Гайхамшигтай, нууцлаг цахилгаан могой загас. Цахилгаан химийн протоны градиент Цахилгаан химийн градиент нэмэгдэх нь үр дүнд хүргэнэ
Динитрофенол зэрэг салангид бодисууд нь H-ийг мембранаар нэвчиж, цахилгаан химийн протоны градиентийг ихээхэн бууруулдаг. Олигомицин Rc-ээр дамжин протоны урсгалыг тусгайлан блоклодог
| Цагаан будаа. 7-53. Ургамал ба цианобактерид NADPH ба ATP) үүсэх фотосинтезийн үед электродууд дамжин өнгөрөх редокс потенциалын өөрчлөлт. Фотосистем II нь нил ягаан бактерийн урвалын төвтэй маш төстэй (Зураг 7-50-г үзнэ үү) нь хувьслын хувьд холбоотой байдаг. I Photosystem нь эдгээр хоёр системээс ялгаатай нь өөр нэг бүлэг прокариотууд болох ногоон бактерийн фотосистемтэй хувьслын холбоотой гэж үздэг. Фотосистем I-д өдөөгдсөн хлорофилийн электронууд төмөр хүхрийн нягт холбоотой хэд хэдэн төвөөр дамжин өнгөрдөг. Хоёр цуврал холбогдсон фотосистем нь NADPH үүсэх замаар уснаас NADP руу электронуудын нийт урсгалыг хангадаг. Нэмж дурдахад, ATP нь II фотосистемийг I фотосистемтэй холбосон электрон зөөвөрлөх гинжээр үүсгэгддэг цахилгаан химийн протоны градиентийн энергийн улмаас ATP синтетазын тусламжтайгаар (зураг дээр ороогүй) үүсдэг. ATP үүсэх энэхүү Z схем гэж нэрлэгддэг. цагаан будаанд үзүүлсэн циклийн схемээс ялгаатай нь цикл бус фосфоржилт. 7-54 (мөн Зураг 7-52-ыг үзнэ үү). |
Динитрофенол гэх мэт салгагч бодисыг эсэд нэмэхэд электрон дамжуулалтын хурд нэмэгдэхийн хэрээр митохондри дахь хүчилтөрөгчийн шингээлт ихээхэн нэмэгддэг. Энэ хурдатгал нь амьсгалын замын хяналттай холбоотой юм. Энэхүү хяналтыг цахилгаан химийн протоны градиентийн электрон тээвэрлэлтэд шууд дарангуйлах нөлөөнд үндэслэсэн гэж үздэг. Холбогч байгаа үед цахилгаан химийн градиент алга болох үед хяналтгүй электрон дамжуулалт нь өгөгдсөн субстраттай байж болох хамгийн дээд хурдад хүрдэг. Эсрэгээрээ протоны градиент нэмэгдэх нь электрон тээвэрлэлтийг удаашруулж, үйл явц удааширдаг. Түүгээр ч барахгүй туршилтын явцад дотоод мембран дээр ер бусын өндөр цахилгаан химийн градиент зохиомлоор үүсгэгдсэн тохиолдолд электронуудын хэвийн тээвэрлэлт бүрмөсөн зогсох бөгөөд амьсгалын замын гинжин хэлхээний зарим хэсэгт электронуудын урвуу урсгалыг илрүүлэх боломжтой болно. протоныг шахах энерги , электронуудын тээвэрлэлттэй хослуулан, мөн электроныг өөрөө зөөвөрлөхөд, эсвэл өөрөөр хэлбэл, цахилгаан химийн протоны градиентийн хэмжээ нь электрон дамжуулалтын хурд ба чиглэлд хоёуланд нь зарчмын хувьд нөлөөлдөг. ATP синтетазын үйл ажиллагааны чиглэл (9.2.3-р хэсэг).
Амьсгалын гинжин хэлхээний дагуу электрон дамжуулах үед ялгарах энерги нь дотоод митохондрийн мембран дээр цахилгаан химийн протоны градиент хэлбэрээр хадгалагддаг.
pP (ArP) градиент нь P ионуудыг матриц руу буцааж, OP ионуудыг матрицаас гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь матрицад ямар нэгэн эерэг цэнэг татагддаг мембраны потенциал (AU) нөлөөг сайжруулдаг. цэнэг нь түүнээс гарч ирдэг. Эдгээр хоёр хүчний нэгдсэн үйл ажиллагааны үр дүнд цахилгаан химийн протоны градиент үүсдэг (Зураг 7-19).
Бараг бүх бактери, түүний дотор хатуу анаэробууд мембран дээрээ протон-хөдөлгөөний хүчийг хадгалж байдаг. Цахилгаан химийн протоны градиентийн энерги нь бактерийн туг эргүүлэхэд ашиглагддаг бөгөөд энэ нь эсийг хөдөлгөх боломжийг олгодог (12.5.4-р хэсэг).
Цахилгаан химийн протоны градиентийн энерги нь ATP-ийн нийлэгжилт, метаболит ба органик бус ионуудыг матриц руу зөөвөрлөхөд ашиглагддаг.
Зураг дээр. 7-34 нь амьсгалын замын гинжин хэлхээний янз бүрийн байрлал дахь исэлдэлтийн потенциалын түвшинг харуулж байна. Амьсгалын замын гурван том цогцолбор тус бүрд огцом уналт үүсдэг. Аливаа хоёр электрон тээвэрлэгчийн потенциалын зөрүү нь электрон нэг тээвэрлэгчээс нөгөөд шилжих үед ялгарах энергитэй шууд пропорциональ байна (Зураг 7-34). Цогцолбор бүр нь энерги хувиргах төхөөрөмжийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ чөлөөт энергийг протоныг мембранаар зөөвөрлөхөд электронууд хэлхээгээр дамжих үед цахилгаан химийн протоны градиент үүсдэг. Амьсгалын замын тусгаарлагдсан гинжин хэлхээний цогцолборыг липосомд тусад нь оруулах замаар эрчим хүчний энэхүү хувирлыг шууд харуулж болно (Зураг 7-25-ыг үз). Тохиромжтой электрон донор ба хүлээн авагч байгаа тохиолдолд ийм цогцолбор нь электронуудыг зөөвөрлөх бөгөөд үүний үр дүнд протоныг липосомын мембранаар шахах болно.
Амьсгалын ферментийн цогцолборууд нь матрицаас протоныг шахахтай хамт энерги ялгарах электронуудын тээвэрлэлтийг хослуулдаг. Энэ тохиолдолд үүссэн цахилгаан химийн протоны градиент нь өөр нэг трансмембран уургийн цогцолбор болох ATP синтетазаар ATP-ийн нийлэгжилтэнд эрчим хүчийг өгдөг бөгөөд үүгээр дамжуулан протонууд матриц руу буцаж ирдэг. ATP синтетаза нь матриц руу чиглэсэн протоны урсгалын энергийг ихэвчлэн ATP фосфатын бондын энерги болгон хувиргадаг, харин электрохимийн протоны градиент буурснаар ATP гидролизийн энергийг ашиглах чадвартай байдаг. протонуудыг матрицаас гаргах. Химиосмотик механизм нь митохондри ба хлоропласт ба бактерийн аль алинд нь онцлог шинж чанартай байдаг нь бүх эсэд онцгой ач холбогдолтой болохыг харуулж байна.
Өндөр энергитэй электронууд амьсгалын замын гинжээр дамжин өнгөрөхөд протонууд нь матрицаас эрчим хүч хадгалах гурван бүс тус бүрээс гадагшилдаг. Үүний үр дүнд дотоод мембраны хоёр талын хооронд электрохимийн протоны градиент үүсч, түүний үйл ажиллагааны дор протонууд нь ADP-ээс ATP-ийг нийлэгжүүлэхэд протоны гүйдлийн энергийг ашигладаг трансмембран ферментийн цогцолбор болох ATP синтетазаар дамжуулан матриц руу буцаж ирдэг. болон П.
| Цагаан будаа. 9-36. Бактерийн сийвэнгийн мембран дээр үүссэн протон-хөдөлгөөний хүч нь шим тэжээлийг эс рүү шилжүүлэх, натрийг гадагшлуулахыг баталгаажуулдаг. Хүчилтөрөгч (A) байгаа тохиолдолд аэробик бактерийн амьсгалын замын гинжин хэлхээ нь цахилгаан химийн протоны градиентийг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг ATP синтетаза нь ATP нийлэгжүүлэхэд ашигладаг. Агааргүй нөхцөлд (B) ижил бактери нь гликолизийн үр дүнд ATP-ийг олж авдаг. Энэхүү ATP-ийн нэг хэсэг нь ATP синтетазын нөлөөн дор гидролиз болсноор тээвэрлэлтийн процессыг явуулдаг мембраны протон-хөдөлгөөний хүч үүсдэг. (Текстэнд дурдсанчлан электрон тээвэрлэх гинж нь протонуудыг шахдаг бактери байдаг бөгөөд агааргүй нөхцөлд энэ тохиолдолд эцсийн электрон хүлээн авагч нь хүчилтөрөгч биш, харин бусад молекулууд юм.) |
Цахилгаан химийн протоны градиент нь милливольтоор (мВ) хэмжигдэх протоны шахах хүчийг үүсгэдэг. 1 рН нэгж дэх pP (ApH) градиент нь 60 мВ орчим мембраны потенциалтай тэнцэх тул протоныг хөдөлгөх хүч нь L - 60 (ApH) -тай тэнцүү байх болно. Ердийн эсийн хувьд амьсгалын митохондрийн дотоод мембран дээрх энэ хүч нь ойролцоогоор 220 мВ бөгөөд 160 мВ-ын мембраны потенциал ба рН градиентээс бүрддэг. -] рН нэгжтэй ойролцоо байна.
ATP-ийн нийлэгжилтийн дагуу цахилгаан химийн градиентийн энергийн улмаас явагддаг цорын ганц процесс биш юм. Нимбэгийн хүчлийн мөчлөг болон бусад бодисын солилцооны урвалд оролцдог ферментүүд байрладаг матрицад янз бүрийн субстратын өндөр концентрацийг хадгалах шаардлагатай байдаг, ялангуяа ATP синтетазын хувьд ADP ба фосфат шаардлагатай байдаг. Тиймээс дотоод мембранаар янз бүрийн цэнэг агуулсан субстратуудыг тээвэрлэх шаардлагатай. Энэ нь мембранд суурилуулсан янз бүрийн зөөвөрлөгч уургийн тусламжтайгаар хийгддэг (6.4.4-р хэсгийг үзнэ үү). тэдгээрийн ихэнх нь тодорхой молекулуудыг цахилгаан химийн градиентынхаа эсрэг идэвхтэй шахдаг, өөрөөр хэлбэл эрчим хүчний зарцуулалт шаарддаг процессыг гүйцэтгэдэг. Ихэнх метаболитуудын хувьд энэ энергийн эх үүсвэр нь бусад зарим молекулуудын цахилгаан химийн градиентийн дагуу шилжих хөдөлгөөн юм (6.4.9-ийг үзнэ үү). Жишээлбэл, ADP-ATP антипорт систем нь ADP-ийн тээвэрлэлтэд оролцдог бөгөөд ADP молекул бүр матриц руу шилжих үед түүний цахилгаан химийн градиентийн дагуу нэг ATP молекул гарч ирдэг. Үүний зэрэгцээ симпорт систем нь фосфатын митохондри руу шилжих шилжилтийг P-ийн урсгал руу чиглүүлж, протонууд градиентийн дагуу матриц руу орж, нэгэн зэрэг фосфатын араас хөдөлдөг. Үүнтэй адилаар матриц болон пируват руу шилждэг (Зураг 7-21). Электрохимийн протоны градиентийн энерги нь Ca ионыг матриц руу шилжүүлэхэд ашиглагддаг бөгөөд энэ нь митохондрийн зарим ферментийн үйл ажиллагааг зохицуулах, эдгээр ионуудыг митохондриар шингээж цитозолоос зайлуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бололтой. , сүүлийн үеийн Ca агууламж аюултай өндөр болох үед (12.3.7-г үзнэ үү).
ATP синтетазын үйлдэл нь буцах боломжтой бөгөөд энэ нь дотоод митохондрийн мембранаар протоныг шахахад ATP гидролизийн энерги, ATP-ийн нийлэгжилтэд цахилгаан химийн градиентийн дагуух протоны урсгалын энергийг хоёуланг нь ашиглах чадвартай (Зураг 7-26). ). Тиймээс ATP синтетаза нь цахилгаан химийн протоны градиент ба химийн бондын энергийг харилцан хувиргадаг урвуу коньюгацийн систем юм. Түүний үйл ажиллагааны зохицуулалт нь протоны градиентийн эгц байдал ба ATP-ийн гидролизийн AG-ийн орон нутгийн утга хоорондын харьцаанаас хамаарна.
Бид өмнө нь ATP гидролизийн чөлөөт энерги нь ATP, ADP болон Pi гэсэн гурван урвалын агууламжаас хамаардаг болохыг харуулсан (7-22-р зургийг үз). ATP-ийн синтезийн AG нь хасахтай ижил утгатай байна. Мембранаар дамжин протонуудын хөдөлгөөний чөлөөт энерги нь аль нэг моль хөдөлгөөний хувьд AV ба (2) AG потенциалын зөрүүтэй бүсүүдийн хооронд аль нэг ионы нэг моль шилжихэд (1) AG-ийн нийлбэртэй тэнцүү байна. өөр өөр концентрацитай мужуудын хоорондох молекулууд. Протон-хөдөлгөөний хүчний тэгшитгэлийг сек-д өгсөн. 7.1.7, ижил бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэгтгэсэн боловч зөвхөн концентрацийн зөрүү нь мембраны потенциалын эквивалент өсөлтөөр солигддог тул протоны цахилгаан химийн потенциалын илэрхийлэл гарна. Тиймээс протоны хөдөлгөөн ба протон-хөдөлгөөний хүч нь ижил потенциалыг харгалзан үздэг бөгөөд эхний тохиолдолд үүнийг килокалориор, хоёрдугаарт милливольтоор хэмждэг. Нэг нэгжээс нөгөөд шилжих коэффициент нь Фарадей тоо юм. Тиймээс AGh = -0.023 (протоны хөдөлгөгч хүч), AGh + нь моль тутамд килокалориор (ккал / моль), протоны хөдөлгөгч хүчийг милливольтоор (мВ) илэрхийлнэ. Хэрэв цахилгаан химийн протоны градиент 220 мВ бол AGh = 5.06
Хэрэв ATP синтетаза нь матрицаас P-ийг ихэвчлэн зөөвөрлөхгүй бол дотоод митохондрийн мембранд байрлах амьсгалын замын гинж нь хэвийн нөхцөлд протонуудыг энэ мембранаар дамжуулж, улмаар ATP-ийн нийлэгжилтэнд эрчим хүч өгдөг цахилгаан химийн протоны градиентийг үүсгэдэг. Тодорхой нөхцөлд амьсгалын гинжин хэлхээний протоныг матрицаас шахах чадварыг туршилтаар харуулах боломжтой. Жишээлбэл, тусгаарлагдсан митохондрийн суспензийг исэлдүүлэхэд тохиромжтой субстратаар хангаж, ATP синтетазаар дамжуулан протоны урсгалыг хааж болно. Агааргүй нөхцөлд ийм эмэнд хүчилтөрөгч бага зэрэг нэмэгдэх нь амьсгалын замын үйл ажиллагааг тасалдуулахад хүргэдэг. Энэ нь нэгээс хоёр секунд үргэлжлэх болно - бүх хүчилтөрөгч дуусах хүртэл Амьсгалын ийм тэсрэлттэй үед мэдрэмтгий rP электродыг ашиглан митохондроос P ионыг гадагшлуулсны үр дүнд орчны гэнэтийн хүчиллэгжилтийг бүртгэх боломжтой. матриц.
| Цагаан будаа. 7-36. 2,4-динитрофенол (DNP)-ийн оролцоотойгоор протоныг дотоод митохондрийн мембранаар дамжуулах DNP-ийн цэнэглэгдсэн (протонжуулсан) хэлбэр нь чөлөөтэй байж болно. |
Тейко Абэ
Цахилгаан химийн градиент алдагдах нь дулаан үүсэхэд хэрхэн хүргэдэг вэ?
Миний ойлгож байгаагаар протон ба ATP синтазын урсгалыг салгах нь митохондрийн гадна болон дотоод мембраны хооронд протоныг тойрч гарах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр протонууд матриц руу явах замдаа ATP синтазаар дамжих шаардлагагүй болно. Энэ нь цахилгаан химийн градиент алдагдахад хүргэж байгааг би харж байна. Гэхдээ яагаад дулаан үүсдэг вэ?
АлисД ♦
Батерей нь богино холболттой байгаатай ижил шалтгаанаар :) Нэг зарчим, ижил нөлөө.
Хариултууд
Сатвик Пасани
ALiceD-ийн тайлбар бүрэн үнэн юм. (Хэдийгээр бодит амьдрал дээр богино залгааны утсанд хязгаарлагдмал эсэргүүцэл байдаг тул богино холболт нь туйлын ховор тохиолддог.)
Та үүнийг хоёр янзаар ойлгож болно.
Зөн совингоор ойлгомжтой салгах нь устөрөгчийн ионуудыг ямар ч ажилгүйгээр цахилгаан химийн градиентийн чиглэлд мембранаар дамжуулах сувгийг хангадаг. Тиймээс потенциалын зөрүүг давснаар хүлээн авсан энерги нь кинетик энерги болж хувирсан гэж үзэж болно, өөрөөр хэлбэл устөрөгчийн ионууд потенциалын зөрүүгээр хурдасдаг бөгөөд энэ нь хурдыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд ингэснээр илүү өндөр хурдтай хөдөлдөг. сүүлийн тасалгааны дундаж. Энэ нь эргэн тойрон дахь молекулуудтай мөргөлдөх (мөн илүү эрч хүчтэй) үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь тэдний кинетик энергийг бага зэрэг нэмэгдүүлж, эцэст нь дундаж кинетик энергийг нэмэгдүүлэх бөгөөд үүний хэмжүүрийг температур гэж нэрлэдэг. Хэрэв энэ нь холбогдсон байсан бол устөрөгчийн ионууд кинетик энергийг хүлээн авахгүй, учир нь боломжит зөрүүг гатлах замаар хүлээн авсан энерги нь ATP синтазын механизмд ажиллахад ашиглагдах болно.
Шударгаар хэлэхэд ашиглахтай холбоотой химийн термодинамикийн тусламжтайгаар та үүнийг харуулж чадна Δ G " үүрэг =" танилцуулга "хэв маяг =" байрлал: харьцангуй; "> Δ Г Δ G " үүрэг =" танилцуулга "хэв маяг =" байрлал: харьцангуй; "> Δ G "role =" танилцуулга "хэв маяг =" байрлал: харьцангуй; "> Δ Δ G " үүрэг =" танилцуулга "хэв маяг =" байрлал: харьцангуй; "> gфункцууд, μ "role =" танилцуулга "хэв маяг =" байрлал: харьцангуй; "> μ μ "role =" танилцуулга "хэв маяг =" байрлал: харьцангуй; "> μ "role =" танилцуулга "хэв маяг =" байрлал: харьцангуй; "> μфункцууд болон зарим холбогдох термодинамик хувьсагчууд. Хэрэв та энэ тайлбарыг авахыг хүсч байвал надад мэдэгдээрэй (хэдийгээр би термодинамикийн математик талтай холбоо тасрах эрсдэлтэй ч гэсэн)
Жич: - Хэдийгээр термодинамикийн тайлбарт концентрацийн градиент бүдэгрэхээс болж температурын өсөлтийг мөн харгалзан үздэг ч өмнөх загвараар тайлбарлахад хэцүү байдаг. Концентрацийн градиентийг саармагжуулах нь нэгж эзэлхүүн дэх мөргөлдөөний тоог (мөн цаг хугацаа) өөрчилдөг тул ажиглагдсан температурын өөрчлөлтөд хувь нэмэр оруулдаг тул та үүнийг бодож болно.
WYSIWYG ♦
Таны тайлбарласан механизм маш сайн +1
Тейко Абэ
Хариу өгсөнд баярлалаа. Одоо би зөн совингийн арга барилдаа сэтгэл хангалуун байна. Энэ үед би нарийн математикийн тайлбарыг бүрэн ойлгож чадах эсэхээ мэдэхгүй байна, би эхлээд бага зэрэг унших хэрэгтэй юм шиг санагдаж байна.
Цахилгаан химийн градиент, эсвэл цахилгаан химийн потенциалын градиент- мембранаар дамжин ионуудын хөдөлгөөний чиглэлийг тодорхойлдог концентрацийн градиент ба мембраны потенциалын багц. Энэ нь химийн градиент (концентрацийн градиент) эсвэл мембраны хоёр тал дахь ууссан бодисын концентрацийн зөрүү, цахилгаан градиент (мембраны потенциал) эсвэл мембраны эсрэг талд байрлах цэнэгийн зөрүү гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ. мембран. Градиент нь нэвчих мембраны эсрэг талын ионуудын тэгш бус концентрациас болж үүсдэг. Ионууд нь энгийн тархалтаар илүү их концентрацитай газраас бага концентраци руу мембранаар дамждаг. Мөн ионууд нь мембран дээр цахилгаан потенциал (мембран потенциал) үүсгэдэг цахилгаан цэнэгийг авч явдаг. Хэрэв мембраны хоёр тал дээр цэнэгийн жигд бус хуваарилалт байгаа бол цахилгаан потенциалын зөрүү нь хоёр талын цэнэгийг тэнцвэржүүлэх хүртэл ионы тархалтад хүргэдэг хүчийг үүсгэдэг.
Коллежийн YouTube
1 / 3
✪ Мембраны боломжууд - 1-р хэсэг
✪ Да клубт - Мембран ба тээвэрлэлт: Биологийн ослын курс №5
✪ Мэдрэлийн синапс (химийн) | Хүний анатоми ба физиологи | Эрүүл мэнд, анагаах ухаан | Хан академи
Хадмал орчуулга
Би жижиг тор зурах болно. Энэ нь ердийн эс байх бөгөөд энэ нь калигаар дүүргэгдсэн байдаг. Эсүүд үүнийг өөртөө хуримтлуулах дуртай гэдгийг бид мэднэ. Маш их кали. Түүний концентрацийг литр тутамд 150 миллимоль орчим байлга. Маш их кали. Хаалт нь төвлөрлийг илэрхийлдэг тул хаалтанд оруулъя. Мөн гадна талд бага зэрэг кали байдаг. Энд концентраци нь литр тутамд ойролцоогоор 5 миллимол байх болно. Би концентрацийн градиентийг хэрхэн тохируулахыг танд үзүүлэх болно. Энэ нь өөрөө тохиолддоггүй. Энэ нь маш их эрчим хүч шаарддаг. Хоёр калийн ионыг шахаж, нэгэн зэрэг гурван натрийн ион эсээс гардаг. Калийн ионууд эхлээд ийм байдлаар орж ирдэг. Одоо тэд дотогшоо орчихоод өөрсдөө тэндээ баригдах болов уу? Мэдээж үгүй. Тэд сөрөг цэнэгтэй анион, жижиг молекул эсвэл атомыг олж, тэдгээрийн ойролцоо байрладаг. Тиймээс цэвэр цэнэг нь төвийг сахисан болно. Катион бүр өөрийн гэсэн анионтой. Ихэнхдээ эдгээр анионууд нь сөрөг тал гинжтэй уураг, зарим төрлийн бүтэц юм. Энэ нь хлорид эсвэл жишээлбэл, фосфат байж болно. Юу ч. Эдгээр анионуудын аль нэг нь ажиллах болно. Би өөр хэдэн анионуудыг дүрслэх болно. Тэгэхээр, эсэд дөнгөж орж ирсэн хоёр калийн ион энд байгаа бөгөөд одоо бүх зүйл ийм харагдаж байна. Хэрэв бүх зүйл сайн, хөдөлгөөнгүй байвал тэд ийм харагдаж байна. Үнэнийг хэлэхэд, энд калийн ионуудтай ижил хэмжээтэй жижиг анионууд бас байдаг. Тор нь кали гадагш урсаж болох жижиг нүхтэй. Энэ нь хэрхэн харагдах, энд болж буй зүйлд хэрхэн нөлөөлөхийг харцгаая. Тиймээс бидэнд эдгээр жижиг сувгууд байна. Зөвхөн кали нь тэднээр дамжин өнгөрч болно. Энэ нь эдгээр сувгууд нь калийн хувьд маш өвөрмөц байдаг. Тэднээс өөр юу ч өнгөрч чадахгүй. Анион, уураг байхгүй. Калийн ионууд эдгээр сувгийг хайж байгаа бололтой: "Хөөх, ямар сонирхолтой! Энд маш их кали байна! Бид гадаа гарах ёстой." Мөн эдгээр бүх калийн ионууд зүгээр л эсээс гардаг. Гадуур явах. Үүний үр дүнд сонирхолтой зүйл тохиолддог. Тэдний ихэнх нь гадагшаа нүүсэн. Гэхдээ гадаа хэд хэдэн калийн ионууд байдаг. Энэ жижигхэн ион энд байгаа, онолын хувьд дотогшоо орж болно гэж би хэлсэн. Тэр хүсвэл энэ торонд орж болно. Гэхдээ үнэндээ та нийтдээ дотогшоо гэхээсээ илүү гадагш чиглэсэн хөдөлгөөнтэй байдаг. Одоо би энэ замыг устгаж байна, учир нь бид концентрацийн градиент байдгаас илүү их калийн ионууд гарч ирдэг гэдгийг санахыг хүсч байна. Энэ бол эхний алхам юм. Үүнийг бичье. Концентрацийн градиент нь калийг гадагшлуулахад хүргэдэг. Кали гадагшаа хөдөлж эхэлдэг. Торыг орхино. Тэгээд юу гэж? Алив, би гадаа явахдаа зурна. Энэ калийн ион одоо энд байна, энэ нь энд байна. Зөвхөн анионууд үлддэг. Кали гарсны дараа тэд үлдсэн. Мөн эдгээр анионууд сөрөг цэнэг үүсгэж эхэлдэг. Маш том сөрөг цэнэг. Зөвхөн цөөн тооны анионууд урагш хойш хөдөлж, сөрөг цэнэг үүсгэдэг. Мөн гаднах калийн ионууд энэ бүгдийг маш сонирхолтой гэж үздэг. Энд сөрөг цэнэг бий. Тэр тэнд байгаа тул тэд өөрсдөө эерэг цэнэгтэй тул түүнд татагддаг. Тэд сөрөг цэнэг рүү татагддаг. Тэд буцаж очихыг хүсч байна. Одоо боддоо. Та калийг гадагшаа түлхэх концентрацийн градиенттэй. Гэхдээ нөгөө талаасаа байгаа мембраны потенциал, - энэ тохиолдолд сөрөг - энэ нь кали нь анион үлдээсэнтэй холбоотой юм. Энэ боломж нь калийг буцаан авахыг өдөөдөг. Нэг хүч, концентраци нь калийн ионыг гадагш түлхэж, өөр нэг хүч, калигаар үүсгэгдсэн мембраны потенциал нь түүнийг дотогшоо буцаахад хүргэдэг. Бага зэрэг зай гарга. Одоо би танд сонирхолтой зүйлийг үзүүлэх болно. Хоёр муруйг байгуулъя. Би энэ слайд дээр юу ч алдахгүй байхыг хичээх болно. Би энд бүх зүйлийг зурах болно, дараа нь үүний жижиг хэсэг харагдах болно. Бид хоёр муруй үүсгэдэг. Тэдгээрийн нэг нь концентрацийн градиент, нөгөө нь мембраны потенциалын хувьд байх болно. Эдгээр нь гаднах калийн ионууд байх болно. Хэрэв та тэдгээрийг цаг хугацааны явцад дагаж мөрдвөл - энэ удаад - та дараахтай адил зүйлийг авах болно. Калийн ионууд тодорхой цэгт гарч, тэнцвэрт байдалд хүрэх хандлагатай байдаг. Энэ тэнхлэг дээр цаг хугацаатай ижил зүйлийг хийцгээе. Энэ нь бидний мембраны боломж байх болно. Бид тэг цагийн цэгээс эхэлж сөрөг үр дүнд хүрнэ. Сөрөг цэнэг улам ихсэх болно. Бид мембраны потенциалын тэг цэгээс эхэлдэг бөгөөд калийн ионууд гарч эхлэх үед дараахь зүйл тохиолддог. В ерөнхий тоймбүх зүйл маш төстэй, гэхдээ энэ нь өөрчлөлттэй зэрэгцэн тохиолддог концентрацийн градиент... Мөн энэ хоёр утга нь хоорондоо тэнцэх үед гарч буй калийн ионуудын тоо нь дотор нь орж ирж буй калийн ионуудын тоотой тэнцүү байх үед энэ нь ийм өндөрлөг юм. Мөн цэнэг нь хасах 92 милливольт болох нь харагдаж байна. Энэ үед калийн ионуудын нийт хөдөлгөөний хувьд бараг ялгаа байхгүй бол тэнцвэр ажиглагдаж байна. Энэ нь бүр өөрийн гэсэн нэртэй байдаг - "калийн тэнцвэрт боломж". Утга нь хасах 92-д хүрэхэд ионуудын төрлөөс хамаарч өөр өөр байдаг - калийн хувьд хасах 92-д хүрэх үед потенциалын тэнцвэр үүснэ. Калийн цэнэг хасах 92 гэдгийг бичье. Энэ нь эс зөвхөн нэг элементийг, жишээлбэл, калийн ионуудыг нэвчүүлэх чадвартай үед л тохиолддог. Гэсэн хэдий ч асуулт гарч ирж магадгүй юм. Та "За, түр хүлээнэ үү! Хэрэв калийн ионууд гадагшаа хөдөлдөг бол - энэ нь - энэ нь бид тодорхой цэгт бага концентрацитай байдаг, учир нь кали эндээс аль хэдийн орхигдсон бөгөөд энд калийн гадагш чиглэсэн хөдөлгөөнөөс болж илүү өндөр концентраци үүсдэг юм биш үү? Техникийн хувьд тийм. Энд, гадна талд, илүү их калийн ионууд байдаг. Мөн дууны хэмжээ ч өөрчлөгддөг тухай би дурдаагүй. Эндээс илүү өндөр концентрацийг олж авдаг. Мөн эсийн хувьд ч мөн адил. Энэ нь техникийн хувьд бага агууламжтай байдаг. Гэхдээ би үнэндээ үнэлэмжийг өөрчлөөгүй. Мөн шалтгаан нь дараах байдалтай байна. Эдгээр үнэт зүйлсийг хараарай, тэд эрвээхэй юм. Энэ бол асар их тоо, тийм ээ? 6.02-ыг 10-аас хасах 23 нь тийм ч бага тоо биш. Хэрэв та үүнийг 5-аар үржүүлбэл бид юу хийснийг хурдан тооцоолъё. 6 үржүүлгийн 5 нь 30. Энд миллимол байна. 10-20 мэнгэ. Энэ бол энгийн их хэмжээнийкалийн ионууд. Мөн сөрөг цэнэгийг бий болгохын тулд тэдгээрийн маш цөөхөн нь хэрэгтэй болно. Өөрөөр хэлбэл, ионуудын хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй өөрчлөлт нь 10-20 градустай харьцуулахад ач холбогдолгүй байх болно. Ийм учраас концентрацийн өөрчлөлтийг тооцдоггүй.
Тойм
Цахилгаан химийн потенциалыг цахилгаан аналитик химид, үйлдвэрт батерей, түлшний эс үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ бол эрчим хүчний хэмнэлттэй боломжит энергийн олон төрлийн сольж болох хэлбэрүүдийн нэг юм.
Биологийн процесст ионууд нь цахилгаан химийн градиентээр тодорхойлогддог диффуз эсвэл идэвхтэй тээвэрлэлтээр мембранаар дамждаг. Митохондри ба хлоропластуудад протоны градиентийг үүсгэхэд ашигладаг химиосмотик потенциалгэж бас нэрлэдэг протон- хөдөлгөгч хүч Δpэсвэл ΔμH +... Энэхүү боломжит энерги нь ATP-ийг нийлэгжүүлэх эсвэл фотофосфоризаци хийхэд ашиглагддаг. Митчелийн химиосмотик онолын дагуу протоныг хөдөлгөх хүч нь амьсгалын болон исэлдэлтийн фосфоржилтын хосолсон үйл явцын нийтлэг бүтээгдэхүүн юм. Энэ нь хоёр хүчин зүйлээс бүрдэнэ: химийн (эсвэл осмотик) - митохондрийн матриц ба мембран хоорондын зай дахь H + ионуудын концентрацийн зөрүү, цахилгаан - мембраны эсрэг талд байрлах цахилгаан цэнэгийн зөрүүгээс шалтгаална. РН-ийн нэгжээр хэмжигдэх H + ионы концентрацийн зөрүүг ΔpH гэж тэмдэглэнэ. Цахилгаан потенциалын зөрүүг Δψ тэмдгээр илэрхийлнэ. Тиймээс тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна.
Δ μ H + = Δ ψ + Δ p H (\ displaystyle \ Delta \ mu _ (H ^ (+)) = \ Delta \ psi + \ Delta pH) ,
Δ p H = p H A - p H B (\ displaystyle \ Delta pH = pH_ (A) -pH_ (B))
мембраны A (+) тал ба B (-) тал дээрх H + ионуудын концентрацийн зөрүү (химийн градиент).
Цахилгаан химийн градиент нь усан цахилгаан станцын далангаар урсах үед усны даралттай төстэй юм. Натри-калийн ATPase зэрэг мембран зөөвөрлөх уураг нь турбинтай адил бөгөөд усны боломжит энергийг физик болон химийн энергийн бусад хэлбэрт хувиргадаг ба мембранаар дамжин өнгөрөх ионууд нь далангийн ёроолд унасан устай адил юм. Үүнээс гадна, эрчим хүчийг далангаас дээш урсгалтай нуур руу ус шахахад ашиглаж болно. Үүний нэгэн адил, эсийн химийн энергийг цахилгаан химийн градиент үүсгэхэд ашиглаж болно.
Хими
"Цахилгаан химийн потенциал" гэсэн нэр томъёог ихэвчлэн химийн урвал явагдах үед, жишээлбэл, цахилгаан батерейнд электрон шилжүүлэх үед ашигладаг. Батерейнд ионуудын хөдөлгөөнөөс үүсэх цахилгаан химийн потенциал нь электродын урвалын энергийг тэнцвэржүүлдэг. Зайнаас гаргаж чадах хамгийн их хүчдэлийг тухайн урвалын стандарт цахилгаан химийн потенциал гэж нэрлэдэг. Өндөр энергитэй нэгдлүүдийн зэрэгцээ химийн энергийг биологийн мембран дээр хуримтлуулж болох бөгөөд энэ нь цэнэгтэй ионуудыг тусгаарлах давхаргын үүрэг гүйцэтгэдэг конденсатор шиг ажилладаг.
Биологийн ач холбогдол
Ионуудын хөдөлгөөнөөр дамжин мембраны цахилгаан потенциал үүсэх эсийн мембранмэдрэлийн дамжуулалт, булчингийн агшилт, гормоны шүүрэл, мэдрэхүйн хариу урвал зэрэг биологийн процессуудад хүргэдэг. Ердийн амьтны эсийн мембран нь -50 мВ-аас -70 мВ хүртэлх мембраны цахилгаан потенциалтай байдаг гэж үздэг.
Цахилгаан химийн градиентууд нь митохондри дахь исэлдэлтийн фосфоржилтын протоны градиентийг бий болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эсийн амьсгалын эцсийн шат бол электрон тээвэрлэх гинж юм. Митохондрийн дотоод мембранд (cristae) суурилагдсан дөрвөн цогцолбор нь электрон тээвэрлэх гинжийг бүрдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч зөвхөн I, III, IV цогцолборууд нь протоны насос ба протоныг матрицаас мембран хоорондын зай руу шахдаг. Нийтдээ арван протоныг олж авдаг бөгөөд тэдгээр нь матрицаас мембран хоорондын зай руу шилжиж, 200 мВ-аас дээш цахилгаан химийн потенциал үүсгэдэг. Энэ нь органик бус фосфатыг ADP молекулд хавсаргаж ATP нийлэгжүүлдэг ATP синтазаар дамжуулан протонуудын матриц руу буцах урсгалыг хөдөлгөдөг. Тиймээс протоны цахилгаан химийн градиент үүсэх нь митохондри дахь энергийн нийлэгжилтэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Электрон зөөвөрлөх гинжин хэлхээний ерөнхий тэгшитгэл дараах байдалтай байна.
NADH + 11 H + (матриц) + 1/2 O 2 ⟶ NAD + + 10 H + (IMS) + H 2 O (\ displaystyle NADH + 11H ^ (+) (матриц) +1/2 \ O_ (2) \ longrightarrow NAD ^ (+) + 10H ^ (+) (IMS) + H_ (2) O) .
Ургамал дахь фотосинтезийн электрон тээвэрлэх гинж нь электрон дамжуулалтын амьсгалын замын гинж шиг ажилладаг бөгөөд протонуудыг хлоропластын хөндийд (тилакоид хөндий) шахаж, үүссэн градиент нь ATP синтаза ферментээр дамжуулан ATP-ийн нийлэгжилтэнд ашиглагддаг. Протоны градиентийг ациклик эсвэл цикл фотофосфоржилтыг ашиглан үүсгэж болно. Цикл бус фотофосфоржилт, фотосистем II (PSII) болон цитохромын b6f цогцолборт оролцдог уургууд нь протоны градиент үүсгэх чадвартай байдаг. PSII-д шингэсэн дөрвөн фотон бүрийн хувьд стромоос люмен (тилакоид люмен) руу шахагдсан найман протон байдаг. Фотофосфоржилтын ерөнхий тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна.
2 H 2 O + 6 H + (строма) + 2 NADP + ⟶ O 2 + 8 H + (люмен) + 2 NADPH (\ displaystyle 2H_ (2) O + 6H ^ (+) (строма) + 2NADP ^ (+) ) \ longrightarrow O_ (2) + 8H ^ (+) (люмен) + 2NADPH) .
Бусад хэд хэдэн тээвэрлэгч ба ионы суваг нь протоны электрохимийн градиент үүсгэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдний нэг нь Ca 2+ ионоор идэвхжсэн TPK 3 - калийн ионы суваг юм. Энэ нь K + ионуудыг хөндийгөөс стром руу шилжүүлдэг бөгөөд энэ нь стромын дотор рН градиент (концентрацийн градиент) бий болгоход тусалдаг. Нөгөөтэйгүүр, цахилгаан саармагтай антипортер K + (KEA 3) нь K + ионыг люмен рүү, H + стром руу зөөвөрлөж, ионуудын тэнцвэрийг хадгалж, цахилгаан талбарыг алдагдуулахгүй.
Ионы градиент
Ионууд нь цэнэгтэй байдаг тул хөнгөвчлөх диффузоор дамжин мембранаар дамжиж чадахгүй. Ионыг мембранаар дамжуулах нь идэвхтэй эсвэл идэвхгүй тээвэрлэлтээр хоёр аргаар явагддаг. Ионы идэвхтэй тээвэрлэлтийн жишээ бол Na + -K + -ATPase-ийн ажил юм. Энэ нь ATP гидролизийн урвалыг ADP ба органик бус фосфат Fn-д хүргэдэг. Нэг ATP молекулын гидролизийн явцад энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь ферментийн конформацийг өөрчилдөг тул гурван Na + ионыг гадагш, хоёр К + ионыг эс рүү зөөвөрлөнө. Үүний үр дүнд эсийн агууламж илүү сөрөг цэнэгтэй болдог орчин, цахилгаан потенциал (EMF) V м ≈ -60 мВ үүснэ. Идэвхгүй тээвэрлэлтийн жишээ бол концентрацийн градиентийн дагуу ионы сувгуудаар (Na +, K +, Ca 2+ ба Cl - сувгууд) ионуудын гүйдэл, өндөр концентрацитай бүсээс доод хэсэг рүү шилжих явдал юм. Жишээлбэл, эсийн гадна Na + өндөр концентрацитай байдаг тул Na + ионууд натрийн ионы сувгаар эс рүү орох хандлагатай байдаг. Эсийн доторх цахилгаан потенциал сөрөг тул эерэг ионуудын урсгал нь мембраны деполяризаци үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд мембраны цахилгаан потенциалын утга тэг рүү ойртоно. Гэсэн хэдий ч химийн градиентийн хөдөлгөгч хүч нь цахилгаан потенциалаас их байх үед Na + ионууд концентрацийн градиентыг доошлуулсаар байх болно. Хоёр градиент (химийн болон цахилгаан) хоёулаа бие биенээ тэнцвэржүүлсний дараа (Na +-ийн V m нь +70 мВ орчим) хөдөлгөгч хүч (ΔG) тэг болж Na + ионуудын урсгал зогсох болно. Хөдөлгүүрийн хүчний тэгшитгэл нь дараах байдалтай байна.
Δ G = R T l n (C i n / C e x t) + Z F V m (\ displaystyle \ Delta G = RTln (C_ (in) / C_ (ext)) + ZFV_ (m)).
Протоны градиент
Протоны градиент нь олон төрлийн эсүүдэд эрчим хүч хадгалах нэг хэлбэр юм. Градиент нь ихэвчлэн ATP синтазыг ажиллуулах, тугны эргэлт эсвэл метаболитыг мембранаар тээвэрлэхэд ашиглагддаг. Энэ хэсэгт бактериорходопсины үйл ажиллагаа, цикл бус фотофосфоризаци, исэлдэлтийн фосфоржилт зэрэг эсүүдэд протоны градиентийг бий болгоход тусалдаг гурван процесст анхаарлаа хандуулах болно.
Бактериородопсин
Архейгаас олдсон бактериородопсин нь протоны насосоор дамжуулан протоны градиентийг үүсгэдэг. Протоны шахуурга нь H + ионуудын бага концентрацитай мембраны хажуугаас H + өндөр концентрацитай тал руу шилждэг протон зөөгч (родопсин) дээр суурилдаг. Бактериорходопсины протоны шахуурга нь 568 нм долгионы урттай фотонуудыг шингээх замаар идэвхждэг бөгөөд энэ нь торлог бүрхэвч дэх Шиффийн суурийг (SB) фотоизомержихэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь түүний шилжилтийг үүсгэдэг. транс-13 цагт cis- хэлбэр. Фотоизомержилт нь маш хурдан бөгөөд ердөө 200 фемтосекунд болдог. Үүний үр дүнд родопсин нь хэд хэдэн хурдан конформацийн өөрчлөлтөд ордог: Шиффийн суурь нь үлдэгдэлээс шилждэг. Asp85болон Asp212, H + ионыг үлдсэн хэсэгт шилжүүлэхэд хүргэдэг Asp85, энэ тохиолдолд M1 (мета-I) төлөв үүснэ. Дараа нь уураг нь үлдэгдлийг салгаснаар M2 төлөвт (мета-II) ордог Glu204-аас Glu194, энэ нь гадаад орчинд протоныг ялгаруулдаг. Энэ нөхцөл байдал харьцангуй удаан үргэлжилдэг. Шиффийн суурь нь үлдэгдэл дээр дахин протонжсон байна Asp85төлөвийг бүрдүүлэх N. Хоёр дахь протон нь үүсэлтэй байх нь чухал Asp96, учир нь түүний депротонжуулсан төлөв нь тогтворгүй бөгөөд цитоплазмаас гарсан протоноор хурдан нөхөн төлждөг (дахин протонжсон). Протонжуулалт Asp85болон Asp96 SB-ийн олон дахин изомержихэд хүргэж улмаар О төлөвийг үүсгэнэ.Мөн энэ тохиолдолд үлдэгдэл Asp85дээр протоноо ялгаруулдаг Glu204ба бактериородопсин буцаж амрана.
Фотофосфоризаци
PSII-ээс гарсны дараа багассан пластокинон PQH 2 нь цитохромын b6f цогцолбор руу шилждэг бөгөөд энэ нь PQH 2-оос хоёр электроныг пластоцианин y уураг руу хоёр тусдаа урвалаар дамжуулдаг. Энэ процесс нь ETC-ийн III цогцолборт тохиолддог Q-мөчлөгтэй төстэй юм. Эхний урвалын үед пластокинол PQH 2 нь люмен талаас цогцолбортой холбогдож, нэг электрон нь төмрийн хүхрийн төв (Fe-S) руу шилжиж, дараа нь цитохром f руу, сүүлийнх нь электроныг пластоцианин молекул руу шилжүүлдэг. Хоёрдахь электрон нь гемийн молекул b L, дараа нь гем b H руу, сүүлийнх нь электроныг хоёр дахь пластокиноны молекул PQ руу шилжүүлнэ. Хоёрдахь урвалд 2-р пластокинол молекул PQH 2 исэлдэж, электроныг өөр пластоцианин молекул руу шилжүүлж, PQ-ийг хагасаар багасгаж, PQH 2 болж, цогцолборыг орхино. Хоёр урвал хоёулаа нэг люменд дөрвөн протон дамждаг.
Исэлдэлтийн фосфоржилт
NADH + H + + UQ + 4 H + (матриц) ⟶ NAD + + UQH 2 + 4 H + (IMS) (\ displaystyle NADH + H ^ (+) + UQ + 4H ^ (+) (матриц) \ longrightarrow NAD ^ (+) + UQH_ (2) + 4H ^ (+) (IMS))
Тэмдэглэл (засварлах)
- Нельсон, Дэвид.Биохимийн Lehninger зарчмууд / Дэвид Нелсон, Майкл Кокс. - Нью Йорк: В.Х. Фриман, 2013. - P. 403. - ISBN 978-1-4292-3414-6.
- Нат, Сунил; Вилладсен, Жон (2015-03-01). "Исэлдүүлэгч фосфоржилтыг дахин авч үзсэн". Биотехнологи ба биоинженерчлэл [Англи]. 112 (3): 429-437. DOI: 10.1002 / бит.25492. ISSN 1097-0290.
- Колман Ж., Рем К.-Г.Харааны биохими. - М.: Мир, 2011 .-- S. 128-129. - 469 х. - 7000 хувь - ISBN 5-03-003304-1.
- Строев Е.А.Биологийн хими. - М .: Высшая школа, 1986 .-- P. 210 .-- 479 х.
- Ян, Хуанхэ; Жан, Гуохуй; Цүй, Жианмин (2015-01-01). "BK сувгууд: олон мэдрэгч, нэг идэвхжүүлэх хаалга". Мембран физиологи ба мембраны биофизик. 6 : 29. DOI: 10.3389 / fphys.2015.00029. PMC. PMID.
- Шатток, Майкл Ж.; Оттолиа, Микела; Берс, Дональд М.; Блаустейн, Мордехаи П.; Богуславский, Андрий; Боссуйт, Жюли; Бридж, Жон ХБ; Чен-Изу, Е; Клэнси, Коллин Э. (2015-03-15). "Зүрхэнд Na + / Ca2 + солилцоо ба Na + / K + -ATPase". Физиологийн сэтгүүл [Англи]. 593 (6): 1361-1382. DOI: 10.1113 / jphysiol.2014.282319. ISSN 1469-7793. PMC. PMID.
- Апериа, Анита; Аккуратов, Евгений Е.; Фонтана, Жакопо Мария; Брисмар, Хжалмар (2016-04-01). "Na + -K + -ATPase, сийвэнгийн мембраны рецепторуудын шинэ анги". Америкийн Физиологийн сэтгүүл - Эсийн физиологи [Англи]. 310 (7): C491-C495. DOI: 10.1152 / ajpcell.00359.2015. ISSN 0363-6143. PMID.
- Нельсон, Дэвид.Биохимийн Lehninger зарчмууд / Дэвид Нелсон, Майкл Кокс. - Нью Йорк: В.Х. Фриман, 2013. - P. 464. - ISBN 978-1-4292-3414-6.
- Побурко, Дэймон; Демарекс, Николас (2012-04-24). "Цитозолын Ca2 + дохиогоор митохондрийн протоны градиентийг зохицуулах". Pflügers Archiv - Европын физиологийн сэтгүүл [Англи]. 464 (1): 19-26.
Цахилгаан химийн градиентион нь мембраны потенциал (цахилгаан градиент) ба бодисын концентрацийн градиент (химийн градиент) хоёрын нэгдэл болох ионы урсгалын хөдөлгөгч хүч юм. Цахилгаан градиент нь зөвхөн ионуудын хөдөлгөөнийг тодорхойлдог бөгөөд тэдгээрийн эсрэг цэнэг рүү чиглэсэн байдаг. Химийн градиент нь ууссан бодисын өндөр концентрацитай газраас бага концентрацитай газар руу чиглэнэ.
Мембранаар дамжуулан бодисыг шилжүүлэх нь идэвхгүй, идэвхтэй байж болно. Идэвхтэй тээвэрлэлтэрчим хүчний хэрэглээг шаарддаг ба идэвхгүйэрчим хүчний хэрэглээгүйгээр хийгдсэн. Идэвхтэй тээвэрлэлт нь үргэлж цахилгаан химийн градиентийн эсрэг явагддаг. Идэвхгүй тээвэрлэлтууссан бодисууд нь зөвхөн таатай цахилгаан химийн градиентийн дагуу үүсч болно.
Ууссан бодисыг тээвэрлэх системийг ашиглалтаас хамааран ангилж болно эсийн энерги.
1. Идэвхгүй тээвэрлэлт нь ATP-ийн гидролизийг шаарддаггүйөөр ууссан бодисыг шилжүүлэхтэй холбоогүй болно.
Өөх тосонд уусдаг бодис (жишээлбэл, O 2, CO 2, спирт, эфир) тархаж болно. плазмын мембранаар шууд дамждаг.
Ион ба жижиг молекулуудын тээвэрлэлт ихэвчлэн дамжин явагддаг трансмембран уурагтэр үйлчилдэг ионы суваг(янз бүрийн ионуудын хувьд) эсвэл усан нүх(усны молекулуудын хувьд).
Ионы сувгууд нь дараах байдалтай байна нийтлэг бүрэлдэхүүн хэсгүүд:
1)нүх сүвний талбай,түүгээр ионууд тархдаг.
2)нүхний доторх сонгомол шүүлтүүр,Үүний үр дүнд суваг нь тодорхой ионуудыг (жишээ нь, Na + суваг) сонгох чадвартай байдаг.
3) сувгийн хаалга,сувгийг нээж хаадаг.Хаалттай төлөвт ионууд сувгаар дамжихгүй, харин суваг идэвхжих боломжтой. Нээлттэй төлөвт ионууд цахилгаан химийн градиентынхаа дагуу хөдөлдөг. Сувгийн хаалгыг дараахь механизмуудын аль нэгээр удирдаж болно: мембраны стресс (хүчдэлд холбогдсон суваг);химийн бодисууд (химийн хамааралтай суваг);мембран дахь механик хүч (суналтаас хамааралтай суваг).
Тархалт үүсч болно ба тээвэрлэгч уургаар дамжуулан,дуудсан дүрэмт хувцас,Нэг ууссан бодисыг мембраны нэг тал руу сонгон холбож, нөгөө тал руу нь хүргэхийн тулд бүтцийн өөрчлөлтөд ордог. Ууссан бодисыг унипортоор тээвэрлэхийг нэрлэдэг тархалтыг хөнгөвчлөх,Учир нь энэ нь энгийн тархалтаас хурдан байдаг. Глюкоз, амин хүчлийг ингэж зөөвөрлөнө.
Осмос -энэ нь усны концентрацийн градиентаар хөдөлдөг мембраны усны нүхээр дамжин өнгөрөх усны хөдөлгөөн (тархалт) Усны концентрацийг ууссан бодисын нийт концентрациар илэрхийлнэ; Уусмалыг шингэлэх тусам түүний ууссан бодисын концентраци бага байх ба усны концентраци ихсэх болно.Хоёр уусмалыг салгахад. хагас нэвчүүлэх мембран(энэ нь усыг зөөвөрлөх боломжийг олгодог боловч ууссан бодис биш) ус нь илүү шингэрүүлсэн уусмалаас илүү төвлөрсөн уусмал руу шилждэг. Осмоляр чанаруусмалын осмосын хүч чадлын илэрхийлэл юм . Ижил осмоляртай хоёр уусмалыг нэрлэнэ изоосмотик.Лавлах уусмалын osmolarity-ээс их уусмалыг нэрлэдэг гиперосмотик,ба бага осмоляртай уусмалуудыг гэж нэрлэдэг гипоосмотик.Изотоник уусмал нь үйл ажиллагаа явуулж буй эсүүдтэй ижил osmolarity бөгөөд тэдгээрийн мембранаар дамжуулан цэвэр усны хөдөлгөөнийг үүсгэдэггүй; гипотоник уусмал нь ажиллаж байгаа эсээс бага осмоляртай бөгөөд эсийг хавдахад хүргэдэг, гипертоны уусмал нь эсээс илүү осмоляртай бөгөөд эсийг агшаахад хүргэдэг. Жишээлбэл, хэрэв өвчтөн судсаар тарьсан бол гипотоник уусмал,эсийн гаднах шингэний өнгө нь эхлээд буурч, ус осмосоор эсийн доторх шингэн рүү шилждэг (эсүүд хавагнах). Харин эсрэгээр, хэрэв та орвол гипертоны уусмал, эсийн гаднах шингэний тонус нэмэгдэж, эсийн доторх шингэнээс ус гарч ирдэг (эсүүд багасдаг).
Хиймэл липидийн мембран нь ионыг нэвчүүлдэггүй ч биологийн мембран нь " ионы суваг ", Бие даасан ионууд нь мембранаар сонгомол нэвтэрдэг (харна уу). Мембраны нэвчилт ба туйлшрал нь үүнээс хамаарна цахилгаан химийн градиент, өөрөөр хэлбэл мембраны хоёр тал дахь ионы концентраци дээр ( концентрацийн градиент) ба түүнээс ялгаамембраны дотор ба гадна талуудын хоорондох цахилгаан потенциал ( мембраны потенциал).
Эсийн тайван байдалд мембраны потенциал ( амрах боломж, харна уу) нь -0.05-аас -0.09 В хүртэл, өөрөөр хэлбэл плазмын мембраны дотор талд сөрөг цэнэгийн илүүдэл давамгайлдаг. Амрах боломж нь үндсэндээ Na + ба K + катионууд, мөн органик анионууд болон Cl - ионууд (1) -ээр хангадаг. Эсийн гадна болон доторх концентраци ба эдгээр ионуудын нэвчилтийн коэффициентийг (2) хүснэгтэд үзүүлэв.
Гадаад орчин ба эсийн дотоод эзэлхүүний хоорондох ионуудын тархалтыг тайлбарлав Нернстийн тэгшитгэл(3), энд ΔΨ G нь мембран дамжих потенциал (вольтоор, V), өөрөөр хэлбэл мембранаар ионы дамжуулалт байхгүй үед мембраны хоёр талын цахилгаан потенциалын зөрүү ( тэнцвэрийн потенциал). 25 ° C температурт моновалент ионуудын хувьд RT / Fn хүчин зүйл нь 0.026 В байна. Үүний зэрэгцээ (2) хүснэгтээс K + ионуудын хувьд ΔΨ G нь ойролцоогоор -0.09 В-тэй тэнцүү байна, өөрөөр хэлбэл утга нь хэмжээтэй ижил дарааллаар ба амрах боломж. Na + ионуудын хувьд эсрэгээр ΔΨ G ≈ +0.07 В, өөрөөр хэлбэл амрах потенциалаас өндөр байна. Тиймээс Na + суваг нээгдэхэд Na + ионууд эсэд ордог. Na + ба K + ионы концентрацийн тэгш бус байдал байнга хадгалагддаг Na + / K + -ATP-ase ATP зарцуулах үед (харна уу).
"Мембран дээрх энерги хэмнэлт" хэсгийн нийтлэлүүд:
- A. Цахилгаан химийн градиент
2012-2019 он. Харааны биохими. Молекулын биологи. Витамин ба тэдгээрийн үүрэг.
Харааны хэлбэрээр - өнгөт схемийн хэлбэрээр лавлах ном нь биохимийн бүх үйл явцыг дүрсэлсэн байдаг. Биохимийн ач холбогдолтой химийн нэгдлүүд, тэдгээрийн бүтэц, шинж чанарууд, тэдгээрийн оролцоотой үндсэн үйл явц, түүнчлэн амьд байгаль дахь хамгийн чухал үйл явцын механизм, биохимийг авч үздэг. Химийн, биологи, анагаахын их дээд сургуулийн багш, оюутнууд, биохимич, биологич, эмч нар, түүнчлэн амьдралын үйл явцыг сонирхдог бүх хүмүүст зориулагдсан.
