Chapter 12 - Biological and Biochemical Principles - PDF

ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ & ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ Μεταφορά διαμέσου κυτταρικών μεμβρανών Οι κυτταρικές μεμβράνες περιέχουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες που διευκολύνουν τη διέλευση επιλεγμένων υδατοδιαλυτών μορίων Τεχνητή λιπιδική...

ΑΡΧΕΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ & ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ Μεταφορά διαμέσου κυτταρικών μεμβρανών Οι κυτταρικές μεμβράνες περιέχουν εξειδικευμένες πρωτεΐνες που διευκολύνουν τη διέλευση επιλεγμένων υδατοδιαλυτών μορίων Τεχνητή λιπιδική Κυτταρική διπλοστιβάδα (λιπόσωμα) μεμβράνη (διαπερατή από τα περισσότερα υδατοδιαλυτά Πρωτεΐνες μεταφορείς (μεταφορά μικρών μόρια) οργανικών μορίων και ιόντων) & πρωτεΐνες δίαυλοι (μεταφορά ιόντων- ιοντικοί δίαυλοι)  Ο ρυθμός με τον οποίο ένα μόριο διασχίζει μία συνθετική διπλοστιβάδα εξαρτάται από το μέγεθος και τη διαλυτότητά του Μικρά μη πολικά μόρια όπως Ο2 και CΟ2 διαπερνούν τη λιπιδική διπλοστοιβάδα με διάχυση γρήγορα (η διαπερατότητα της διπλοστιβάδας στα αέρια είναι πολύ σημαντική για την κυτταρική αναπνοή) Μη φορτισμένα πολικά μόρια (π.χ. Η2Ο) διαχέονται γρήγορα Μη φορτισμένα μεγάλα πολικά μόρια (π.χ. γλυκόζη) δεν διαχέονται σχεδόν καθόλου Οι διπλοστιβάδες είναι αδιαπέραστες από όλα τα ιόντα και τα φορτισμένα μόρια  Oι συγκεντρώσεις των ιόντων εντός και εκτός του κυττάρου διαφέρουν Δυναμικό μεμβράνης: διαφορά δυναμικού διαμέσου της μεμβράνης (περίσσεια θετικού ή αρνητικού φορτίου κοντά στην μεμβράνη) Δυναμικό ηρεμίας: διαφορά δυναμικού διαμέσου της μεμβράνης σε κατάσταση ηρεμίας, σταθερό (ζωικά κύτταρα -20 έως -200 mV)  Πρωτεΐνες μεμβρανικής μεταφοράς Ιόν Διαλυτό μόριο Κυτταρική μεμβράνη Θέση πρόσδεσης διαλυτών μορίων Πρωτεΐνη δίαυλος Πρωτεΐνη μεταφορέας Επιλογή με βάση το Μόρια που ταιριάζουν στην ειδική μέγεθος και το φορτίο θέση πρόσδεσης της πρωτεΐνης (ανοιχτή-κλειστή μεταφορέα (υψηλή εξειδίκευση, διαμόρφωση, ρύθμιση από μικρότερη ταχύτητα μεταφοράς σε εξωτερικό ερέθισμα ή από σχέση με τους διαύλους) τις ενδοκυττάριες συνθήκες, μεγάλη ταχύτητα μεταφοράς)  Τα διαλυτά μόρια διασχίζουν την κυτταρική μεμβράνη με παθητική ή ενεργό μεταφορά Μεταφερόμενο μόριο Δίαυλος Μεταφορέας Αντλία Κυτταρική Βαθμίδωση μεμβράνη συγκέντρωσης ΕΝΕΡΓΕΙΑ Απλή Μέσω Μέσω διάχυση διαύλου μεταφορέα ΠΑΘΗΤΙΚΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ  Βαθμίδωση συγκέντρωσης και διαφορά δυναμικού επηρεάζουν την παθητική μεταφορά των φορτισμένων διαλυτών μορίων Ηλεκτροχημική βαθμίδωση (συνισταμένη δύο δυνάμεων: βαθμίδωσης συγκέντρωσης & δυναμικού μεμβράνης) Μικρή ηλεκτροχημική βαθμίδωση (δυναμικό μεμβράνης και βαθμίδωση Δυναμικό Βαθμίδωση Δυναμικό της συγκέντρωσης ενεργούν προς Νa+ μεμβράνης αντίθετες κατεύθυνσεις) μεμβράνης συγκέντρωσης Εκτός Εντός Απότομη ηλεκτροχημική βαθμίδωση (δυναμικό Βαθμίδωση K+ μεμβράνης και βαθμίδωση της συγκέντρωσης συγκέντρωσης ενεργούν προς την ίδια κατεύθυνση  Παθητική μεταφορά νερού: ώσμωση Μεμβράνη Το νερό διαχέεται προς περιοχές με χαμηλότερη συγκέντρωση νερού (δηλ. υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας) Εξίσωση των συγκεντρώσεων στις δύο πλευρές της ημιπερατής μεμβράνης Ωσμωση Χαμηλή συγκέντρωση Υψηλή συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας διαλυμένης ουσίας = Μόριο νερού = Μόριο διαλυμένης ουσίας Ποσοστό νερού στα κύτταρα 70% Μεταφορά των μορίων νερού στο εσωτερικό του κυττάρου (α) διάχυση μέσω της κυτταρικής μεμβράνης (αργή διαδικασία) (β) πόρους στην κυτταρική μεμβράνη (ακουαπορίνες)  Παθητική μεταφορά νερού: ώσμωση Υποτονικό (Hypotonic) Ισοτονικό (Isotonic) (150 Υπερτονικό (Hypertonic) (>150 (