Главная страница
qrcode

Кинетика биологических процессов Реакции нулевого, первого и второго порядка размерности констант этих реакций


НазваниеКинетика биологических процессов Реакции нулевого, первого и второго порядка размерности констант этих реакций
АнкорProgramma-minimum.pdf
Дата21.12.2018
Размер1.21 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаProgramma-minimum.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#50405
Каталог

Кинетика биологических процессов

Реакции нулевого, первого и второго порядка; размерности констант этих
реакций.
Реакция нулевого порядка- скорость реакции не зависит от концентраций вещ- в.V=const [V]=c
-1
Реакция 1го порядка- скорость линейно зависит от концентраций вещ-в.V=k*c;
[c]=
моль/л=М [k]=c
-1
*M
-1
[V]=c
-1
Реакция 2го порядка- скорость зависит от нескольких концентрация вещ-в.V=k*c
1
*c
2
[c
1,2
]=
моль/л=М [k]=c
-2
*M
-2
[V]=c
-1

Что называется переключением триггерного типа? Силовое и параметрическое
переключение триггера.
Система, обладающая двумя или несколькими устойчивыми стационарными состояниями, между которыми возможны переходы, называется триггерной.
Если система функционирует в одном из своих устойчивых режимов, малыми отклонениями ее нельзя вывести из этого режима. Однако в реальных биологических системах существуют способы переключения устойчивых стационарных состояний. Допустим, что система функционирует в устойчивом режиме а и ее необходимо перевести в другой устойчивый режим с. Это можно сделать двумя способами. За счет внешнего воздействия можно так изменить значения переменных ж и у, например резко увеличив х, что это переведет систему в некую точку с' ,
находящуюся по правую сторону сепаратрисы седла в области притяжения устойчивого узла с. После этого система уже сама по фазовой траектории перейдет в точку с и окажется в требуемом режиме. Это так называемый силовой способ переключения триггера, он называется также специфическим. В случае химической реакции для такого переключения в систему необходимо добавить некоторое количество определенного химического вещества (в данном случае вещества х).
Другим, более тонким, является способ параметрического неспецифического переключения. Здесь непосредственному воздействию подвергаются не переменные, а параметры системы, что может быть достигнуто разными способами, напри- мер изменением температуры, рН или скорости поступления субстрата. Сущность процесса параметрического переключения состоит в использовании характерной зависимости фазового портрета от некоторого управляющего параметра системы.
Пример: Один из них — процесс возникновения единого кода генетической информации, когда одной последовательности нуклеотидов соответствует одна последовательность аминокислот, либо в дифференциации тканей.

Что называется гистерезисными явлениями? Петля гистерезиса. Примеры.
свойство систем, мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией. Для гистерезиса характерно явление "насыщения", а также неодинаковость траекторий между крайними состояниями (отсюда наличие остроугольной петли на графиках). Не следует путать это
понятие с инерционностью поведения систем, которое обозначает монотонное сопротивление системы изменению её состояния.
Гистерезисные свойства характерны для скелетных мышц млекопитающих.
В экологии популяций: Система «хищник — жертва» обладает гистерезисом и/или запаздыванием численного отклика хищника.

Что называется автоколебательным режимом? Понятие предельного цикла.
Примеры.
Автоколебательными называются системы, в которых устанавливаются и поддерживаются незатухающие колебания за счет сил, зависящих от состояния самой системы, причем амплитуда этих колебаний определяется свойствами самой системы, а не начальными условиями.
Периодическому движению соответствует замкнутая траектория на фазовой плоскости, и обратно: всякой замкнутой траектории соответствует бесконечное множество периодических движений, отличающихся друг от друга выбором начала отсчета времени. Если периодическому движению на фазовой плоскости соответствует изолированная замкнутая кривая, к которой с внешней и внутренней стороны приближаются (при возрастании i) соседние траектории по спиралям, то эта изолированная замкнутая траектория будет предельным циклом. Предельный цикл называется устойчивым, если существует такая область s на фазовой плоскости, содержащая этот предельный цикл, что все фазовые траектории, начинающиеся в окрестности s, асимптотически при t —- оо приближаются к предельному циклу. Примером является модель гликолиза.

Что называется диссипативными структурами?
Диссипативные структуры- система, которая хаотично отличается в каждой своей точке от других. Они образуются в стационарных системах, но при этом будут потоки вещества.
Условия реализации стационарности в кинетике ферментативных процессов.
это равенство потоков?

Смысл константы Михаэлиса-
равна концентрации субстрата, при которой скорость реакции составляет половину от максимальной;

Как экспериментально определить энергию активации реакции?

Энергия активации в химии и биологии — минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция.
Методы определения энергии активации:
1.
По экспериментальным значениям константы скорости реакции: Графический метод (рис. 4):
Е AR Rtg
R
k k
T
T
=
=
=


α
ln ln
2 1
1 2
1 1
(41)
A
k
T
tg k
T
tg k
=
+
=
+
=
ln ln ln
1 1
2 2
0 1
1
α
α
(42) где k
0
= k при Т =

(экстраполяция).
Аналитический метод:
( )
E
AR
R
T T
T
T
k k
RT d k
dT
R
d k
d
T
=
=

=
= −
1 2 2
1 2
1 2
2 3 1
, lg ln ln
(43)
Относительный температурный коэффициент константы скорости реакции:
η
=
=
=
1 2
k dk dT
d k
dt
E
RT
ln
(44)

Коэффициент
η
зависит от температуры и поэтому пригоден лишь для сравнительной оценки и ориентировочных расчетов в небольших интервалах температур.
Было сделано много попыток рассчитать теоретически энергию активации.
Выдвинуты две основные теории: теория соударений и теория активированного комплекса.

Как отличить ферментативную реакцию от неферментативной? Ферментативная реакция может проходить и без фермента. В чем смысл: есть ящик с кучей реактивов, мы поочередно убираем каждый реактив и смотрим, идет реакция или нет. Если получается так, что реакция не пошла ни при одном варианте отсутствия какого-либо вещества –э то неферментативная реакция, в ферментативной напротив – убрали вещество, но реакция идет, то это вещество и есть фермент.
Термодинамика биологических процессов

Сформулируйте первый закон термодинамики.
∆U = ∆Q –A, где ∆U – изменение внутренней энергии системы; ∆Q - тепло, поглощенное системой; A – работа, совершаемая системой. [Внутренняя энергия отличается от теплоты и работы тем, что она всегда меняется одинаково при переходе из одного состояния в другое независимо от пути перехода!].
Изменение тепловой энергии ∆Q изолированной системы пропорционально абсолютной температуре
T
, то есть ∆Q = T ∙ ∆S, где ∆S - коэффициент пропорциональности, который называется изменением
энтропии.

Как определить энергетический эффект реакции в биологических системах? (по
редокс-потенциалу, понятие химического потенциала)
Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал — мера способности химического вещества присоединять электроны (
восстанавливаться
). Окислительно-восстановительный потенциал выражают в милливольтах
(мВ).
ΔF – это свободная энергия Гельмгольца (ΔF =ΔU – TΔS). Так как она зависит от условий протекания процесса, в частности от концентрации реагирующих веществ, то стали использовать так называемый термодинамический потенциал
Гиббса 1 моля вещества ΔG. В химии для незаряженных частиц он называется химическим потенциалом – μ, дл заряженных частиц – электрохимическим потенциалом - μ. если <0, то реакция может протекать.
∆G = ∆H -T∆S (при t и p = const), где ΔG - термодинамический потенциал Гиббса,
ΔH – внутренняя энергия, T * ΔS – тепловая энергия. изменение электрохимического потенциала (∆μ): ∆G=m∙∆μ, где m – количество вещества (моли) в системе. Изменение электрохимического потенциала при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 определяется изменением химической, осмотической и электрической энергий: ∆μ = μ02-μ01 +RT ln (c2/c1) + zF (φ2-φ1) . Тогда ∆G = m • μ02-μ01 +RT ln (c2/c1) + zF (φ2-φ1).

Физический смысл электрохимического потенциала заключается в том, что его изменение равно работе, которую необходимо затратить, чтобы: синтезировать 1 моль вещества (состояние 2) из исходных веществ
(состояние 1) и поместить его в растворитель (слагаемое μ02-μ01) – химическая работа; сконцентрировать раствор от концентрации с1 до с2 [слагаемое RT ln (c2/c1)]
– осмотическая работа; преодолеть силы электрического отталкивания, возникающие при наличии разности потенциалов (φ2-φ1) между растворами [слагаемое zF (φ2-φ1] – электрическая работа.

Понятие энтропии.
Энтропияэто функция состояния системы, дифференциал которой в бесконечно малом обратимом
процессе равен отношению бесконечно малому количеству тепла, сообщенного системе, к
абсолютной температуре последней (ΔS=ΔQ:T ). Единица измерения энтропии - Дж/К. Энтропия есть мера неупорядоченности системы: если энтропия растет, то это означает, что система стремится перейти в состояние с большей термодинамической вероятностью, то есть в состояние менее упорядоченное

Сформулируйте второй закон термодинамики.
Второй закон термодинамики существует в двух формулировках. Первая формулировка (формулировка
Клаузиуса) звучит следующим образом: невозможен самопроизвольный переход тепла от тел с более низкой температурой к телам с более высокой температурой. Вторая формулировка (формулировка Томсона) говорит о том, что невозможно создание вечного двигателя ĪĪ рода, то есть такого циклического процесса, в результате которого всё поглощенное системой тепло расходовалось бы на совершение работы. Согласно второму закону термодинамики, энтропия изолированной системы в необратимом процессе возрастает, а в обратимом процессе остается неизменной. Энтропияэто функция состояния системы,
дифференциал которой в бесконечно малом обратимом процессе равен отношению бесконечно малому
количеству тепла, сообщенного системе, к абсолютной температуре последней (ΔS=ΔQ:T ). Единица измерения энтропии - Дж/К. Энтропия есть мера неупорядоченности системы: если энтропия растет, то это означает, что система стремится перейти в состояние с большей термодинамической вероятностью, то есть в состояние менее упорядоченное. Из второго закона термодинамики следует вывод: при постоянной температуре тепловую энергию невозможно превратить в механическую работу. Так как тепловая энергия обусловлена хаотическим движением частиц, то сумма векторов скорости этих частиц в любом направлении равна нулю. В механическую же работу можно превратить только ту энергию, которая представляет собой однонаправленное движение тел (кинетическую энергию летящего тела, энергию движущихся ионов или электронов в электрическом поле).

Сформулируйте постулат Пригожина.
Постулат И.П. Пригожина состоит в том, что общее изменение энтропии dS открытой системы может происходить независимо либо за счет процессов обмена с внешней средой (d
e
S), либо вследствие внутренних необратимых процессов (d
i
S): dS=d
e
S+d
i
S.
Энтропия может меняться : 1)за счет теплообмена (открытость); 2) например внутри система есть самоорганизация

Термодинамические условия осуществления стационарного состояния.-не должно быть возникновения grad.

Различие термодинамического и динамического равновесия.
различие термодинамического и динамического равновесия заключается в том, что в термодинамическом постоянные термодинамические величины (давление,температура, объем), а про динамическое равновесие вспоминаем всякие горочки. динамическое равновесие практически покой- ничего не меняется, все прнимает одно и то же значение в любой момент времение. стационарное состояние- в сумме уравновешивание процессов (сколько пришло,столько и ушло)

Динамическое равновесие и стационарное состояние.

Что такое термодинамическое сопряжение реакций в биологических системах?
Явление, при котором один процесс энергетически обеспечивает протекание второго процесса, называется сопряжением. Процесс, который является источником энергии, называется сопрягающим.
Процесс, на который тратиться энергия называется сопряженным.

Понятие обобщенных сил и обобщенных потоков. Примеры.
Название процесса
Название потока
Обобщенная сила
Диффузия
Поток незаряженных частиц
Градиент концентрации (dc/dx)
Электродиффузия
Поток ионов
Градиент электрохимического потенциала (dμ/dx)
Электрический ток
Поток электронов
Градиент электрического потенциала (dφ/dx)
Течение жидкости
Объемный поток
Градиент гидростатического давления (dP/dx)

Линейные соотношения и соотношения взаимности Онзагера.
Теорию термодинамики линейных необратимых процессов сформулировал Онзагер. Экспериментальной основой этой теории являются феноменологические законы, которые устанавливают линейную зависимость между потоками и силами их вызывающими . Допустим, что в системе имеются два потока – поток тепла (Φ
1
) и диффузионный поток массы (Φ
2
) и две обобщающие силы – разность температур X
1 и разность концентраций X
2
. Согласно Онзагеру, в открытой системе каждый поток зависит от всех присутствующих сил, и наоборот, то есть
Φ
1
= L
11
X
1
+ L
12
X
2
Φ
2
= L
21
X
1
+ L
22
X
2
,
где L
12
и др.- коэффициенты пропорциональности между потоком 1 и силой 2 и т.д.
Эти уравнения называются феноменологическими уравнениями Онзагера. Они указывают на зависимость входных и выходных потоков, как от сопряженных, так и от несопряженных им сил. Как показал Онзагер, вблизи равновесия коэффициенты пропорциональности между потоками равны друг другу (L
12
= L
21
).
Иначе говоря, равное действие вызывает равную ответную реакцию. Например, тормозящее действие, которое оказывает движущийся растворитель на растворенное вещество, равно сопротивлению, которое растворенное вещество оказывает на растворитель.


Формулировка теоремы Пригожина.
Стационарное состояние открытой системы характеризуется теоремой Пригожина: в стационарном состоянии при фиксированных внешних параметрах скорость продукции энтропии в системе постоянна по времени и минимальна по величине.
Если критерием эволюции системы в классической термодинамике является то, что энтропия для необратимых процессов в изолированной системе стремится к максимальной величине (критерий
Клаузиуса), то в открытой системе производство энтропии стремится к минимуму (критерий
Пригожина). Критерий Пригожина (Δψ>0) - критерий устойчивости – при отклонении от устойчивого состояния Δψ<0. Это является доказательством того, что второй закон термодинамики выполняется в живой природе.
Из теоремы Пригожина следует, что, если система выведена из стационарного состояния, то она будет изменяться до тех пор, пока удельная скорость продукции энтропии не примет наименьшего значения. То есть пока диссипативная функция не достигнет минимума.

Критерии устойчивости стационарных состояний.-
Критерии устойчивости.
Основной смысл рассуждений при нахождении термодинамических критериев устойчивости стационарных состояний, далеких от равновесия, состоит в том, что при отклонении системы от устойчивого стационарного состояния в ней должны возникнуть силы, стремящиеся вернуть ее в первоначальное положение. Иными словами, если величина избыточной продукции энтропии отрицательна, то неуст.

Как связаны энтропия и информация в биологических системах?
Связь между энтропией и информацией. Пусть задано макроскопическое состояние некоторой системы, то есть с определенной степенью точности указаны значения таких параметров, как объем, давление, температура, химический состав и т.п. Каждому макросостоянию системы соответствует набор микросостояний. В микросостоянии точно заданы состояния всех частиц, входящих в систему. Для любой макросистемы при температуре выше абсолютного нуля число микросостояний W, соответствующих данному макросостоянию, огромно. W называется статистическим весом или термодинамической вероятностью данного макросостояния. согласно основному постулату статистической физики, все W
микросостояний, соответствующие одному макросостоянию, имеют одинаковую вероятность. Знать
микросостояние системы - значит знать о системе все! Величина W непосредственно связана с энтропией. По формуле Планка-Больцмана S=klnW, где k- постоянная Больцмана (1,38×10
-16
эрг/град или
3,31
-24
кал/град). Количество информации, которое надо получить о системе, находящейся в данном макросостоянии, чтобы однозначно определить ее микросостояние равно

Молекулярная биофизика

Что происходит при переходе глобула-белок?
В глобуле флуктуации плотности малы по сравнению с самой плотностью а радиус корреляции флуктуаций плотности много меньше размеров всей макромолекулы. Как правило, такое образовани обладает высокой биохимической активностью.
При нагревании глобул происходит денатурация, плотное образование разрушается и биохимическая активность исчезает. Говорят, что глобула превращается в клубок.
Переход клубок - глобула является фазовым переходом типа конденсации.
Марина:
при переходе глобула-белок может происходить что угодно. смотря что считать курией,а что яйцом) просто в рубине считается что глобула круче белка, то етсь глобула не является четвертичной структурой белка,а что то выше там. и поэтому денатурация происходит, а в обратном понимание образование связей)

Что называют кооперативными свойствами макромолекул? –свойство кооперироваться и образовывать единую систему.
или под кооперативностью подразумевается то, что атомы жестко связаны между собой ковалентными связями. если один атом начинает двигаться - он влечёт за собой движение остальных, в атомных движениях прослеживается корреляция, кооперативность...
Отсюда следуют, например собственные колебания белка вдоль определенного вектора, движение домена, как единого целого и денатурация по типу перехода "все или ничего"

Перечислите типы объемных взаимодействий молекул.
Все взаимодействия между атомами независимо от их конкретной физической природы при формировании различных макромолекулярных структур и пере- ходов между ними можно разделить на два типа: взаимодействия ближнего порядка между атомами соседних звеньев и дальние взаимодействия или объемные эффекты между атомами, которые хотя и отстоят по цепи далеко друг от друга, но случайно сблизились в пространстве в результате изгибания цепи.

Что называется конформационной подвижностью?-свойство принимать разные конформационные состояния. (
Конформа́ция молекулы— пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей

Метод молекулярной динамики.
Понятие о гидрофобных взаимодействиях.
Внедрение больших молекул в воду должно приводить к разрыву водородных связей, поэтому эти молекулы выталкиваются (подобно маслу) из воды. Говорят, что они выталкиваются под
влиянием гидрофобных взаимодействий. Главной причиной гидрофобных взаимодействий является относительно большая величина водородных связей между молекулами воды.
Гидрофобные взаимодействия не являются новым типом взаимодействий между молекулами.
Это кооперативное проявление обычных вандерваальсовых взаимодействий и водородных связей между молекулами.
или так:
Согласно термодинамике
, материя стремится к состоянию с минимальной энергией, а связывание понижает химическую энергию. Молекулы воды поляризованы и способны образовывать между собой водородные связи
, чем объясняются многие уникальные свойства воды. В то же время, гидрофобные молекулы не поляризованы и не способны образовывать водородные связи, поэтому вода отталкивает такие молекулы, предпочитая образовывать связи внутри себя. Именно этот эффект определяет гидрофобное взаимодействие, называемое так не совсем корректно, так как его источником является взаимодействие гидрофильных молекул воды между собой.
[2]
Так, две несмешивающиеся фазы
(гидрофильная и гидрофобная) будут находиться в таком состоянии, где поверхность их контакта будет минимальной. Данный эффект можно наблюдать в явлении разделения фаз
, происходящем, например, при расслоении водно-масляной эмульсии

Энергетические условия стабилизация макромолекул.- минимум энергии Гиббса

Иерархия амплитуд и времен релаксации конформационных движений.

Какова роль воды в динамике белков?

Принципы метода люминесцентных меток и зондов.

Принципы метода ЭПР.

Принципы метода гамма-резонансной спектроскопии.


Принципы метода ЯМР высокого разрешения и импульсных методов ЯМР.

Схема Яблонского.


Принцип Франка-Кондона и законы флуоресценции.
Принцип состоит в том, что электронные переходы являются настолько
быстрыми ( порядка 10 в минус 15 секунд) по сравнению с движением ядер в
молекуле (10 в минус 13), что за время электронного перехода относительное
расположение ядер и их кин. энергия практически не изменяются.

Что называется миграцией энергии и как доказать его существование.

Тушение возбужденных состояний. Тушители возбужденных состояний.
Биофизика фотосинтеза

Какова структурная организация фотосинтетического аппарата.

Отличие индуктивно-резонансного и экситонного механизмов возбуждения.

Механизм передачи энергии поглощенного кванта света в реакционный центр.

За какое время и как происходит разделение зарядов в реакционном центре.

Что называется электронно-конформационным взаимодействием.

Каким образом происходит сопряжение окислительно-восстановительных реакций с трансмембранным переносом протона?

Что называется фотохимическим и нефотохимическим тушением возбужденных состояний.
Фотохим тушение происходит при фотосинтезе


Механизм фотоингибирования.

К каким последствиям может привести ингибирование фотосинтетического транспорта электронов при интенсивном облучении растения?

Изобразить спектр флуоресценции произвольного вещества при температуре 300К и
10К. Объясните различия.


Чему равна эффективность миграции энергии, если расстояние между донором и акцептором равно радиусу Фёрстера для данной пары донор-акцептор?

Как изменится квантовый выход флуоресценции хлорофилла в составе ССК фотосистемы 2, если перенос по ЭТЦ электронов нарушен диуроном?

Механизм нефотохимического тушения флуоресценции. Роль каротиоидов.
Фоторегуляторные и фотодеструктивные процессы

Что называется спектром действия?

Опишите механизмы первичных фотореакций.

Какие изменения биополимеров может вызвать УФ-излучение?

Что такое фотосенсибилизированные реакции?
Структура и функционирование биологических мембран

Активные формы кислорода. – соединения кислорода с высокой реакционной способностью, окисляющие практически все классы биомолекул – белки, липиды, нуклеиновые кислоты и углеводы.
Большинство АФК – продукты неполного (одно-, двух- или трёхэлектронного) восстановления молекулярного кислорода.
Супероксид анион, O
2
•−
Пероксид водорода, Н
2
О
2
Гидроксил, ОН
Гипобромная кислота, HOBr
Гидропероксил, НО
2

Гипохлорная кислота, HOCl
Озон О
3


Назовите механизмы генерации активных форм кислорода в организме.
Митоходриальное дыхание, Электронно транспортная цепь фотосинтеза, Ферментативное образование, под действием ионизирующего излучение.

Какие реакции в организме могут протекать с участием активных форм кислорода?
1.
АФК образуются в результате естественного метаболизма клеток фагоцитарного звена иммунной системы
2.
АФК являются побочным продуктом митохондриального дыхания
3.
Регуляция синтеза медиаторов липидной природы: простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов
4.
Окислительное разрушение ксенобиотиков, деструкция собственных поврежденных или аномальных клеток
5.
В качестве сигнальных молекул для регуляция роста, пролиферации и дифференцировки клеток
6.
Участие в обновлении и модификации клеточных мембран
7.
Регуляция апоптоза
8.
Побочный продукт при окислении гемового железа и образовании метгемоглобина

Какова роль ферментов, антиоксидантов и тушителей в защите от активных форм
кислорода
1. Реакция АФК с антиоксидантами, например, аскорбиновой кислотой, флавоноидами, восстановленным глутатионом, токоферолами, витаминами группы В, каротиноидами, полифенолами, в результате чего образуются либо стабильные неактивные продукты, или они превращают радикал в молекулярный продукт, а сами при этом превращаются в слабый радикал, не способный участвовать в продолжении цепной реакции
2.
Восстановление гидропероксидов при участии селензависимой глутатионпероксидазой и селеннезависимой глутатионтраснферазой
3.
Связывание и удаление из сферы реакции переходных металлов (Fe2+, Cu2+ и других) хелаторами различной природы, например, флавоноидами, имидазолсодержащими дипептидами (карнозин, ансерин), белками - трансферрином, церулоплазмином, металлотионеинами

Основные структуры биологических мембран.
Липидные слои, бислои, состоящие из липидов трёх классов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерола, и интегральных белков.
Перечислите свойства биологической мембраны.
1. эндоцитоз/экзоцитоз
2.клеточная адгезия: миелин; аксон - Шванновская клетка
3. межклеточные взаимодействии
4. синтез АТФ
7. Ионный канал и ПД
8. движение бактерий


Что такое амфифильные молекулы?
молеклы обладающие одновременно лиофильными (в частности, гидрофильными) и лиофобными
(гидрофобными) свойствами.

Перечислите свойства липидного бислоя.
1. поддержание формы клетки
2. поддержание белков в ориентации способствующей их оптимальной активности
3. распознавание агентов
4. вязкость
5. выведение ( освобождение) от старых клеток

Чем обусловлена асимметрия липидного бислоя и плазматической мембраны.
Разные липиды на внешней и внутренней мембранах. + чтобы белки «чувствовали» свое окружение.

За счет чего формируется поверхностное натяжение липидного бислоя?
За счет разнозаряженных молекул , электростатического взаимодействия (-латеральные – в монослое мембраны, -транслатеральные - в разных монослоях мембраны, -межмембранные - разные монослои разных мембран) , белок-липидные взаимодействия

Биологическое значение фазового перехода мембраны.
Разупорядочивание молекулы, уменьшает длину жирной кислоты, отодвигает ее и увеличивает свободный объем липида, образуя «кинк».

Чем обусловлена механическая стабильность липидного бислоя (подвижность молекул,
латеральная диффузия).
Вращением молекул вокруг своей оси, литеральной диффузией (движение вдоль мембраны) и флип- флоп переходами (сверху вниз)

Дайте определение понятию поверхностный заряд на мембране.
Поверхностный заряд создается полярными головками фосфолипидов, гликопротеидами, гликолипидами. За счет этих веществ поверхность БМ заряжена отрицательно.. Он способствует стабильности мембранных структур, а также связыванию ионов, находящихся в межклеточной среде.

Дайте определение понятию трансмембранный потенциал. разность электрических потенциалов между внешней и внутенней частью мембраны

Проницаемость биологической мембраны

Первый и второй закон Фика; облегченная диффузия.
1ый
2ой облегченная диффузия вещества идет по градиенту его концентрации, которая осуществляется с помощью специальных белков-переносчиков.

Устройства потенциалзависимых каналов (натриевый, кальциевый, калиевый каналы).
Схема работы Na,K-АТРазы.
Ионные каналы- это интегральные белки, образующие в мембране регулирующую пору для обмена клетки с окружающей средой. Они могут быть потенциал зависимыt (по градиенту) и леганд зависимые.
Устройство: 1. Селективный фильтр (выделяет ион без H2O) 2. Пора 3. Воротный механизм. 4. Сенсор потенциала. НО! К – канал не может сам «выключаться», поэтому его блокикуют токсины (как пробки)
В зависимости от концентрации ионов клетку идут: K из клетки: Na, Ca
Na, Ca-
АТФаза – фермент, который переносит ионы К+ внутрь клетки, в то время как ионы Na+ выбрасываются во внешнюю среду. Принцип: фермент присоединяет с внутренней стороны мембраны три ионы Na+ , которые изменяют конформацию активного центра АТФ-азы. После этого фермент способен гидролизовать одну молекулу АТФ. Выделившаяся после гидролиза энергия расходуется на изменение конформации переносчика, благодаря чему три иона Na+ и ион PO43−(фосфат) оказываются на внешней стороне мембраны. Здесь ионы Na+ отщепляются, а PO43− замещается на два иона К+.
После этого фермент возвращается в исходную конформацию, и ионы К+ оказываются на внутренней стороне мембраны. Здесь ионы К+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе.

Критерии активного транспорта.

Актвный транспорт это перенос вещества через клеточную или внутриклеточную мембрану
(трансмембранный А.т.) или через слой клеток (трансцеллюлярный А.т.), протекающий против градиента концентрации из области низкой концентрации в область высокой, т. е. с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев, но не всегда, источником энергии служит энергия макроэргических связей АТФ.

Что такое диффузный потенциал.
Разность потенциалов на границе совприкосновения двух электролитов.

Что такое активность, подвижность ионов?

Как влияет подвижность ионов на установление потенциала в системе связанных объемов,
заполненных одинаковыми электролитами с разной концентрацией.
Потенциал действия и возбудимость

Назовите фазы потенциала действия у животной и растительной клетки.
1. Предспайк — процесс медленной деполяризации мембраны до критического уровня деполяризации
(местное возбуждение, локальный ответ).
2. Пиковый потенциал, или спайк, состоящий из восходящей части (деполяризация мембраны) и нисходящей части (реполяризация мембраны).
3. Отрицательный следовой потенциал — от критического уровня деполяризации до исходного уровня поляризации мембраны (следовая деполяризация).
4. Положительный следовой потенциал — увеличение мембранного потенциала и постепенное возвращение его к исходной величине (следовая гиперполяризация).
У растительной клетки отсутствуют следовые стадии.

Дайте определение локального потенциала.
Это потнциал, образующийся за счет люкальных токов, которыеобразуются и внутри аксона, и на наружной его поверхности и приводятк повышению потенциала внутренней поверхности невозбужденного участка мембраныи и к понижению наружного потенциала невозбужденного участка мембраны, оказавшегося по соседству с возбужденной зоной. Отрицательный потенциал покоя повышается выше порогового значения. Дальше повышение происходит за счет потока ионов через мембрану. Происходит деполяризация мембраны, развивается потенциал действия. И возбуждение передается дальше на покоящиеся участки мембраны.

Дайте определение потенциала действия.
Это волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки в виде кратковременного изменения мембранного потенциала на небольшом участке возбудимой клетки (нейрона или кардиомиоцита), в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны, в то время, как в покое она заряжена положительно. Потенциал действия является физиологической основой нервного импульса.

Дайте определение следовой поляризации и гиперполяризации.

Отрицательный следовой потенциал — от критического уровня деполяризации до исходного уровня поляризации мембраны (следовая деполяризация).
Положительный следовой потенциал — увеличение мембранного потенциала и постепенное возвращение его к исходной величине (следовая гиперполяризация).

Эквивалентная электрическая схема мембраны.

Сформулируйте (запишите) кабельное уравнение.
Прохождение тока в дендритных деревьях описывается линейным одномерным пассивным кабельным уравнением (дифференциальное уравнение в частных производных)

Уравнение Нернста.
уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно- восстановительных пар.
,
— электродный потенциал,
— стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;
— универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);
— абсолютная температура;
— постоянная Фарадея, равная 96485,35 Кл·моль
−1
;
— число молей электронов, участвующих в процессе; и
— активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.

Как определить сопротивление и ёмкость мембраны.
по закону Ома

перейти в каталог файлов


связь с админом