Активный транспорт веществ. Опыт Уиссинга. Принцип работы ионовых насосов.

Активный транспорт — это перенос вещества из мест с меньшим значением электрохимического потенциала в места с его большим значением

Активный транспорт веществ через биологические мембраны имеет огромное значение. За счет активного транспорта в организме создаются разности концентраций, разности электрических потенциалов, давления, поддерживающие жизненные процессы, то есть с точки зрения термодинамики активный перенос удерживает организм в неравновесном состоянии, поддерживает жизнь, так как равновесие - это смерть организма. Существование активного транспорта веществ через биологические мембраны впервые было доказано в опытах Уссинга (1949 год) на примере переноса ионов натрия через кожу лягушки (рис. 1).

 

 Рис.1. Схема опыта Уссинга на коже лягушки, V– вольтметр для измерения разности потенциалов на коже лягушки, А– амперметр для измерения трансмембранного тока, Б– батарея, П– потенциометр.

 

 Экспериментальная камера Уссинга, заполненная нормальным раствором Рингера, была разделена на две части свежеизолированной кожей лягушки. В опыте исследовали однонаправленные потоки ионов натрия через кожу лягушки в прямом и обратном направлениях.

На изолированной коже лягушки, разделяющей раствор Рингера, возникает разность потенциалов jвн - jнар (внутренняя сторона кожи положительна по отношению к наружной). В установке имелось специальное устройство: электрическая батарея с потенциометром - делителем напряжения, с помощью которых компенсировалась разность потенциалов на коже лягушки: , что контролировалось вольтметром. Кроме того, концентрация ионов натрия с внешней и внутренней сторон поддерживалась одинаковой. При этих условиях, как видно из уравнения Усинга-Теорелла,

 Эти экспериментальные данные неопровержимо свидетельствовали о том, что перенос ионов натрия через кожу лягушки не подчиняется уравнению пассивного транспорта.

13. Потенциал покоя: механизм образования, биологическое значение

Потенциал покоя - это разность электрических потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны, когда клетка находится в состоянии физиологического покоя. Его средняя величина составляет -70 мВ (милливольт).

Потенциал покоя возникает в результате двух причин:

1) неодинакового распределения ионов по обе стороны мембраны;

2) избирательной проницаемости мембраны для ионов. В состоянии покоя мембрана неодинаково проницаема для различных ионов. Клеточная мембрана проницаема для ионов K, малопроницаема для ионов Na и непроницаема для органических веществ

 

14. Механизм образования потенциала действия, его свойства. Фазы изменения мембранного потенциала при возбуждении

Если на мембрану действует раздражитель пороговой силы, то как было сказано раньше, возникает потенциал действия, при этом на мембране наблюдается изменение величины мембранного потенциала, которое носит фазовый характер.

Первая фаза - фаза деполяризации. Связана с уменьшением величины мембранного потенциала и обусловлена увеличением натриевого тока в цитоплазму. Фактически это локальный ответ.

Вторая фаза - фаза инверсии или перезарядки мембраны. Как только под влиянием порогового раздражителя деполяризация мембраны достигает критического уровня (т. е. некоего уровня уменьшения мембранный потенциал, как правило, это уменьшение составляет 30-40% от мембранного потенциала в покое), это снижение потенциала улавливается сенсором напряжения канала, который, в свою очередь, запускает активационную систему, в результате чего открываются все натриевые каналы и возникает лавинообразный натриевый ток внутрь клетки (неуправляемый регенераторный процесс).

фаза реполяризации - восстановления мембранного потенциала, которая в первое время идет преимущественно за счет открытия калиевых каналов и увеличения калиевого тока из цитоплазмы на поверхность мембраны. И только несколько позже, по-видимому, подключается система активного транспорта, осуществляющая перенос ионов натрия из цитоплазмы на поверхность мембраны, а ионов калия с поверхности мембраны - в цитоплазму. Быстрое удаление ионов Nа из клетки оказывается возможным благодаря тому, что на каждый канал в мембране имеется 5-10 молекул АТФазы, каждая из которых должна выкачать от 5000 до 10000 ионов Nа, прежде, чем начнется следующий цикл возбуждения. Необходимо отметить, что во время возникновения импульса через плазматическую мембрану проходит очень малое количество ионов Nа, примерно одна миллионная часть от его содержания (нервная клетка). Из этого следует, насколько эффективен потенциал действия как средство сигнализации на большое расстояние.

Перечислим основные изменения обмена веществ в тканях, которые имеют место при возбуждении:

· При возбуждении в тканях усиливается синтез и распад жиров, углеводов и белков.

· Синтезируются и выделяются биологически активные вещества типа медиаторов (ацетилхолин, норадреналин, серотонин, РНК, …).

· Происходит распад и ресинтез макроэргических соединений, источников энергии (АТФ, АДФ, креатинфосфат, …).

· Увеличиваются анаэробные процессы, ведущие к накоплению недоокисленных продуктов (молочная кислота, …).

· Усиливаются аэробные процессы, ведущие к увеличению потребления тканями кислорода и выделению большего количества углекислого газа.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: