7,912 matches
-
Complexul AC ca și configurația de joasă afinitate C’ pot difuza prin membrană. Conversia se face fie de la C-C’ pe fața II, fie de la C’-C pe fața I. Acest mecanism este justificat de saturația fluxului de substanță prin membrană. Transportul activ este cuplat direct la o reacție exoenergetică constând de obicei în hidroliza ATP, din care rezultă ADP și P anorganic, cu o eliberare de energie liberă de circa 30MJ/Kmol. In cadrul reacției, o ATP-ază servește ca intermediar
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
-ul și utilizează energia pentru transferul antientropic al ionilor de sodiu și potasiu. ATP-aza de transport a Na și K este un ansamblu format din două lanțuri polipeptidice: ♦ α (mai mari, cu masa moleculară de cica 112.000D), care traversează membrana, între care se formează un canal de Na; ♦ Î (mai mici, cu masa moleculară de cica 34000D) care crează două canale de K (Fig. II.9). Subunitățile α prezintă 3 situsuri receptoare ale Na și un situs care fixează ATP
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
parte, există o serie de factori fiziologici care influențează (Na+,K+)ATP-aza. De exemplu viteza maximă de translocare depinde de numărul de unități transportoare care este determinat ereditar. De asemenea, activitatea pompei depinde de gradul de maturare al țesutului. Fluiditatea membranei afectează și ea activitatea pompei. II.2.4.3. Pompa de calciu Contracția și relaxarea mușchiului sunt controlate de concentrația citoplasmatică a ionilor liberi de calciu. Calciul este stocat într-un organit citoplasmatic, reticulul sarcoplasmatic. De aceea membrana reticulului sarcoplasmatic
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
țesutului. Fluiditatea membranei afectează și ea activitatea pompei. II.2.4.3. Pompa de calciu Contracția și relaxarea mușchiului sunt controlate de concentrația citoplasmatică a ionilor liberi de calciu. Calciul este stocat într-un organit citoplasmatic, reticulul sarcoplasmatic. De aceea membrana reticulului sarcoplasmatic se folosește ca model pentru studiul proprietăților pompei de calciu. Ca răspuns la un semnal transmis sistemului de membrane tubulare ale mușchiului, calciul este eliberat din reticulul sarcoplasmatic și se leagă la o proteină, troponina, care inițiază contracția
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
de concentrația citoplasmatică a ionilor liberi de calciu. Calciul este stocat într-un organit citoplasmatic, reticulul sarcoplasmatic. De aceea membrana reticulului sarcoplasmatic se folosește ca model pentru studiul proprietăților pompei de calciu. Ca răspuns la un semnal transmis sistemului de membrane tubulare ale mușchiului, calciul este eliberat din reticulul sarcoplasmatic și se leagă la o proteină, troponina, care inițiază contracția mușchiului. Relaxarea mușchiului are loc atunci când concentrația de calciu scade din nou, sub acțiunea pompei de calciu a reticulului sarcoplasmatic. Cercetările
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
sarcoplasmatic și se leagă la o proteină, troponina, care inițiază contracția mușchiului. Relaxarea mușchiului are loc atunci când concentrația de calciu scade din nou, sub acțiunea pompei de calciu a reticulului sarcoplasmatic. Cercetările întreprinse de Anne-Marie-Weber demonstrează prezența Ca2+ ATP-azei în membrana reticulului sarcoplasmatic care pompează calciu foarte eficient. Pompa de Ca2+ este responsabilă de pomparea Ca din citosol în reticulul sarcoplasmatic. Pompa de Ca2+ este o (Ca2+) ATP-ază care este fosforilată și defosforilată în timpul unui ciclu al pompei. Ea este de
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
eficient. Pompa de Ca2+ este responsabilă de pomparea Ca din citosol în reticulul sarcoplasmatic. Pompa de Ca2+ este o (Ca2+) ATP-ază care este fosforilată și defosforilată în timpul unui ciclu al pompei. Ea este de altfel cea mai mare proteină din membrana reticulului sarcoplasmatic fiind constituită dintr-un singur lanț polipeptid cu greutatea moleculară de 115.000D. Pompa de calciu cuplează hidroliza unei molecule de ATP în citoplasmă cu transportul a doi ioni Ca2+ din citoplasmă în exterior. Există și alte mecanisme
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
da Ca în sens contrar printr-un mecanism de transport secundar. Eritrocitele de la om prezintă o puternică pompă de Ca2+ ce asigură expulzarea ionului printr un mecanism comparabil cu alte celule. Aici Ca intracelular este dependent de compoziția lipidică a membranei eritrocitare și este implicat în menținerea formei eritrocitului. Funcționarea pompei de Ca intervine în mecanismul de maturare a hematiei umane. Conținutul în Ca în interiorul eritrocitelor este mic datorită permeabilității reduse a membranei pentru acest ion și datorită pompei de Ca
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
Ca intracelular este dependent de compoziția lipidică a membranei eritrocitare și este implicat în menținerea formei eritrocitului. Funcționarea pompei de Ca intervine în mecanismul de maturare a hematiei umane. Conținutul în Ca în interiorul eritrocitelor este mic datorită permeabilității reduse a membranei pentru acest ion și datorită pompei de Ca ce transportă activ Ca în spațiul extracelular. Pompa de Ca este dependentă de prezența ionilor de Mg liberi și de pH. (Ca2+) ATP-aza prezintă două situsuri de legare pentru ATP, cu afinitate
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
foarte selectiv pentru K în raport cu Na), este încă necunoscut. Adăugăm aici că ionii de Ca2+ sunt implicați în reglarea formei și deformabilității celulei și că acționează ca mesageri intracelulari. II.2.5. Echilibrul osmotic Echilibrul osmotic se realizează în cazul membranei semipermeabile, deși se menține un gradient de concentrație între înteriorul celulei și exteriorul acesteia. Să considerăm o membrană semipermiabilă ce separă două compartimente, unul conținînd solventul S iar cel de-al doilea ce conține substanța A dizolvată în solventul S.
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
reglarea formei și deformabilității celulei și că acționează ca mesageri intracelulari. II.2.5. Echilibrul osmotic Echilibrul osmotic se realizează în cazul membranei semipermeabile, deși se menține un gradient de concentrație între înteriorul celulei și exteriorul acesteia. Să considerăm o membrană semipermiabilă ce separă două compartimente, unul conținînd solventul S iar cel de-al doilea ce conține substanța A dizolvată în solventul S. Dacă membrana este semipermiabilă (după cum am arătat la studiul fluidelor), numai solventul poate trece dintr-un compartiment în
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
deși se menține un gradient de concentrație între înteriorul celulei și exteriorul acesteia. Să considerăm o membrană semipermiabilă ce separă două compartimente, unul conținînd solventul S iar cel de-al doilea ce conține substanța A dizolvată în solventul S. Dacă membrana este semipermiabilă (după cum am arătat la studiul fluidelor), numai solventul poate trece dintr-un compartiment în celălalt. Acestei mișcări însă i se opune o presiune din mediul al doilea, astfel încît se poate ajunge la echilibru Echilibrul se poate studia
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
datorită apariției unui potențial în partea mai diluată a soluției care crește potențialul electrochimic al soluției în acest compartiment, în raport cu cel care are soluția mai concentrată. Potențialul se numește potențial de difuzie datorită faptului că apare datorită difuziei ionilor prin membrana celulară. Pentru anioni lucrurile se petrec exact invers. II.2.7. Echilibrul Donnan Se poate stabili un echilibru ionic și atunci cînd membrana este străbătută de ambele tipuri de ioni. Acest lucru este posibil atunci cînd unul dintre compartimente conține
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
soluția mai concentrată. Potențialul se numește potențial de difuzie datorită faptului că apare datorită difuziei ionilor prin membrana celulară. Pentru anioni lucrurile se petrec exact invers. II.2.7. Echilibrul Donnan Se poate stabili un echilibru ionic și atunci cînd membrana este străbătută de ambele tipuri de ioni. Acest lucru este posibil atunci cînd unul dintre compartimente conține, pe lîngă particulele pentru care membrana este permeabilă, o moleculă mare, cum ar fi o proteină. Să considerăm că această proteină, de sarcină
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
petrec exact invers. II.2.7. Echilibrul Donnan Se poate stabili un echilibru ionic și atunci cînd membrana este străbătută de ambele tipuri de ioni. Acest lucru este posibil atunci cînd unul dintre compartimente conține, pe lîngă particulele pentru care membrana este permeabilă, o moleculă mare, cum ar fi o proteină. Să considerăm că această proteină, de sarcină zp și de concentrație Cp este conținută în cel de al doilea compartiment Să considerăm în plus că există o presiune osmotică adecvată
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
Ecuația lui Nernst se scrie atunci: Potențialul este negativ atunci cînd sarcina electrică a proteinei este negativă și pozitiv cînd sarcina acesteia este pozitivă. Acest potențial se mai poate scrie cu ajutorul raportului Donann sub forma restrînsă: In cazul în care membrana este permeabilă pentru o varietate de ioni, neutralitatea electrică impune ca diferența de potențial să aibă valoarea: In (II.17) zk sunt sarcinile electrice, pk sunt permeabilitățile membranei pentru diferitele tipuri de ioni iar Ck sunt concentrațiile acestora. II.3
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
poate scrie cu ajutorul raportului Donann sub forma restrînsă: In cazul în care membrana este permeabilă pentru o varietate de ioni, neutralitatea electrică impune ca diferența de potențial să aibă valoarea: In (II.17) zk sunt sarcinile electrice, pk sunt permeabilitățile membranei pentru diferitele tipuri de ioni iar Ck sunt concentrațiile acestora. II.3. FENOMENE BIOELECTRICE CELULARE Bioelectrogeneza este fenomenul de producere de electricitate în organismele vii. Apariția fenomenelor electrice în țesuturile vii reprezintă una din caracteristicile fundamentale ale vieții celulelor. Prezența
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
activitatea metabolică menține diferența de concentrație a acestor ioni, face ca fenomenele electrice să fie proprii tuturor celulelor vegetale și animale. Bioelectrogeneza se manifestă prin existența unor fenomene electrice și comportă două etape: Menținerea unei diferențe de potențial la nivelul membranei ♦ Schimbarea stării electrice ca răspuns la mediul extern Bioelectrogeneza se întâlnește la toate nivelele de dezvoltare. De asemenea, toate celulele vii își manifestă starea de activitate prin generarea unor fenomene electrice. Bacteriile și organismele celulare manifestă o evidentă activitate electrică
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
500-600V. Pentru toate organismele vii, unitățile de bază ale electrogenezei sunt celulele. II.3.1. Potentialul de repaos celular O caracteristică importantă a oricărei celule vii este existența unei diferențe de potențial electric între fața externă și cea internă a membranei celulare. Deoarece atât citoplasma cât și fluidele interstițiale au conductivitate ridicată, în interiorul lor potențialul este constant, deci potențialul de repaos celular (PR) este diferența de potențial dintre interiorul celulei și mediul extern (spre deosebire de potențialul activ din timpul activității celulelor excitabile
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
interstițiale au conductivitate ridicată, în interiorul lor potențialul este constant, deci potențialul de repaos celular (PR) este diferența de potențial dintre interiorul celulei și mediul extern (spre deosebire de potențialul activ din timpul activității celulelor excitabile). Posibilitatea măsurării potențialului care se formează pe membranele celulelor vii se datorează cercetărilor inițiate de biofizicianul american Keneth Cole și a britanicilor Alan Hodkin și Andrew Huxley. Acești cercetători au inventat și perfecționat microelectrozii de sticlă, care sunt pipete (micropipete cu vîrful de 0,5µm) care nu produc
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
vii se datorează cercetărilor inițiate de biofizicianul american Keneth Cole și a britanicilor Alan Hodkin și Andrew Huxley. Acești cercetători au inventat și perfecționat microelectrozii de sticlă, care sunt pipete (micropipete cu vîrful de 0,5µm) care nu produc leziuni membranei la străpungerea ei. Intre microelectrodul de sticlă din citoplasmă și un electrod de calomel de exemplu, plasat în soluția externă, apare o diferență de potențial, interiorul celulei fiind întotdeauna negativ față de exterior. Potențialul de repaos are valori bine determinate pentru
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
la specie și de la o celulă la alta. El este supus influenței mediului extern, precum și a hormonilor, astfel că potențialul de repaos este un bun indicator al funcționării celulei. După moartea celulei diferența de potențial dintre cele două fețe ale membranei se anulează. Intre PR și metabolismul general există o legătură evidentă. De exemplu lipsa de oxigen sau scăderea temperaturii pot reduce PR pînă la valoarea 0. Această legătură se realizează prin intemediul menținerii (în cadrul metabolismului) a compoziției ionice diferite a
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
după legea lui Nernst este: unde este potențialul de repaos, c este concentrația e potasiu în exteriorul celulei iar este concentrația de potasiu în interiorul celulei. Deoarece, după cum am afirmat mai sus, concentrația de potasiu este mai mare în interiorul celulei, deoarece membrana celulară este permeabilă în special pentru potasiu, potențialul de repaos este negativ. Na ramîne mult mai abundent în spațiul extracelular decît în citoplasmă deși gradientul de concentrație tinde să-l introducă în interior. Concentrația sa rămîne constantă datorită unui proces
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
gradientul de concentrație tinde să-l introducă în interior. Concentrația sa rămîne constantă datorită unui proces de scoatere în afară, care este rezultatul unui proces de transport activ. Pentru acest transport este necesară, după cum am arătat, energie metabolică. Deci prin membrana au loc în permanență fluxuri pasive de ioni, compensate de fluxuri de sens contrar ce se desfășoară cu consum de energie metabolică. Potențialul de repaos arată că celula nu este niciodată în repaos absolut. Starea de repaos este o stare
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
în permanență fluxuri pasive de ioni, compensate de fluxuri de sens contrar ce se desfășoară cu consum de energie metabolică. Potențialul de repaos arată că celula nu este niciodată în repaos absolut. Starea de repaos este o stare staționară; prin membrană trec în permanență fluxuri ionice pasive și active. Ionii vor avea aceeași concentrație de o parte și de alta a membranei doar când celula moare. Despre stări staționare vom vorbi în detaliu în alt capitol. Potențialul electric transmembranar, curenții electrici
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]