарат был положен на мышц 1 препарата. Было доказано наличие тока действия м\у возбужденным участком кот явл мышца и нвозб участком кот явл нерв.

 

Эти токи обусловлены разницей потенциалов м\у наружней и внутренней поверхностью мембран. Эту разницу назвали МПП а молекул механизм наличия разгадали Ходжкин, Хаксли, Катц (1949-1952).

 

Эта теория была основана на знание о молекул строении мембран. Суть этой теории МПП возник благадаря направленному движению ионов ч\з мембраны, причем в основном это направлен движение обусловлено движению ионов К⁺

Движению ионов К⁺ ч\з мембрану переопределено след положениям

1. Сущ-е эл хим градиета для К Na и Cl.

2. Избирательно высокий проницаемости мембрану

3. Наличие акт транспорта (Na K атфазы в мембране)

 

Мембрана

Билипидный слой, в кот мозаично плавают белки.

Интергративные белки выполняют ф-цию каналов, переносчиков, насосов, рецепторов.

Периферические  белки форм-ют: -цитоскелет –гликокаликс(Рис.4)

 

Транспорт веществ через мембрану

1диффузия

2осмос

3активный

4везикулярный

 

Диффузия

1простая

2облегченная

Простая- две частиц ч/з мембрану по хим. контрационному градиенту (из обл. с высоким [] в обл. с низкого [] в-в.) липид раствор в-ва (О₂;СО₂ этанол и др.) легко диффундируют ч/з липидный бислой, а водорастворимые в-ва и Н₂О но могут, а могут ч/з водн. каналы, формируем спец трансмембр белками, кот. наз. транслокамембр, поэтому все ионы диффуидир ч /з мембрану только ч/з каналы, потому что они еще покрыты гидратной оболочки, проходя ч/з канал отдают «шубку» гидратную, если он не отдал, то не может пройти.

Облегченная- пассивн. перенос в-в с помощью спец белков-переносчиков по градиенту конц-ции.

 

Осмос

-это пассивное движение мол-л Н₂О ч/з мембрану по градиенту осмотического давления. Сила которая определяет движения Н₂О называется осмотиеским давлением.

Осмотическое давление- обусловлено кол-вом раствор в Н₂О частиц. Движение мол-л Н₂О осущ-ся из облости с низкой конц-ции в-в в область  с высокой конц-ции.

Часть осмотического давления который создает белки называющие онналическим давлением.

 

Активный транспорт

-Первично активный (наличие белков комплексов-насосов, работа кот. связана с исп-ем энергии АТФ= транспорт АТФ- азы). Основные функция поддерживания градиента конц-ии ионов осущ. против градиента.

 

-Вторично активный (обеслеч транспорт в-в белками переносчиками против градиента конц-ции за счет энергии транспорта ионов Nа по контрационному градиенту)подержание контрационному градиента Nа, обеспе Nа,К АТФаза

 

Чтобы перек углеводы, а/к-ты Са против град конц-ции переносчик.(Рис.5)

 

Везикулярный транспорт

-с затратой энергии АТФ

–участие сократ белка цитоскелета

–Са

 

Эндоцитоз :

- пиноцитоз (Служит поглощение небольших капелек раствора в-в, белков, холестерола)

- фагоцитоз (Служит поглощение крупных частиц, бактерии, разрушенные кл.)

 

Экзоцитоз :

выделение в-в из кл. (синтез и выделение гормонов,пищеварительных ферментов)

 

Происхождение МПП

При созд-ии МПП важную роль играет процессы простой диффузии ч/з белковые каналы и первично активный транспорт.В основном создание МПП принимает участие диффузии К из внутриклеточной среды во внеклеточное, такое доминирование К в возбуд с-мах предопределено след факторами.

1Электрохимический градиент ионов К, Nа, Сl.

2Избирательно высокая прониц мембраны для К.

3Наличие акт транспорта в мембране т.е. Nа,К, АТФазы.

 

1Электронохим градиент(рис.6)

-это соотношкние + и – заряженных частиц внутриклеточной и снаружи.

Изучая проницаемости ионов ч/з мембрану явл токи К.

МПП- равновесн около 90 мВ, но если бы это было около 70 мВ (потому что МПП- это сума величин, опред вклад в кот вносят ионы Nа и Cl + работа электрогенного насоса Na-K АТФазы)

Работа электрогенного насоса вносит 10мВ.