Ajoyib va sirli elektr ilon balig'i. Elektrokimyoviy proton gradienti Elektrokimyoviy gradientning oshishiga olib keladi
Dinitrofenol kabi ajratgichlar membrana bo'ylab H ning oqishiga olib keladi va elektrokimyoviy proton gradientini sezilarli darajada kamaytiradi. Oligomisin Rc orqali protonlar oqimini maxsus bloklaydi
| Guruch. 7-53. O'simliklar va siyanobakteriyalarning NADPH va ATP) hosil bo'lishi bilan fotosintez jarayonida elektronlarning o'tishida oksidlanish-qaytarilish potentsialining o'zgarishi. Fototizim II binafsha rangli bakteriyalarning reaktsiya markaziga juda o'xshaydi (7-50-rasmga qarang), u bilan evolyutsiyaviy bog'liq. Fototizim I bu ikki tizimdan farq qiladi va evolyutsion jihatdan boshqa prokariotlar guruhi - yashil bakteriyalar fototizimlari bilan bog'liq deb hisoblanadi. I fototizimda qoʻzgʻaluvchi xlorofill elektronlari bir-biriga mahkam bogʻlangan temir-oltingugurt markazlari qatoridan oʻtadi. Ikki ketma-ket bog'langan fototizimlar NADPH hosil qilish uchun suvdan NADPga elektronlarning aniq oqimini ta'minlaydi. Bundan tashqari, ATP II fototizimni I fototizim bilan bog'laydigan elektron transport zanjiri tomonidan yaratilgan elektrokimyoviy proton gradientining energiyasi tufayli ATP sintetazasi (ko'rsatilmagan) tomonidan hosil bo'ladi. ATP hosil bo'lishining ushbu Z-sxemasi siklik bo'lmagan deb ataladi. tsiklik sxema guruchdan farqli ravishda fosforlanish. 7-54 (shuningdek, 7-52-rasmlarga qarang). |
Hujayralarga ajratuvchi vosita, masalan, dinitrofenol qo'shilsa, elektron uzatish tezligi oshgani sayin mitoxondriya tomonidan kislorodning o'zlashtirilishi sezilarli darajada oshadi. Bu tezlashuv nafas nazoratining mavjudligi bilan bog'liq. Ushbu nazorat elektrokimyoviy proton gradientining elektron tashishga bevosita inhibitiv ta'siriga asoslangan deb ishoniladi. Elektrokimyoviy gradient ajratuvchi mavjud bo'lganda yo'qolganda, elektronlarning nazoratsiz tashish ma'lum miqdordagi substrat bilan mumkin bo'lgan maksimal tezlikka etadi. Aksincha, proton gradientining oshishi elektron tashishni sekinlashtiradi va jarayon sekinlashadi. Bundan tashqari, ichki membranada tajribada sun'iy ravishda noodatiy yuqori elektrokimyoviy gradient yaratilsa, normal elektron tashish butunlay to'xtaydi va nafas olish zanjirining ba'zi qismlarida elektronlarning teskari oqimini aniqlash mumkin bo'ladi.Bu oxirgi kuzatish shuni ko'rsatadiki. Nafas olishni nazorat qilish elektron tashish bilan bog'langan protonlarni pompalash va elektron tashishning o'zi uchun erkin energiya qiymatlari o'rtasidagi muvozanatni aks ettiradi yoki boshqacha qilib aytganda, elektrokimyoviy proton gradientining kattaligi elektron tezligiga ham, yo'nalishiga ham ta'sir qiladi. printsipial jihatdan ATP sintetazasining ta'sir yo'nalishi bilan bir xil tarzda tashish (9.2.3-bo'lim).
Nafas olish zanjiri bo'ylab elektronlarni tashish jarayonida ajralib chiqadigan energiya mitoxondriyaning ichki membranasida elektrokimyoviy proton gradienti shaklida saqlanadi.
pP (ArP) gradienti P ionlarining matritsaga, OP ionlarining esa matritsadan qaytishiga olib keladi, bu membrana potentsialining (AP) ta'sirini kuchaytiradi, uning ta'sirida matritsaga har qanday musbat zaryad tortiladi va har qanday salbiy undan chiqarib tashlanadi. Ushbu ikki kuchning birgalikdagi ta'siri elektrokimyoviy proton gradientiga olib keladi (7-19-rasm).
Deyarli barcha bakteriyalar, shu jumladan, qattiq anaeroblar, o'z membranasida proton harakatlantiruvchi kuchini saqlab turadi.Elektrokimyoviy proton gradientining energiyasi ularda hujayraning harakatlanishini ta'minlaydigan bakterial flagellumni aylantirish uchun ishlatiladi (12.5.4-band) va
Elektrokimyoviy proton gradientining energiyasi ATP sintezi va metabolitlar va noorganik ionlarni matritsaga tashish uchun ishlatiladi.
Shaklda. 7-34 nafas olish zanjirining turli qismlarida redoks potentsial darajasini ko'rsatadi. Uchta asosiy nafas olish kompleksining har birida keskin pasayish sodir bo'ladi. Har qanday ikkita elektron tashuvchi orasidagi potentsial farq elektron bir tashuvchidan ikkinchisiga o'tganda ajralib chiqadigan energiyaga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir (7-34-rasm). Har bir kompleks energiyani aylantiruvchi qurilma vazifasini bajaradi va bu erkin energiyani protonlarni membrana bo'ylab harakatlantirishga yo'naltiradi, natijada elektronlar kontaktlarning zanglashiga olib o'tishi bilan elektrokimyoviy proton gradienti hosil bo'ladi. Ushbu energiya konversiyasini har qanday izolyatsiya qilingan nafas olish zanjiri kompleksini alohida lipozomalarga kiritish orqali bevosita ko'rsatish mumkin (7-25-rasmga qarang). Tegishli elektron donor va qabul qiluvchi mavjud bo'lganda, bunday kompleks elektronlarni o'tkazadi, natijada protonlar lipozoma membranasi bo'ylab pompalanadi.
Nafas olish fermenti komplekslari matritsadan protonlarni haydash bilan birga energiya chiqishi bilan birga elektronlarni tashishni birlashtiradi. Bu holda yaratilgan elektrokimyoviy proton gradienti boshqa transmembran oqsil kompleksi, ATP sintetaza tomonidan ATP sintezi uchun energiya beradi, bu orqali protonlar matritsaga qaytadi. ATP sintetaza odatda matritsaga yo'naltirilgan proton oqimining energiyasini ATP fosfat bog'lanishlarining energiyasiga aylantiradigan teskari bog'lanish kompleksidir, lekin elektrokimyoviy proton gradienti pasayganda, u protonlarni harakatlantirish uchun ATP gidrolizi energiyasidan ham foydalanishga qodir. matritsadan tashqarida. Xemiosmotik mexanizmlar mitoxondriyalarga ham, xloroplastlarga ham, bakteriyalarga ham xosdir, bu ularning barcha hujayralar uchun alohida ahamiyatini ko'rsatadi.
Yuqori energiyali elektronlar nafas olish zanjiri orqali o'tayotganda, protonlar matritsadan har bir uchta energiyani saqlaydigan hududdan tashqariga chiqariladi. Natijada, ichki membrananing ikki tomoni o'rtasida elektrokimyoviy proton gradienti paydo bo'ladi, uning ta'siri ostida protonlar ATP dan ATP sintez qilish uchun proton oqimining energiyasidan foydalanadigan transmembran ferment kompleksi ATP sintetaza orqali matritsaga qaytadi. va P.
| Guruch. 9-36. Bakterial plazma membranasida hosil bo'lgan proton harakatlantiruvchi kuchi ozuqa moddalarining hujayra ichiga harakatlanishini va natriyning tashqariga chiqarilishini ta'minlaydi. Kislorod (A) mavjudligida aerob bakteriyalarning nafas olish zanjiri elektrokimyoviy proton gradientini hosil qiladi, bu ATP sintetaza tomonidan ATP sintezi uchun ishlatiladi. Anaerob sharoitda (B) xuddi shu bakteriyalar glikoliz natijasida ATP oladi. Ushbu ATP ning bir qismini ATP sintetaza ta'sirida gidrolizlanishi tufayli transmembran proton-harakatlantiruvchi kuch paydo bo'lib, u transport jarayonlarini amalga oshiradi. (Matnda tasvirlanganidek, elektron tashish zanjiri protonlarni haydab chiqaradigan bakteriyalar mavjud va anaerob sharoitda bu holda oxirgi elektron qabul qiluvchi kislorod emas, balki boshqa molekulalardir.) |
Elektrokimyoviy proton gradienti millivoltlarda (mV) o'lchanadigan proton harakatlantiruvchi kuchini yaratadi. 1 pH birligining pP (ArH) gradienti taxminan 60 mV membrana potentsialiga teng bo'lganligi sababli, proton harakatlantiruvchi kuchi A - 60 (ArH) ga teng bo'ladi. Oddiy hujayrada nafas oluvchi mitoxondriyaning ichki membranasiga ta'sir qiladigan bu kuch taxminan 220 mV ni tashkil qiladi va taxminan 160 mV membrana potentsiali va pH gradientining yig'indisidir. - ] pH birligiga yaqin.
Ammo ATP sintezi elektrokimyoviy gradientning energiyasi tufayli yuzaga keladigan yagona jarayon emas. Limon kislotasi aylanishida va boshqa metabolik reaktsiyalarda ishtirok etadigan fermentlar joylashgan matritsada turli substratlarning yuqori konsentratsiyasini saqlab turish kerak, xususan, ATP sintetaza uchun ADP va fosfat kerak. Shuning uchun, turli xil zaryad tashuvchi substratlar ichki membrana bo'ylab tashilishi kerak. Bunga membranaga o'rnatilgan turli tashuvchi oqsillar erishiladi (6.4.4-bo'limga qarang). ularning ko'pchiligi ma'lum molekulalarni o'zlarining elektrokimyoviy gradientlariga qarshi faol ravishda pompalaydi, ya'ni energiya sarfini talab qiladigan jarayonni amalga oshiradi. Ko'pgina metabolitlar uchun bu energiya manbai ba'zi boshqa molekulalarning elektrokimyoviy gradienti bo'ylab harakatlanishi bilan konjugatsiya hisoblanadi (6.4.9-bo'limga qarang). Masalan, ADP-ATP antiport tizimi ADP tashishda ishtirok etadi; har bir ADP molekulasi matritsaga kirganda, bitta ATP molekulasi uni elektrokimyoviy gradient bo'ylab tark etadi. Shu bilan birga, simport tizimi fosfatning mitoxondriyaga o'tishini u erga yo'naltirilgan P oqimi bilan bog'laydi, protonlar matritsaga gradient bo'ylab kiradi va shu bilan birga fosfatni ular bilan birga tortadi. Xuddi shunday matritsaga va piruvatga o'tkaziladi (7-21-rasm). Elektrokimyoviy proton gradientining energiyasi Ca ionlarini matritsaga o'tkazish uchun ham ishlatiladi, bu, aftidan, ba'zi mitoxondrial fermentlarning faolligini tartibga solishda, bu ionlarning mitoxondriya tomonidan so'rilishida, ularni sitozoldan olib tashlashda muhim rol o'ynaydi. Ca kontsentratsiyasi xavfli bo'lganda ham katta ahamiyatga ega bo'lishi mumkin (12.3.7 bo'limga qarang).
ATP sintetazasining ta'siri teskari bo'lib, u ichki mitoxondriyal membrana orqali protonlarni haydash uchun ATP gidrolizining energiyasidan ham, ATP sintezi uchun elektrokimyoviy gradient bo'ylab proton oqimining energiyasidan ham foydalanishga qodir (7-26-rasm). Shunday qilib, ATP sintetaza elektrokimyoviy proton gradienti va kimyoviy bog'lanishlar energiyasining o'zaro aylanishini amalga oshiradigan teskari konjugatsiya tizimidir. Uning ishlash yo'nalishi proton gradientining tikligi va ATP gidrolizi uchun AG ning mahalliy qiymati o'rtasidagi bog'liqlikka bog'liq.
Biz ilgari ATP gidrolizining erkin energiyasi uchta reaksiyaga kirishuvchi moddalar - ATP, ADP va Pi kontsentratsiyasiga bog'liqligini ko'rsatdik (7-22-rasmlarga qarang). ATP sintezi uchun AG minus bilan olingan bir xil qiymatdir. Membran orqali harakatlanayotgan protonlarning erkin energiyasi har qanday ionlarning bir molini AV potentsiallari farqi bo‘lgan hududlar o‘rtasida siljitish uchun (1) AG yig‘indisiga va har qanday molekulalarning molini har xil bo‘lgan maydonlar o‘rtasida siljitish uchun (2) AG yig‘indisiga teng bo‘ladi. konsentratsiyalar. Proton harakatlantiruvchi kuchi uchun tenglama sek. 7.1.7, bir xil komponentlarni birlashtiradi, lekin faqat konsentratsiyalar farqi membrana potentsialining ekvivalent ortishi bilan almashtiriladi, shuning uchun protonning elektrokimyoviy potentsiali uchun ifoda olinadi. Shunday qilib, protonlar harakati va proton-harakatlantiruvchi kuch uchun AG bir xil potentsialni hisobga oladi, faqat birinchi holatda u kilokaloriyalarda, ikkinchisida esa millivoltlarda o'lchanadi. Bir birlikdan boshqasiga o'tkazish koeffitsienti Faraday raqamidir. Shunday qilib, AGh = -0,023 (proton harakatlantiruvchi kuchi), bu erda AGh + 1 mol (kkal/mol) uchun kilokaloriyalarda, proton harakatlantiruvchi kuchi esa millivoltlarda (mV) ifodalanadi. Agar elektrokimyoviy proton gradienti 220 mV bo'lsa, u holda AGh = 5,06
Agar ATP sintetaza odatda P ni matritsadan tashmasa, u holda ichki mitoxondriyal membranada joylashgan nafas olish zanjiri normal sharoitda bu membrana orqali protonlarni tashiydi va shu bilan ATP sintezi uchun energiya yetkazib beruvchi elektrokimyoviy proton gradientini hosil qiladi. Muayyan sharoitlarda nafas olish zanjirining matritsadan protonlarni chiqarish qobiliyatini eksperimental ravishda ko'rsatish mumkin. Masalan, izolyatsiyalangan mitoxondriyalarning suspenziyasini oksidlanish uchun mos substrat bilan ta'minlash va ATP sintetaza orqali protonlar oqimini blokirovka qilish mumkin. Mitoxondriyal matritsadan P ionlarining chiqarilishi natijasida rP elektrodi.
| Guruch. 7-36. Ajratish agenti 2,4-dinitrofenol (DNP) ishtirokida protonlarning ichki mitoxondriyal membrana orqali o'tkazilishi DNP ning zaryadlangan (protonlangan) shakli erkin bo'lishi mumkin. |
Teiko Abe
Elektrokimyoviy gradientning yo'qolishi issiqlik hosil bo'lishiga qanday olib keladi?
Men shuni tushunamanki, proton oqimi va ATP sintazasining ajralishi mitoxondriyaning tashqi va ichki membranalari orasidagi protonlar uchun aylanib o'tishni ta'minlaydi, shuning uchun protonlar matritsaga borishda ATP sintazasidan o'tishlari shart emas. Bu elektrokimyoviy gradientning yo'qolishiga qanday olib kelishini ko'raman. Lekin nima uchun issiqlik hosil bo'ladi?
AliceD ♦
Batareya qisqa tutashuvi bilan bir xil sababga ko'ra :) Xuddi shu printsip, bir xil ta'sir.
Javoblar
Satvik Pasani
ALiceDning sharhi butunlay to'g'ri. (Haqiqiy hayotda qisqa tutashuv kamdan-kam hollarda mutlaq bo'ladi, chunki qisqa tutashuv simida odatda cheklangan qarshilik mavjud.)
Buni ikki jihatdan tushunishingiz mumkin.
Intuitiv ajralish vodorod ionlarining membrana bo'ylab elektrokimyoviy gradienti yo'nalishi bo'yicha hech qanday ishlamasdan harakatlanishi uchun kanalni ta'minlaydi. Shuning uchun potentsiallar farqini kesib o'tish orqali oladigan energiyani kinetik energiyaga aylantirilgan deb hisoblash mumkin, ya'ni vodorod ionlari potentsiallar farqi bilan tezlashadi, bu ularning tezligini ko'tarishga olib keladi va shuning uchun o'rtacha tezlikdan yuqori tezlikda harakatlanadi. oxirgi bo'lim. Bu atrofdagi molekulalar bilan ko'proq to'qnashuvlarga (va ko'proq energiya) olib keladi, bu ham ularning kinetik energiyasini biroz oshiradi, bu esa oxir-oqibat o'rtacha kinetik energiyani oshiradi, uning o'lchovi harorat deb ataladi. Agar u bog'langan bo'lsa, vodorod ionlari kinetik energiyaga ega bo'lmaydilar, chunki potentsial farqni kesib o'tish orqali olingan energiya ATP sintaza mexanizmida ishlash uchun sarflanadi.
Qattiq aytganda , buni ishlatishni o'z ichiga olgan kimyoviy termodinamika yordamida ko'rsatishingiz mumkin D G "rol = "taqdimot" uslubi = "lavozim: nisbatan;"> DG D G "rol = "taqdimot" uslubi = "lavozim: nisbatan;"> D G "rol = "taqdimot" uslubi = "pozitsiya: nisbatan;">D D G "rol="taqdimot" uslubi="lavozim: nisbatan;">g funktsiyalari, m "rol = "taqdimot" uslubi = "pozitsiya: nisbatan;"> μ m "rol = "taqdimot" uslubi = "pozitsiya: nisbatan;"> m "rol = "taqdimot" uslubi = "pozitsiya: nisbatan;">m funktsiyalar va ba'zi tegishli termodinamik o'zgaruvchilar. Agar siz ushbu tushuntirishni xohlasangiz, menga xabar bering (garchi men termodinamikaning matematik jihati bilan aloqani yo'qotish xavfi bor)
PS:- Termodinamik tushuntirish o'chirilgan kontsentratsiya gradienti tufayli harorat oshishini ham hisobga olsa ham, buni oldingi model bilan tushuntirish qiyin. Buni kontsentratsiya gradientini neytrallash hajmi birlik (va vaqt)dagi to'qnashuvlar sonini o'zgartiradi va shuning uchun ham kuzatilgan harorat o'zgarishiga hissa qo'shadi deb o'ylashingiz mumkin.
WYSIWYG ♦
Mexanizmni tushuntirganingiz juda yaxshi +1
Teiko Abe
Javobingiz uchun rahmat. Endi men intuitiv yondashuvdan mamnunman. Men bu nuqtada qattiq matematik tushuntirishni to'liq tushuna olishimga ishonchim komil emas, men avval o'qishni qilishim kerakligini his qilyapman.
Elektrokimyoviy gradient, yoki elektrokimyoviy potentsial gradient- ionlarning membrana bo'ylab harakatlanish yo'nalishini aniqlaydigan konsentratsiya gradienti va membrana potentsiali to'plami. U ikkita komponentdan iborat: kimyoviy gradient (konsentratsiya gradienti) yoki membrananing ikkala tomonida erigan moddaning kontsentratsiyasining farqi va elektr gradienti (membrana potentsiali) yoki membrananing qarama-qarshi tomonlarida joylashgan zaryadlar farqi. . Gradient o'tkazuvchan membrananing qarama-qarshi tomonlarida ionlarning teng bo'lmagan kontsentratsiyasi tufayli yuzaga keladi. Ionlar membrana bo'ylab oddiy diffuziya orqali yuqori konsentratsiyali hududdan pastroq kontsentratsiyali hududga o'tadi. Ionlar, shuningdek, membranada elektr potentsialini (membran potensiali) hosil qiluvchi elektr zaryadini ham olib yuradi. Agar membrananing har ikki tomonida zaryadlarning notekis taqsimlanishi mavjud bo'lsa, u holda elektr potentsialidagi farq har ikki tomonning zaryadlari muvozanatlashguncha ionli diffuziyaga olib keladigan kuch hosil qiladi.
Entsiklopedik YouTube
1 / 3
✪ Membrana potentsiallari - 1-qism
✪ "Da Club"da - Membranalar va transport: Biologiya fani bo'yicha №5 kurs
✪ Neyron sinapslari (kimyoviy) | Inson anatomiyasi va fiziologiyasi | Salomatlik va tibbiyot | Xon akademiyasi
Subtitrlar
Men kichkina qafas chizaman. Bu odatiy hujayra bo'ladi va u kaliy bilan to'ldirilgan. Biz bilamizki, hujayralar uni o'zlarida to'plashni yaxshi ko'radilar. Ko'p miqdorda kaliy. Uning konsentratsiyasi litriga 150 millimol atrofida bo'lsin. Kaliyning katta miqdori. Qavslar ichiga joylashtiramiz, chunki qavslar konsentratsiyani bildiradi. Tashqarida ham kaliy bor. Bu erda konsentratsiya litr uchun taxminan 5 millimol bo'ladi. Men sizga konsentratsiya gradienti qanday o'rnatilishini ko'rsataman. Bu o'z-o'zidan sodir bo'lmaydi. Bu juda ko'p energiya talab qiladi. Ikki kaliy ioni pompalanadi va bir vaqtning o'zida uchta natriy ioni hujayradan chiqib ketadi. Shunday qilib, kaliy ionlari dastlab ichkariga kiradi. Endi ular ichkarida ekan, ular bu yerda o‘zlari ushlab turiladimi? Albatta yo'q. Ular manfiy zaryadli anionlarni, kichik molekulalarni yoki atomlarni topadilar va ularning yonida joylashadilar. Shunday qilib, umumiy zaryad neytral bo'ladi. Har bir kation o'z anioniga ega. Va odatda bu anionlar oqsillar, salbiy yon zanjirga ega bo'lgan ba'zi tuzilmalar. Bu xlorid yoki, masalan, fosfat bo'lishi mumkin. Har qanday narsa. Bu anionlarning har biri bajaradi. Men yana bir nechta anionlarni chizaman. Shunday qilib, bu erda ikkita kaliy ionlari hujayra ichiga kirdi, u hozir shunday ko'rinadi. Agar hamma narsa yaxshi va statik bo'lsa, unda ular shunday ko'rinadi. Va aslida, to'liq adolatli bo'lish uchun, bu erda kaliy ionlari bilan teng bo'lgan kichik anionlar ham mavjud. Hujayrada kaliy oqib chiqishi mumkin bo'lgan kichik teshiklar mavjud. Keling, bu qanday ko'rinishini va bu erda sodir bo'layotgan voqealarga qanday ta'sir qilishini ko'rib chiqaylik. Shunday qilib, bizda bu kichik kanallar mavjud. Ulardan faqat kaliy o'tishi mumkin. Ya'ni, bu kanallar kaliy uchun juda xosdir. Ulardan boshqa hech narsa o'tolmaydi. Anionlar, oqsillar yo'q. Go'yo kaliy ionlari bu kanallarni qidirmoqda va mulohaza yuritmoqda: “Voy, qanday qiziq! Bu erda juda ko'p kaliy! Biz tashqariga chiqishimiz kerak." Va bu kaliy ionlarining barchasi hujayradan chiqib ketadi. Ular tashqariga chiqishadi. Va natijada qiziqarli voqea sodir bo'ladi. Ularning aksariyati tashqariga ko'chib o'tgan. Ammo tashqarida allaqachon bir nechta kaliy ionlari mavjud. Men bu erda kichik ion borligini va u nazariy jihatdan ichkariga kirishi mumkinligini aytdim. Xohlasa, shu qafasga ham kira oladi. Ammo haqiqat shundaki, jami, umuman olganda, siz ichkariga qaraganda tashqi tomonga ko'proq harakat qilasiz. Endi men bu yo'lni o'chirib tashlayapman, chunki bizda konsentratsiya gradienti mavjudligi sababli qochishga moyil bo'lgan ko'proq kaliy ionlari borligini yodda tutishingizni xohlayman. Bu birinchi bosqich. Menga yozib qo'ying. Konsentratsiya gradienti kaliyning tashqariga harakatlanishiga olib keladi. Kaliy tashqariga chiqa boshlaydi. Hujayradan chiqadi. Va keyin nima? Tashqariga chiqish jarayonida uni chizib beraman. Bu kaliy ioni hozir shu yerda, bu esa shu yerda. Faqat anionlar qoladi. Ular kaliy ketganidan keyin qolishdi. Va bu anionlar manfiy zaryad hosil qila boshlaydi. Juda katta manfiy zaryad. Oldinga va orqaga harakatlanadigan bir nechta anionlar manfiy zaryad hosil qiladi. Tashqaridagi kaliy ionlari esa hammasini juda qiziq deb hisoblaydi. Bu erda salbiy zaryad bor. Va u erda bo'lgani uchun, ular uni o'ziga jalb qiladi, chunki ularning o'zlari ijobiy zaryadga ega. Ular manfiy zaryadga tortiladi. Ular qaytishni xohlashadi. Endi o'ylab ko'ring. Sizda kaliyni chiqarib yuboradigan kontsentratsiya gradienti bor. Ammo, boshqa tomondan, bor membrana potentsiali, - bu holda salbiy - bu kaliyning anionni qoldirishi tufayli yuzaga keladi. Bu potentsial kaliyning qaytib kelishini rag'batlantiradi. Bir kuch, kontsentratsiya kaliy ionini tashqariga itarib yuboradi, boshqa kuch, kaliy tomonidan yaratilgan membrana potentsiali uni yana ichkariga kiritishga majbur qiladi. Biroz joy bo'shatib qo'yaman. Endi men sizga qiziqarli narsani ko'rsataman. Keling, ikkita egri chiziq quraylik. Men bu slaydda hech narsani o'tkazib yubormaslikka harakat qilaman. Men bu erda hamma narsani chizaman, keyin uning kichik bir qismi ko'rinadi. Biz ikkita egri chiziq quramiz. Ulardan biri kontsentratsiya gradienti uchun, ikkinchisi esa membrana potentsiali uchun bo'ladi. Bu tashqarida kaliy ionlari bo'ladi. Agar siz ularga vaqt davomida ergashsangiz - bu safar - siz shunga o'xshash narsani olasiz. Kaliy ionlari tashqariga chiqib, ma'lum bir nuqtada muvozanatga erishadi. Keling, bu o'qda vaqt bilan ham xuddi shunday qilaylik. Bu bizning membrana salohiyatimiz. Biz nol vaqt nuqtasidan boshlaymiz va salbiy natijaga erishamiz. Salbiy zaryad kattaroq va kattaroq bo'ladi. Biz membrana potentsialining nol nuqtasidan boshlaymiz va kaliy ionlari chiqa boshlagan nuqtada quyidagilar sodir bo'ladi. DA umumiy ma'noda hamma narsa juda o'xshash, lekin u o'zgarishlar bilan parallel ravishda sodir bo'ladi konsentratsiya gradienti. Va bu ikki qiymat bir-biriga tenglashganda, chiqib ketadigan kaliy ionlari soni qaytib keladigan kaliy ionlari soniga teng bo'lganda, siz shunday platoga ega bo'lasiz. Va bu holatda zaryad minus 92 millivolt ekanligi ma'lum bo'ldi. Bu nuqtada, kaliy ionlarining umumiy harakati jihatidan deyarli hech qanday farq bo'lmagan joyda, muvozanat kuzatiladi. Hatto o'z nomi ham bor - "kaliy uchun muvozanat salohiyati". Minus 92 qiymatiga erishilganda - va u ionlarning turiga qarab farqlanadi - kaliy uchun minus 92 ga yetganda, potentsiallar muvozanati hosil bo'ladi. Men kaliy uchun zaryad minus 92 ekanligini yozaman. Bu hujayra faqat bitta element, masalan, kaliy ionlari uchun o'tkazuvchan bo'lganda sodir bo'ladi. Va hali ham savol tug'ilishi mumkin. Siz shunday deb o'ylayotgandirsiz: “Bir soniya kuting! Agar kaliy ionlari tashqariga qarab harakat qilsa - ular shunday qiladilar - u holda biz ma'lum bir nuqtada kamroq konsentratsiyaga ega emasmiz, chunki kaliy allaqachon bu erdan chiqib ketgan va bu erda yuqori konsentratsiya kaliyni tashqariga siljitish orqali ta'minlanadi? Texnik jihatdan shunday. Bu erda, tashqarida, ko'proq kaliy ionlari mavjud. Va ovoz balandligi ham o'zgarishini aytmadim. Bu yuqori konsentratsiyaga olib keladi. Xuddi shu narsa hujayra uchun ham amal qiladi. Texnik jihatdan, pastroq konsentratsiya mavjud. Lekin aslida men qiymatni o'zgartirmadim. Va sababi quyidagicha. Bu qadriyatlarga qarang, bular kuya. Va bu juda katta raqam, shunday emasmi? 6,02 marta 10 dan minus 23 quvvatga kam son emas. Va agar siz uni 5 ga ko'paytirsangiz, u taxminan chiqadi - biz olgan narsalarni tezda hisoblab chiqaylik. 6 ni 5 ga ko'paytirish 30 ga teng. Va bu erda millimollar. 10 dan 20 molgacha. Bu oddiy katta soni kaliy ionlari. Va salbiy zaryadni yaratish uchun ularga juda oz narsa kerak. Ya'ni, ionlarning harakatlaridan kelib chiqadigan o'zgarishlar 10 dan 20 gacha kuchga nisbatan ahamiyatsiz bo'ladi. Shuning uchun konsentratsiyadagi o'zgarishlar hisobga olinmaydi.
Ko‘rib chiqish
Elektrokimyoviy potentsial elektroanalitik kimyoda, sanoatda esa batareyalar va yonilg'i xujayralari ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Bu energiya saqlanishi mumkin bo'lgan potentsial energiyaning ko'plab almashtiriladigan shakllaridan biridir.
Biologik jarayonlarda ionlar membrana orqali elektrokimyoviy gradient bilan aniqlanadigan diffuziya yoki faol transport orqali o'tadi. Mitoxondriya va xloroplastlarda proton gradientlarini hosil qilish uchun foydalaniladi kimyosmotik potentsial, deb ham ataladi proton- harakatlantiruvchi kuch ∆p yoki ∆mH+. Bu potentsial energiya ATP yoki fotofosforillanish orqali sintez qilish uchun ishlatiladi. Mitchellning kimyosmotik nazariyasiga ko'ra proton-harakatlantiruvchi kuch nafas olish va oksidlovchi fosforlanish jarayonlarining umumiy mahsulotidir. U ikkita omildan iborat: kimyoviy (yoki osmotik) - mitoxondriyal matritsa va membranalararo bo'shliqda H + ionlari kontsentratsiyasining farqi va elektr - membrananing qarama-qarshi tomonlarida joylashgan elektr zaryadlarining farqi tufayli. PH birliklarida o'lchanadigan H + ionlari konsentratsiyasidagi farq DpH deb belgilanadi. Elektr potensiallarining farqi Dps belgisi bilan belgilanadi. Shunday qilib, tenglama quyidagi shaklni oladi:
D m H + = D ps + D p H (\displaystyle \Delta \mu _(H^(+))=\Delta \psi +\Delta pH) ,
D p H = p H A - p H B (\displaystyle \Delta pH=pH_(A)-pH_(B))
membrananing A (+) va B (-) tomonidagi H + ionlari (kimyoviy gradient) kontsentratsiyasining farqi.
Elektrokimyoviy gradient suvning gidroelektr to'g'onidan oqib o'tadigan bosimiga o'xshaydi. Natriy-kaliy ATPaz kabi membrana transport oqsillari suvning potentsial energiyasini fizik yoki kimyoviy energiyaning boshqa ko'rinishlariga aylantiradigan turbinaga o'xshaydi va membranadan o'tadigan ionlar suv tubiga tushadigan suvga o'xshaydi. to'g'on. Bundan tashqari, energiya to'g'onning yuqori oqimidagi ko'lga suv quyish uchun ishlatilishi mumkin. Xuddi shunday, hujayralardagi kimyoviy energiya elektrokimyoviy gradientlarni yaratish uchun ishlatilishi mumkin.
Kimyo
"Elektrokimyoviy potentsial" atamasi odatda kimyoviy reaktsiya sodir bo'lishi kerak bo'lgan hollarda, masalan, elektr batareyasida elektronni o'tkazishda qo'llaniladi. Batareyalarda ionlarning harakatidan kelib chiqadigan elektrokimyoviy potentsial elektrodlarning reaktsiya energiyasini muvozanatlashtiradi. Batareya reaktsiyasi ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan maksimal kuchlanish ushbu reaktsiya uchun standart elektrokimyoviy potentsial deb ataladi. Makroergik birikmalar bilan bir qatorda kimyoviy energiya zaryadlangan ionlar uchun izolyatsion qatlam vazifasini bajaradigan kondensatorlar kabi ishlaydigan biologik membranalarda saqlanishi mumkin.
biologik ahamiyati
Ionlarning harakati orqali transmembran elektr potentsialini yaratish hujayra membranasi nerv o'tkazuvchanligi, mushaklarning qisqarishi, gormonlar sekretsiyasi va hissiy javoblar kabi biologik jarayonlarga olib keladi. Odatda hayvon hujayrasining membranasi -50 mV dan -70 mV gacha bo'lgan transmembran elektr potentsialiga ega deb hisoblanadi.
Elektrokimyoviy gradientlar mitoxondriyalarda oksidlovchi-fosforillanishning proton gradientlarini o'rnatishda ham rol o'ynaydi. Hujayra nafas olishning yakuniy bosqichi elektron uzatish zanjiridir. Ichki membran mitoxondriyalar (kristalar)dagi to'rtta o'rnatilgan kompleks elektron tashish zanjirini tashkil qiladi. Biroq, faqat I, III va IV komplekslar proton nasoslari va matritsadan membranalararo bo'shliqqa protonlarni pompalaydi. Hammasi bo'lib, matritsadan membranalararo bo'shliqqa o'tadigan, 200 mV dan ortiq elektrokimyoviy potentsialni yaratadigan o'nta proton olinadi. Bu noorganik fosfatni ADP molekulasiga biriktirish orqali ATPni sintez qiladigan ATP sintaza orqali protonlar oqimini matritsaga qaytaradi. Shunday qilib, proton elektrokimyoviy gradientining paydo bo'lishi mitoxondriyadagi energiya sintezi uchun juda muhimdir. Elektron tashish zanjirining umumiy tenglamasi quyidagicha ko'rinadi:
N A D H + 11 H + (m a t r i x) + 1 / 2 O 2 ⟶ N A D + + 10 H + (I M S) + H 2 O (\displaystyle NADH+11H^(+)(matritsa)+1/2\ O_(2) \longrightarrow NAD^(+)+10H^(+)(IMS)+H_(2)O) .
O'simliklardagi fotosintezning elektron tashish zanjiri nafas olish elektronlarini tashish zanjiriga o'xshash ishlaydi, bu erda protonlar xloroplast lümenine (tilakoid lümen) pompalanadi va natijada olingan gradient ATP sintaza fermenti orqali ATPni sintez qilish uchun ishlatiladi. Proton gradienti siklik bo'lmagan yoki tsiklik fotofosforlanish yordamida yaratilishi mumkin. Tsiklik bo'lmagan fotofosforlanishda ishtirok etadigan oqsillar, fotosistema II (PSII) va sitoxrom b6f kompleksi bevosita proton gradientini yaratishga qodir. PSII tomonidan so'rilgan har to'rtta foton uchun stromadan lümenga (tilakoid lümen) pompalanadigan sakkizta proton mavjud. Fotofosforlanishning umumiy tenglamasi quyidagicha:
2 H 2 O + 6 H + (s t r o m a) + 2 N A D P + ⟶ O 2 + 8 H + (l u m e n) + 2 N A D P H (\displaystyle 2H_(2)O+6H^(+)(stroma)+2NADP^(+ )\longrightarrow O_(2)+8H^(+)(lumen)+2NADPH) .
Proton elektrokimyoviy gradientini hosil qilishda bir qancha boshqa tashuvchilar va ion kanallari rol o'ynaydi. Ulardan biri Ca 2+ ionlari bilan faollashtirilgan TPK 3 -kaliy ion kanalidir. U K+ ionlarini lümendan stromaga o'tkazadi, bu esa stroma ichida pH gradientini (konsentratsiya gradientini) o'rnatishga yordam beradi. Boshqa tomondan, elektr neytral antiporter K + (KEA 3) K + ionlarini lümenga va H + ni stromaga o'tkazadi, ionlar muvozanatini saqlaydi va elektr maydonini buzmaydi.
Ion gradienti
Ionlar zaryad olib yurganligi sababli ular osonlashtirilgan diffuziya orqali membranadan o'ta olmaydi. Ionlarning membrana orqali o'tishi ikki yo'l bilan, faol yoki passiv tashish orqali mumkin. Na + -K + -ATPazning ishi faol ionlarni tashishga misol bo'ladi. ATP gidrolizlanishining ADP va noorganik fosfat Fn ga reaktsiyasini katalizlaydi. Bitta ATP molekulasining gidrolizi fermentning konformatsiyasini o'zgartiradigan energiyani chiqaradi, shuning uchun uchta Na + ionlari tashqariga, ikkita K + ionlari hujayra ichida tashiladi. Natijada, hujayraning tarkibi manfiy zaryadlangan bo'ladi atrof muhit, elektr potensiali (EMF) V m ≈ -60 mV hosil bo'ladi. Passiv tashishga misol qilib, ion kanallari (Na +, K +, Ca 2+ va Cl - uchun kanallar) orqali kontsentratsiya gradienti bo'ylab, yuqori konsentratsiyali hududdan pastroq hududga o'tishi mumkin. Masalan, hujayra tashqarisida Na + ning yuqori konsentratsiyasi mavjud bo'lganligi sababli, Na + ionlari hujayra ichiga natriy ion kanali orqali kirishga moyil bo'ladi. Hujayra ichidagi elektr potentsial manfiy bo'lganligi sababli, musbat ionlarning kirib kelishi membranani depolarizatsiyasiga olib keladi, natijada membrana ichidagi elektr potentsiali qiymati nolga yaqinlashadi. Biroq, kimyoviy gradientning harakatlantiruvchi kuchi elektr potentsialidan kattaroq bo'lsa, Na + ionlari konsentratsiya gradienti bo'ylab pastga siljishda davom etadi. Ikkala gradientning (kimyoviy va elektr) ta'siridan so'ng, bir-birini muvozanatlashtirgandan so'ng (Na + uchun V m taxminan +70 mV), Na + ionlarining oqimi to'xtaydi, chunki harakatlantiruvchi kuch (DG) nolga aylanadi. Harakatlanuvchi kuchning tenglamasi quyidagicha:
D 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)).
Proton gradientlari
Proton gradientlari ko'pchilikda energiya saqlash shakli sifatida muhimdir har xil turlari hujayralar. Gradient odatda ATP sintazasini, flagellar aylanishini yoki metabolitlarni membrana orqali tashish uchun ishlatiladi. Ushbu bo'lim tegishli hujayralarda proton gradientlarini o'rnatishga yordam beradigan uchta jarayonga qaratiladi: bakteriorhodopsin funktsiyasi, siklik bo'lmagan fotofosforlanish va oksidlovchi fosforillanish.
Bakteriorhodopsin
Arxeyada topilgan bakteriorhodopsin proton pompasi orqali proton gradienti uchun yo'l hosil qiladi. Proton nasosining ishlashi H + ionlarining past konsentratsiyasi bo'lgan membrana tomonidan H + kontsentratsiyasi yuqori bo'lgan tomonga o'tadigan proton tashuvchisiga (rhodopsin) tayanadi. Bakteriorhodopsinning proton pompasi to'lqin uzunligi 568 nm bo'lgan fotonlarning yutilishi bilan faollashadi, bu retinada Shiff bazasining (SB) fotoizomerlanishiga olib keladi va uning o'tishini keltirib chiqaradi. trans- 13 da - cis-shakl. Fotoizomerizatsiya juda tez va atigi 200 femtosekundni oladi. Natijada, rodopsin bir qator tez konformatsion o'zgarishlarga uchraydi: Shiff asosi qoldiqlardan siqib chiqadi. Asp85 va Asp212, H+ ionlarining qolgan qismiga o'tishiga sabab bo'ladi Asp85, va M1 holati (meta-I) hosil bo'ladi. Keyin oqsil qoldiqni ajratib M2 (meta-II) holatiga o'tadi Glu204 dan Glu194, bu esa atrof-muhitga proton chiqaradi. Bu davlat nisbatan uzoq umr ko'radi. Shiff bazasi qoldiq ustida reprotonlanadi Asp85, holatni hosil qiluvchi N. Ikkinchi protonning kelib chiqishi muhim Asp96, chunki uning deprotonlangan holati beqaror va sitoplazmadagi proton tomonidan tez reprotonlanadi (qayta protonlanadi). protonatsiya Asp85 va Asp96 SB ning takroriy izomerlanishiga olib keladi, shu bilan O. holatini hosil qiladi. Shuningdek, qoldiq Asp85 protonini chiqaradi Glu204 bakteriorhodopsin esa tinch holatiga qaytadi.
Fotofosforlanish
PSII dan chiqarilgandan so'ng, qaytarilgan plastokinon PQH 2 sitoxrom b6f kompleksiga o'tadi, bu ikkita elektronni PQH 2 dan plastosiyanin y oqsiliga ikkita alohida reaktsiyada o'tkazadi. Bu jarayon ETC III kompleksida sodir bo'ladigan Q-siklga o'xshaydi. Birinchi reaktsiyada plastokinol PQH 2 lümen tomondan kompleksga bog'lanadi va bitta elektron temir-oltingugurt markaziga (Fe-S) o'tadi, so'ngra uni sitoxrom f ga o'tkazadi, ikkinchisi elektronni plastosiyanin molekulasiga o'tkazadi. Ikkinchi elektron gem molekulasiga o'tadi b L , u keyin uni gem b H ga o'tkazadi, ikkinchisi elektronni ikkinchi plastokinon molekulasi PQ ga o'tkazadi. Ikkinchi reaksiyada 2-plastokinol molekulasi PQH 2 oksidlanadi, boshqa plastotsiyanin molekulasiga elektron va yarim qaytarilgan PQ ni beradi, u PQH 2 ga kamayadi va kompleksni tark etadi. Ikkala reaktsiya ham lumenga to'rtta protonning o'tkazilishi bilan birga keladi.
Oksidlanishli fosforlanish
N A D H + H + + U Q + 4 H + (m a t r i x) ⟶ N A D + + U Q H 2 + 4 H + (I M S) (\displaystyle NADH+H^(+)+UQ+4H^(+)(matritsa)\longrightarrow NAD ^(+)+UQH_(2)+4H^(+)(IMS))
Eslatmalar
- Nelson, Devid. Leninger biokimyo tamoyillari / Devid Nelson, Maykl Koks. - Nyu-York: W.H. Freeman, 2013. - P. 403. - ISBN 978-1-4292-3414-6.
- Nath, Sunil; Villadsen, Jon (2015-03-01). "Oksidativ-fosforillanish" qayta ko'rib chiqildi. Biotexnologiya va bioinjeneriya [Ingliz]. 112 (3): 429-437. DOI: 10.1002/bit.25492. ISSN 1097-0290.
- Kolman J., Rem K.-G. Vizual biokimyo. - M.: Mir, 2011. - S. 128-129. - 469 b. - 7000 nusxa. - ISBN 5-03-003304-1.
- Stroev E.A. Biologik kimyo. - M. : Oliy maktab, 1986. - S. 210. - 479 b.
- Yang, Xuanxe; Chjan, Guoxui; Cui, Jianmin (2015-01-01). "BK kanallari: ko'p sensorlar, bit aktivatsiya eshik" . Membran fiziologiyasi va membrana biofizikasi. 6 : 29. DOI: 10.3389/fphys.2015.00029. PMC. PMID.
- Shattok, Maykl J.; Ottolia, Mishel; Bers, Donald M.; Blausteyn, Mordaxay P.; Boguslavskiy, Andrey; Bossuyt, Julie; Bridge, Jon H.B.; Chen-Izu, Ye; Klensi, Kollin E. (2015-03-15). “Yurakdagi Na+/Ca2+ almashinuv va Na+/K+-ATPaza ”. Fiziologiya jurnali [Ingliz]. 593 (6): 1361-1382. DOI: 10.1113/jphysiol.2014.282319. ISSN 1469-7793. PMC. PMID.
- Aperia, Anita; Akkuratov, Evgeniy E.; Fontana, Yakopo Mariya; Brismar, Xalmar (2016-04-01). “Na+-K+-ATPaz, plazma membrana retseptorlarining yangi sinfi”. Amerika fiziologiya jurnali - Hujayra fiziologiyasi [Ingliz]. 310 (7): C491-C495. DOI: 10.1152/ajpcell.00359.2015. ISSN 0363-6143. PMID.
- Nelson, Devid. Leninger biokimyo tamoyillari / Devid Nelson, Maykl Koks. - Nyu-York: W.H. Freeman, 2013. - P. 464. - ISBN 978-1-4292-3414-6.
- Poburko, Deymon; Demaurex, Nikolas (2012-04-24). “Mitoxondrial proton gradientini sitozolik Ca2+ signallari bilan tartibga solish”. Pflugers arxivi - Yevropa fiziologiya jurnali [Ingliz]. 464 (1): 19-26.
elektrokimyoviy gradient Ion ionlar oqimining harakatlantiruvchi kuchi bo'lib, u membrana potentsiali (elektr gradienti) va moddalar kontsentratsiyasi gradienti (kimyoviy gradient) birikmasidir. Elektr gradienti faqat ionlarning harakatini tavsiflaydi va ularning qarama-qarshi zaryadiga yo'naltiriladi. Kimyoviy gradient erigan moddalarning yuqori konsentratsiyasi bo'lgan hududdan past konsentratsiyali hududga yo'naltiriladi.
Membrana bo'ylab moddalarni tashish passiv va faol ravishda sodir bo'lishi mumkin. faol transport energiya talab qiladi va passiv energiya sarfisiz amalga oshiriladi. Faol transport har doim elektrokimyoviy gradientga zid keladi. Passiv transport erigan moddalar faqat qulay elektrokimyoviy gradient bo'ylab paydo bo'lishi mumkin.
Eritmalarni tashish tizimlarini foydalanishga qarab tasniflash mumkin hujayra energiyasi.
1. Passiv tashish ATP gidrolizini talab qilmaydi va boshqa eritmaning o'tkazilishi bilan bog'liq emas.
Yog'da eriydigan moddalarning (masalan, O 2 , CO 2 , spirtlar va efirlar) tarqalishi mumkin to'g'ridan-to'g'ri plazma membranasi orqali.
Ion va kichik molekulalarning tashilishi ko'pincha orqali sodir bo'ladi transmembran oqsillari xizmat qiladigan ion kanallari(turli xil ionlar uchun) yoki akvaporlar(suv molekulalari uchun).
Ion kanallari quyidagilarga ega umumiy komponentlar:
1)teshik maydoni, ular orqali ionlar tarqaladi.
2)gözenek ichidagi selektiv filtr, bu orqali kanal ma'lum ionlar (masalan, Na + kanallari) uchun juda selektivdir.
3) kanal darvozasi, qaysi kanalni ochadi va yopadi.Yopiq holatda ionlar kanaldan o'tmaydi, lekin kanal faollashtirish uchun mavjud. Ochiq holatda ionlar elektrokimyoviy gradientiga qarab harakatlanadi. Kanal eshiklari quyidagi mexanizmlardan biri bilan boshqarilishi mumkin: membrana kuchlanishlari (kuchlanishga bog'liq kanallar); kimyoviy moddalar (kimyoviy bog'liq kanallar); membranadagi mexanik kuchlar (cho'zilishga bog'liq kanallar).
Diffuziya sodir bo'lishi mumkin tashuvchi oqsillar orqali chaqirdi uniport, bir erigan moddani membrananing bir tomoniga tanlab bog'laydi va uni boshqa tomoniga etkazish uchun konformatsion o'zgarishlarga uchraydi. Eritmalarni uniport orqali tashish deyiladi osonlashtirilgan diffuziya, chunki u oddiy diffuziyadan tezroq. Glyukoza va aminokislotalar shu tarzda tashiladi.
Osmos - bu suvning suv konsentratsiyasi gradienti tomonidan boshqariladigan membrananing akva g'ovaklari orqali harakatlanishi (diffuziyasi) Suv konsentratsiyasi erigan moddaning umumiy konsentratsiyasi bilan ifodalanadi; Eritma qancha suyultirilsa, uning erigan moddaning konsentratsiyasi shunchalik past bo'ladi va suv konsentratsiyasi shunchalik yuqori bo'ladi.Ikki probirka ajratilganda. yarim o'tkazuvchan membrana(bu suvni tashish imkonini beradi, lekin erigan moddalar emas), suv ko'proq suyultirilgan eritmadan ko'proq konsentrlangan eritmaga o'tadi. Osmolyarlik eritmaning osmotik kuchining ifodasidir . Bir xil osmolyarlikka ega ikkita eritma deyiladi izosmotik. Etalon eritmaning osmolyarligidan katta bo'lgan eritmalar deyiladi giperosmotik, va ozmolyarligi past bo'lgan eritmalar deyiladi gipoosmotik. Izotonik eritma ishlaydigan hujayralar bilan bir xil osmolyarlikka ega va toza suvning ularning membranasi bo'ylab harakatlanishiga olib kelmaydi; gipotonik eritma ishlaydigan hujayraga qaraganda past osmolyarlikka ega va hujayralarni shishishiga olib keladi, gipertonik eritma hujayradan yuqori osmolyarlikka ega va hujayralarning qisqarishiga olib keladi. Misol uchun, agar bemorga tomir ichiga yuborilsa gipotonik eritma, hujayradan tashqari suyuqlikning tonusi dastlab pasayadi va suv osmoz orqali hujayra ichidagi suyuqlikka o'tadi (hujayralar shishadi). Aksincha, kirsangiz gipertonik eritma, hujayradan tashqari suyuqlikning tonusi kuchayadi va suv hujayra ichidagi suyuqlikni tark etadi (hujayralar siqiladi).
Sun'iy lipid membranasi ionlarni amalda o'tkazmasa-da, biologik membranalarda " ion kanallari ”, bu orqali alohida ionlar membranaga tanlab kirib boradi (qarang). Membrananing o'tkazuvchanligi va polaritesiga bog'liq elektrokimyoviy gradient, ya'ni membrananing ikkala tomonidagi ionlar konsentratsiyasi bo'yicha ( konsentratsiya gradienti) va dan farqlar membrananing ichki va tashqi tomonlari orasidagi elektr potentsiallari ( membrana potentsiali).
Hujayralarning tinch holatida membrana potentsiali ( dam olish potentsiali, qarang) -0,05 dan -0,09 V gacha, ya'ni plazma membranasining ichki tomonida ortiqcha manfiy zaryadlar ustunlik qiladi. Qolgan potentsial birinchi navbatda Na + va K + kationlari, shuningdek, organik anionlar va Cl - ion (1) tomonidan ta'minlanadi. Hujayra tashqarisidagi va ichidagi konsentratsiyalari va bu ionlarning o'tkazuvchanlik koeffitsientlari (2) jadvalda keltirilgan.
Ionlarning tashqi muhit va hujayraning ichki hajmi o'rtasida taqsimlanishi tasvirlangan Nernst tenglamasi(3), bu erda DA G - transmembran potensiali (voltda, V), ya'ni membrana orqali ion tashish bo'lmaganda membrananing ikki tomoni orasidagi elektr potentsiallar farqi ( muvozanat potensiali). 25°C da bir valentli ionlar uchun RT/Fn omili 0,026 V ni tashkil qiladi. Shu bilan birga, (2)-jadvaldan kelib chiqadiki, K + DA G ionlari uchun taxminan -0,09 V, ya'ni bir xil tartibdagi qiymat. sifatida va dam olish potentsiali. Na + ionlari uchun, aksincha, DD G ≈ +0,07 V, ya'ni dam olish potentsialidan yuqori. Shuning uchun Na + kanali ochilganda Na + ionlari hujayra ichiga kiradi. Na + va K + ionlari kontsentratsiyasining tengsizligi doimo saqlanib turadi Na + /K + -ATPaza ATP sarflaganda (qarang).
"Membranlarda energiya saqlanishi" bo'limining maqolalari:
- A. Elektrokimyoviy gradient
2012-2019. Vizual biokimyo. Molekulyar biologiya. Vitaminlar va ularning vazifalari.
Vizual shakldagi ma'lumotnomada - rang sxemalari ko'rinishida - barcha biokimyoviy jarayonlar tasvirlangan. Biokimyoviy muhim kimyoviy birikmalar, ularning tuzilishi va xossalari, ular ishtirokidagi asosiy jarayonlar, shuningdek, tirik tabiatdagi eng muhim jarayonlarning mexanizmlari va biokimyosi ko'rib chiqiladi. Kimyo, biologiya va tibbiyot universitetlari talabalari va o'qituvchilari, biokimyogarlar, biologlar, shifokorlar, shuningdek, hayotiy jarayonlarga qiziquvchilar uchun.
