ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ

Ю.П.
Лекция №1
Фармацевтический факультет
2013

учение) – наука, изучающая процессы жизнедеятельности и механизмы их регулирования

в различных биологических системах: клетки – ткани – органы – системы органов – организм.


Гален (131-200 гг. н.э.) Физиология - основа медицины.
Уильям Гарвей (1578 – 1657). Книга «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животного».
Альбрехт Галлер (1708 – 1777) 8-томное сочинение «Элементы физиологии человеческого тела».
И.М. Сеченов (1829-1905) в 60-е годы 19 века открыл кафедру физиологии в Медико-хирургической академии С.-Пб.

Предметом изучения физиологии являются функции живого организма, их связь между собой, регуляция и приспособление к внешней среде, происхождение и становление функций в процессе эволюции и индивидуального развития особи.

организма, а также их регуляции, которое даст возможность, если потребуется,

активно и направленно воздействовать на них.

Физиологическая функция (functio - деятельность) – специфическая деятельность системы или органа, имеющая приспособительное значение и направленная на достижение полезного для организма результата.
Физиологический процесс – последовательность явлений в развитии какого-либо действия или совокупность последовательных действий, направленных на достижение определенного результата.

сверху и τέμνω — «режу», «рублю», «рассекаю») — наука, изучающая строение тела

(от греч. ἀνα- — вновь, сверху и τέμνω — «режу», «рублю», «рассекаю») — наука, изучающая строение тела организмов (от греч. ἀνα- — вновь, сверху и τέμνω — «режу», «рублю», «рассекаю») — наука, изучающая строение тела организмов и их частей на уровне выше клеточного. Анатомия как наука (собственно предмет анатомии) изучает не только внешнее строение организма в целом, но и внутреннюю форму и структуру органов, входящих в его состав. Современная анатомия с помощью микроскопии срезов анатомических препаратов смогла раздвинуть горизонты познания и выделить ещё один аспект морфологической науки — микроскопическую анатомию.
В свою очередь микроскопическая анатомия тесно связана с наукой о тканях (гистологией от греч. hystós — ткань), изучающей закономерности развития и строения тканей, а также с наукой о клетке (цитологией от греч. от греч. cýtos — клетка от греч. cýtos — клетка), которая исследует закономерности развития, строения и деятельности отдельных клеток, из которых построены ткани и органы исследуемого макроорганизма.
Взятые вместе анатомия, гистология, цитология и эмбриология (от греч.Взятые вместе анатомия, гистология, цитология и эмбриология (от греч. émbryon — зародыш) в совокупности представляют общую науку о форме, развитии и строении организма — морфологию (от греч. morphé — форма).

совокупность органов, связанных общими функциями.

Костная система: твёрдая опора мягких тканей.

Мышечная система: перемещение тела и его частей в пространстве.
Нервная система: получение, обработка и хранение информации, формирование рефлекторных реакций и поведения.
Сердечно-сосудистая система: циркуляция крови в организме.
Дыхательная система: обеспечение организма кислородом.
Пищеварительная система: обеспечение организма питательными веществами.
Выделительная система: удаление продуктов обмена веществ из организма.
Репродуктивная система: обеспечение репродукции.
Эндокринная система: регуляция процессов в организме посредством гормонов.
Иммунная система: защита от болезнетворных агентов.
Покровная системаПокровная система (кожа, волосы и ногти): защита от факторов внешней среды.

неклеточных структур (неклеточных веществ), сходных по происхождению, строению и выполняемым

функциям. Выделяют четыре основные группы тканей: эпителиальные, мышечные, соединительные и нервную.

Эпителиальные ткани являются пограничными, так как покрывают организм снаружи и выстилают изнутри полые органы и стенки полостей тела. Особый вид эпителиальной ткани —железистый эпителий — образует большинство желез (щитовидную, потовые, печень и др.), клетки которых вырабатывают тот или иной секрет.
Мышечные ткани обусловливают все виды двигательных процессов внутри организма, а также перемещение организма и его частей в пространстве. Различают три вида мышечной ткани: поперечнополосатую, гладкую и сердечную.
Соединительные ткани (ткани внутренней среды) объединяют группы тканей мезодермального происхождения, очень различных по строению и выполняемым функциям. Виды соединительной ткани: костная, хрящевая, подкожная жировая клетчатка, связки, сухожилия, кровь, лимфа и др.
Нервная ткань, из которой построены головной и спинной мозг, нервные узлы и сплетения, периферические нервы.

строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов — элементарная единица строения

и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию.

–
Фосфолипиды:
фосфатидилхолин (лецитин),
фосфатидилэтаноламин,
фосфатидилсерин,
фосфатидилинозит
Кардиолипин;
Сфингомиелин;
Холестерол;
Гликолипиды.



Белки -

Интегральные (каналы, переносчики, насосы, рецепторы)
Периферические (цитоскелет, гликокаликс)

барьера между- вне и внутриклеточным содержимым, а также между отдельными

структурами клетки,
Поддержание внутриклеточного гомеостаза (постоянства внутренней среды),
Участие в процессе формирования возбуждения и его проведения,
Фото-, механо- и хеморецепция,
Всасывание,
Секреция,
Осуществление газообмена и тканевого дыхания,
Накопление и трансформация энергии и т.д.

транспорт.
4. Везикулярный транспорт

концентрационному градиенту из области высокой концентрации в область низкой концентрации.

Проницаемость через мембрану зависит от свойств мембраны и самих растворенных веществ:
- Липидрастворимые вещества диффундируют легко через липидный бислой (этанол, кислород, углекислый газ);
- Водорастворимые вещества диффундируют через водные каналы, формируемые специальными трансмембранными белками транслоказами (ионы с гидратной оболочкой). Проницаемость пропорциональна их молекулярному размеру, форме, заряду.

Облегченная – пассивный перенос веществ с помощью специальных белков-переносчиков по концентрационному градиенту (например, белок-переносчик инсулинзависимая пермиаза для глюкозы).
Перенос осуществляется за счет спонтанной конформации переносчика при связывании с веществом. Подчиняется кинетике Михаэлиса-Ментена (насыщение переносчика веществом ограничивает диффузию).

осмотического давления.
Сила, которая определяет движение растворителя, называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление обусловлено количеством растворенных в воде частиц.
Движение воды осуществляется из области с низкой концентрацией частиц в область с высокой концентрацией частиц.
Часть осмотического давления, которую создают белки, называют онкотическим давлением.
В плазме крови осмотическое давление – 5600 мм рт.ст.,
онкотическое – 25-30 мм рт.ст

специальных белковых комплексов, именуемых насосами или помпами, и использованием энергии

АТФ (транспортные АТФазы).
Функция – поддержание постоянства ионного состава.
Na, K – АТФаза; К, Н – АТФаза; Са – АТФаза и др.

Вторично активный - обеспечивает транспорт веществ белками-переносчиками (углеводов и аминокислот, кальция) против концентрационного градиента за счет энергии транспорта Na+ по концентрационному градиенту.
Поддержание концентрационного градиента для Na+ обеспечивается Na, K – АТФазой.
Вторично-активный транспорт может быть однонаправленным (симпорт), либо разнонаправленным (антипорт).

с участием сократительных белков цитоскелета, кальция для образования везикул:
Пиноцитоз –

служит для поглощения небольших капелек растворенных веществ, белков, холестерола из ЛНП.
Фагоцитоз – служит для поглощения крупных частиц (бактерии, клетки, частицы разрушенной ткани).
Эндоцитоз может быть активирован после взаимодействия лиганда с рецептором. Например, холестерин и железо поступают в клетку путем опосредованного рецептором эндоцитоза.

Экзоцитоз – энергозависимый процесс выделения веществ из клетки. Например, синтез и выделение гормонов, нейротрансмиттеров, пищеварительных ферментов.

и внутренней среды изменением обменных процессов.
Раздражитель – это изменение

внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию.

Возбудимость - способность ткани отвечать на раздражение быстрой деполяризацией мембраны, т.е. генерацией потенциала действия (ПД).
Возбудимостью обладают нервная, мышечная и железистая ткани.

Возбуждение – процесс, характеризующийся изменением обмена клетки в ответ на раздражение в виде временной быстрой деполяризации мембраны, т.е. генерации ПД.


Ответные реакции биосистемы:
нервной клетки - проведение нервного импульса,
мышечной клетки – сокращение,
секреторной – синтез и выделение биологически активного вещества.

столб, состоящий из металлических дисков, разделенных кружками мокрой ткани.
Второй

опыт Гальвани

– «+».

Мембранно–ионная теория (Ходжкин, Хаксли, Катц (1949-1952). Нобелевская премия в

1963 году.

Мембранный потенциал покоя (МПП) - разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны.
Суть теории – мембранный потенциал покоя возникает благодаря направленному движению заряженных частиц.
В основном это диффузия ионов К+ через мембрану клетки из внутриклеточной среды во внеклеточную.

При создании мембранного потенциала покоя важную роль играют процессы простой диффузии через белковые каналы в мембране и первично активного транспорта.

Л.Гальвани: Ток покоя - ток между поврежденным и неповрежденным участками мембраны.

(ток покоя).

Для измерения потенциала покоя используют микроэлектродную технику (“patch- clamp”).

простой диффузии через белковые каналы в
мембране и первично активного транспорта.

Поддержание

трансмембранного потенциала (МПП)
предопределено:
• 1. Электрохимическим градиентом для K+, Na+, Cl-;
• 2. Избирательно высокой проницаемостью мембраны
для К+;
• 3. Наличием активного транспорта (Nа+,К+- насоса) в
мембране.

- в результате того, что мембрана
непроницаема для анионов клетки -

глутамата, аспартата,
органических фосфатов, белков, на внутренней поверхности
мембраны образуется избыток отрицательно заряженных
частиц, а на наружной – избыток положительно заряженных
частиц);
- химический градиент концентрации ионов по обе стороны
мембраны (концентрация внутри К+ клетки больше, чем вне, а
для ионов Na+ наоборот).

гигантском аксоне кальмара проницаемость для ионов составляет:
K+ - Na+ -

Cl-
1 : 0,04 : 0,45
Селективность каналов обусловлена тем, что каждый канал имеет:
• устье,
• селективный фильтр,
• воротной механизм (gate).
Проводимость одиночного открытого канала стабильна.
Суммарная проницаемость мембраны определяется соотношением открытых и закрытых каналов.

быстрой деполяризации
2. Фаза реполяризации
3. Фаза следовой деполяризации или отрицательный следовой

потенциал
4. Фаза следовой гиперполяризации или положительный следовой потенциал