Раздел: Биофизика мембранных процессов Тема: Транспорт веществ через

Содержание

1. Раздел: Биофизика мембранных процессов Тема: Транспорт веществ через
2. Живые системы - открытые системы на всех
3. Основная количественная характеристика, используемая при описании переноса
4. Величина J зависит от концентраций переносимых частиц
5. Потенциалы в клеткеХимический Электрохимический Химическим потенциалом данного вещества
6. Химический потенциал для разбавленного раствора
7. Электрохимический потенциал
8. Виды транспорта через БМПассивный транспорт - перенос
9. Слайд 9
10. Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны
11. Пассивный транспортПеренос k-ого вещества по градиенту ЭХП,
12. Пассивный транспорт через БМПростая диффузияОблегченная диффузияфильтрацияосмосчерез липидный слойчерез липидныепорычерез белковые порыС подвижным переносчикомС фиксированным переносчиком
13. Простая диффузия: а – через липидный слой
14. Плотность потока (J) – величина, равная количеству
15. Причины пассивного транспортаГрадиент концентрацииГрадиент ЭП
16. 1 закон Фика
17. Слайд 17
18. Коэффициент диффузии DkЗависит от размера и формы молекулДля малых молекулДля сферических молекул
19. Проницаемость мембранХорошая для:Неполярных веществ (хорошо растворимые в липидной фазе)Органические кислотыЭфирыПлохая для:Полярных (водорастворимых) веществСолиОснованияСпиртыСахараАминокислоты
20. Проницаемость мембран для различных веществ
21. Отношение проницаемостей для одновалентных ионов в калиевом канале аксона кальмара
22. Образование кинков а – транс-конфигурация б - гош-транс-гош конфигурация
23. Перемещение иона в липидном слое мембран Ион
24. Движение иона поперек мембраны путем перескакивания из одного кинка в другой
25. Пассивный транспорт через поры:Липидныепоры –гидрофильные поры в липидном бислоеБелковые поры
26. Липидные порыБелковые порыРазмеры канала изменяются в зависимости
27. Пассивный транспорт: облегченная диффузияС подвижным переносчикомС фиксированным
28. Схема молекулы валиномицина: а,б - без включения иона калия; в — с включением иона калия
29. Схема переноса валиномицином ионов калия через мембрану
30. Механизм работы валиномицина в качестве переносчикаКККККК
31. Зависимость плотности потока веществ через БМ в
32. Внешняя часть молекулы – гидрофобна, внутренняя –
33. Аламецитин-пептидный антибиотик – 20 аминокислот в линейной
34. Бислойная мембрана с липидными порамиСОЖ 1998 №10 С.10. Антонов В.Ф.
35. Пассивный транспорт - осмосДиффузия воды из мест
36. Пассивный транспорт - фильтрацияДвижение раствора через поры под действием градиента давления
37. Простая диффузия (вверху), облегченная диффузия через канал в мембране (в середине) электрофорез ионов - внизу.
38. Насыщаемый и ненасыщаемый транспорт ионов.При обычной диффузии
39. Активный транспорт веществ через биологические мембраны
40. Активный транспортПеренос k-ого вещества против градиента электрохимического
41. Перенос k-ого вещества против градиента ЭХП, то
42. Создание градиента концентрации веществаСоздание градиента электрического потенциалаСоздание
43. Опыты Уссинга: 1949 г. АТ показан на примере переноса ионов натрия через кожу лягушки
44. Транспортные АТФ-азы
45. Виды ионных насосовK+-Na+-АТФаза в цитоплазматических мембранах (K+-Na+-нacoc)Са2+-АТФаза
46. Слайд 46
47. From Mathews and van Holde: Biochemistry 2/e. © The Benjamin/Cummings Publishing Co., Inc.
48. Слайд 48
49. Схема механизма Na+-К+-АТФ-фазы1) Е + АТФ
50. 1. образование комплекса фермента с АТФ на
51. ЭлектронейтральныйАктивный транспортЭлектрогенныйФункционирование транспортной системы сопровождаетсяобменом внутриклеточных ионов
52. Вторичный активный транспорт
53. Скачать презентанцию

Живые системы - открытые системы на всех уровнях организацииНеобходимое условие существования клетки – транспорт веществ через биомембраны, который обеспечивает:- метаболизм клеткибиоэнергетические процессы создания потенциалов и генерации нервного импульсаНарушение транспортной функции биомембран

Главная
Разное
Раздел: Биофизика мембранных процессов Тема: Транспорт веществ через

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Раздел: Биофизика мембранных процессов
Тема: Транспорт веществ через биологические мембраны

Слайд 2Живые системы - открытые системы на всех уровнях организации
Необходимое условие

существования клетки – транспорт веществ через биомембраны, который обеспечивает:
- метаболизм

клетки
биоэнергетические процессы
создания потенциалов и генерации нервного импульса
Нарушение транспортной функции биомембран – развитие патологии

Живые системы - открытые системы на всех уровнях организацииНеобходимое условие существования клетки – транспорт веществ через биомембраны,

Слайд 3Основная количественная характеристика, используемая при описании переноса ионов или незаряженных

молекул (неэлектролитов) через мембраны, — это поток. Поток частиц Фn

(моль/с) через площадь S измеряется числом частиц, которые пересекают эту площадь (например, мембрану клетки) за секунду. Поток вещества Ф измеряют не в числе частиц, а в числе молей данного вещества (или молей данных ионов).

Основные понятия при описании явления переноса веществ через мембрану

Трансмембранные потоки ионов имеют направление, нормальное к поверхности мембраны. Плотность потока (J, моль/с • м2) – это количество вещества (в молях), переносимого за секунду через единицу площади, расположенной нормально к направлению потока.

Фn=Ф • NA

Jn=J • NA

Положительным считается направление потока из замкнутого контура наружу. Таким образом, поток из клетки в окружающую среду имеет знак «+», а поток в клетку имеет знак «-».

Основная количественная характеристика, используемая при описании переноса ионов или незаряженных молекул (неэлектролитов) через мембраны, — это поток.

Слайд 4Величина J зависит от концентраций переносимых частиц по сторонам мембраны

— С1 и С2, а в случае ионов — также

и от разности потенциалов между водными фазами, омывающими мембрану φ1 и φ2 : Δφ=φ2 - φ1 .

Поток ионов из клетки.
S┴ — площадь, пересекаемая потоком перпендикулярно его направлению. В случае потока через мембрану S┴- площадь мембраны

Величина J зависит от концентраций переносимых частиц по сторонам мембраны — С1 и С2, а в случае

Слайд 5Потенциалы в клетке
Химический
Электрохимический
Химическим потенциалом данного вещества μк называется величина,

численно равная энергии Гиббса, приходящаяся на один моль этого вещества.

Математически химический потенциал определяется как частная производная от энергии Гиббса G по количеству k-го вещества, при постоянстве температуры Т, давления Р и количеств всех других веществ ml (l≠к):

Потенциалы в клеткеХимический Электрохимический Химическим потенциалом данного вещества μк называется величина, численно равная энергии Гиббса, приходящаяся на один

Слайд 6Химический потенциал для разбавленного раствора

Слайд 7Электрохимический потенциал

Слайд 8Виды транспорта через БМ
Пассивный транспорт - перенос вещества без затраты

энергии
Активный транспорт - перенос вещества с затратами энергии
Пассивный транспорт -

это транспорт самопроизвольный, без затраты энергии, "под гору".
Активный - требует затраты энергии.

Виды транспорта через БМПассивный транспорт - перенос вещества без затраты энергии Активный транспорт - перенос вещества с затратами

Слайд 9

Слайд 10Пассивный транспорт веществ через биологические мембраны

Слайд 11Пассивный транспорт
Перенос k-ого вещества по градиенту ЭХП, то есть из

мест с большим значением ЭХП к местам с меньшим значением

ЭХП

Слайд 12Пассивный транспорт через БМ
Простая диффузия
Облегченная диффузия
фильтрация
осмос
через
липидный
слой
через
липидные
поры
через
белковые

поры
С подвижным переносчиком
С фиксированным переносчиком

Пассивный транспорт через БМПростая диффузияОблегченная диффузияфильтрацияосмосчерез липидный слойчерез липидныепорычерез белковые порыС подвижным переносчикомС фиксированным переносчиком

Слайд 13Простая диффузия: а – через липидный слой б – через липидные поры в

– через белковые поры

Слайд 14Плотность потока (J) – величина, равная количеству вещества, перенесенного за

единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению переноса
[J]=1моль/с*м2

Уравнение Теорелла

– плотность потока к-го сорта вещества при пассивном переносе

Плотность потока (J) – величина, равная количеству вещества, перенесенного за единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной

Слайд 15Причины пассивного транспорта
Градиент концентрации
Градиент ЭП

Слайд 161 закон Фика

мембрана
С1 С1м

> С2м С2

l jm

Слайд 17

Слайд 18Коэффициент диффузии Dk
Зависит от размера и формы молекул

Для малых молекул

Для

сферических молекул

Слайд 19Проницаемость мембран
Хорошая для:
Неполярных веществ (хорошо растворимые в липидной фазе)
Органические кислоты
Эфиры
Плохая

для:
Полярных (водорастворимых) веществ
Соли
Основания
Спирты
Сахара
Аминокислоты

Проницаемость мембранХорошая для:Неполярных веществ (хорошо растворимые в липидной фазе)Органические кислотыЭфирыПлохая для:Полярных (водорастворимых) веществСолиОснованияСпиртыСахараАминокислоты

Слайд 20Проницаемость мембран для различных веществ

Слайд 21Отношение проницаемостей для одновалентных ионов в калиевом канале аксона кальмара

Слайд 22Образование кинков а – транс-конфигурация б - гош-транс-гош конфигурация

Слайд 23Перемещение иона в липидном слое мембран
Ион перемещается, совершая скачки между

петлями (кинками - (от англ. kink — петля, из- гиб) жирнокислотных

цепей. Кинки образуются в результате теплового движения молекул, и ион может перемещаться в липидном слое мембраны, перескакивая из одного кинка в соседний.

Перемещение иона в липидном слое мембран Ион перемещается, совершая скачки между петлями (кинками - (от англ. kink

Слайд 24Движение иона поперек мембраны путем перескакивания из одного кинка в

другой

Слайд 25Пассивный транспорт через поры:
Липидные
поры –гидрофильные поры в липидном бислое
Белковые поры

Слайд 26Липидные поры
Белковые поры
Размеры канала изменяются в зависимости от внешних условий

и имеют динамических характер

Размеры варьируются в широких пределах, поры

могут «затекать»

Нет выраженной избирательности каналов - универсальны

Размер сохраняется на протяжении всей жизни поры

Фиксированный набор радиусов

Избирательность переноса

Липидные порыБелковые порыРазмеры канала изменяются в зависимости от внешних условий и имеют динамических характер Размеры варьируются в

Слайд 27Пассивный транспорт: облегченная диффузия
С подвижным переносчиком
С фиксированным переносчиком
Отличия от простой

диффузии:
Значительно быстрее
Имеет свойство насыщения (все молекулы переносчики - заняты)
Высокая специфичность
Вещества

– блокаторы облегченной диффузии (ингибиторы)

Пассивный транспорт: облегченная диффузияС подвижным переносчикомС фиксированным переносчикомОтличия от простой диффузии:Значительно быстрееИмеет свойство насыщения (все молекулы переносчики

Слайд 28Схема молекулы валиномицина: а,б - без включения иона калия; в

— с включением иона калия

Слайд 29Схема переноса валиномицином ионов калия через мембрану

Слайд 30Механизм работы валиномицина в качестве переносчика
К
К
К
К
К
К

Слайд 31Зависимость плотности потока веществ через БМ в клетку в зависимости

от соотношения концентраций 1 – простая диффузия 2 – облегченная диффузия

Зависимость плотности потока веществ через БМ в клетку в зависимости от соотношения концентраций 1 – простая диффузия

Слайд 32Внешняя часть молекулы – гидрофобна, внутренняя – гидрофильна
На одном из

концах молекулы – «якорь» - заряженные и сильно полярные группы,

которые удерживают молекулу на одной стороне мембраны и позволяет ей пронизывать гидрофобную часть БМ

Каналообразующий переносчики

Внешняя часть молекулы – гидрофобна, внутренняя – гидрофильнаНа одном из концах молекулы – «якорь» - заряженные и

Слайд 33Аламецитин-пептидный антибиотик – 20 аминокислот в линейной цепи водная пора

переменного диаметра

Виды каналообразующих переносчиков (ионофоров)
Грамицидин А-цепь из 15 гидрофобных аминокислот

спираль полый цилиндр пора
низкая селективность из-за высокой эластичности спиральной структуры

Полиеновые антибиотики

Аламецитин-пептидный антибиотик – 20 аминокислот в линейной цепи водная пора переменного диаметраВиды каналообразующих переносчиков (ионофоров)Грамицидин А-цепь из

Слайд 34Бислойная мембрана с липидными порами
СОЖ 1998 №10 С.10. Антонов В.Ф.

Слайд 35Пассивный транспорт - осмос
Диффузия воды из мест с ее большей

концентрацией в места с меньшей концентрацией
Осмотическое давление

Слайд 36Пассивный транспорт - фильтрация
Движение раствора через поры под действием градиента

давления

Слайд 37Простая диффузия (вверху), облегченная диффузия через канал в мембране (в середине)

электрофорез ионов - внизу.

Слайд 38Насыщаемый и ненасыщаемый транспорт ионов.
При обычной диффузии потоки невелики, но прямо

пропорциональны концентрации иона в среде, из которой происходит перенос (нижняя

прямая). При переносе через канал или с помощью подвижного переносчика потоки гораздо больше, но при увеличении концентрации
ионов наступает насыщение.

Насыщаемый и ненасыщаемый транспорт ионов.При обычной диффузии потоки невелики, но прямо пропорциональны концентрации иона в среде, из

Слайд 39Активный транспорт веществ через биологические мембраны

Слайд 40Активный транспорт
Перенос k-ого вещества против градиента электрохимического потенциала (ЭХП), то

есть из мест с меньшим значением ЭХП к местам с

его большим значением.

Сопровождается увеличением энергии Гиббса

Не может идти самопроизвольно, а только в сопряжении с процессом гидролиза АТФ, то есть за счет энергии, запасенной в макроэргических связях

Активный транспортПеренос k-ого вещества против градиента электрохимического потенциала (ЭХП), то есть из мест с меньшим значением ЭХП

Слайд 41Перенос k-ого вещества против градиента ЭХП, то есть из мест

с меньшим значением ЭХП к местам с большим значением ЭХП
Схема

активного транспорта

Перенос k-ого вещества против градиента ЭХП, то есть из мест с меньшим значением ЭХП к местам с

Слайд 42Создание градиента концентрации вещества

Создание градиента электрического потенциала

Создание градиента давления

АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ

УДЕРЖИВАЕТ ОРГАНИЗМ В НЕРАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ
Функции активного транспорта

Создание градиента концентрации веществаСоздание градиента электрического потенциалаСоздание градиента давленияАКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ УДЕРЖИВАЕТ ОРГАНИЗМ В НЕРАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИФункции активного транспорта

Слайд 43Опыты Уссинга: 1949 г. АТ показан на примере переноса ионов

натрия через кожу лягушки

Слайд 44Транспортные АТФ-азы

Слайд 45Виды ионных насосов
K+-Na+-АТФаза в цитоплазматических мембранах (K+-Na+-нacoc)
Са2+-АТФаза (Са2+-насос)
Н+-АТФаза в энергосопрягающих мембранах

мито-хондрий, хлоро-пластов (Н+-насос, или протонная помпа)

Виды ионных насосовK+-Na+-АТФаза в цитоплазматических мембранах (K+-Na+-нacoc)Са2+-АТФаза (Са2+-насос)Н+-АТФаза в энергосопрягающих мембранах мито-хондрий, хлоро-пластов (Н+-насос, или протонная помпа)

Слайд 46

Publishing Co., Inc.

Слайд 48

Слайд 49Схема механизма Na+-К+-АТФ-фазы
1) Е + АТФ → ЕАТФ,
2) ЕАТФ +

3Na → [EATФ]Na3,
3) [EATФ]Na3 → [Е1~P]Na3 + АДФ,
4) [Е1~P]Na3 →

[Е2~P]*Na3,
5) [Е2~P]*Na3 + 2К → [Е2~Р]*К2 + 3Na,
6) [Е2–Р]*К2 → [E1–Р]*К2,
7) [Е1–Р]*К2 → Е + Р + 2К.

Схема механизма Na+-К+-АТФ-фазы1) Е + АТФ → Е*АТФ,2) Е*АТФ + 3Na → [E*ATФ]*Na3,3) [E*ATФ]*Na3 → [Е1~P]*Na3

Слайд 501. образование комплекса фермента с АТФ на внутренней поверхности мембраны
2.

связывание комплексом 3-х ионов натрия
3. фосфорилирование фермента с образованием АДФ
4.

переворот (флип-флоп) фермента внутри мембраны
5. реакция ионного обмена натрия на калий на внешней поверхности мембраны
6. обратный переворот ферментного комплекса с переносом ионов калия внутрь клетки
7. возвращение фермента в исходное состояние с освобождением ионов калия и неорганического фосфата

Схема механизма Na+-К+-АТФ-фазы

1. образование комплекса фермента с АТФ на внутренней поверхности мембраны2. связывание комплексом 3-х ионов натрия3. фосфорилирование фермента

Слайд 51Электронейтральный

Активный транспорт
Электрогенный
Функционирование транспортной системы сопровождается
обменом внутриклеточных ионов на внеклеточные в

отношении «заряд на заряд»
количество зарядов, переносимых за единицу времени в

одном направлении НЕ компенсируется суммарным зарядом, переносимым в противоположном направлении
Создаются дополнительные разности потенциалов

ЭлектронейтральныйАктивный транспортЭлектрогенныйФункционирование транспортной системы сопровождаетсяобменом внутриклеточных ионов на внеклеточные в отношении «заряд на заряд»количество зарядов, переносимых за

Слайд 52Вторичный активный транспорт

Скачать презентацию

Разделы презентаций