Для градиента химического потенциала можно записать следующее уравнение (4 видео)

Содержание

Для градиента химического потенциала можно записать следующее уравнение
Цитоскелет образован белками
Диффузия в растворах электролитов
🎥 Видео

Видео:Электрохимические градиенты (видео 10) | Мембранный транспорт | БиологияСкачать

Для градиента химического потенциала можно записать следующее уравнение

• Мембранный потенциал возникает за счет электрохимического градиента, который существует по обеим сторонам мембраны, селективно проницаемой для ионов

• Величина мембранного потенциала как функции концентрации ионов рассчитывается по уравнению Нернста

• В клетке поддерживается отрицательное значение мембранного потенциала покоя. При этом внутренняя среда клетки, по сравнению с внешней, характеризуется несколько большим отрицательным зарядом

• Существование мембранного потенциала является необходимым условием генерации электрических сигналов, а также направленного транспорта ионов через мембрану

Важным свойством клеток является способность поддерживать такие внутриклеточные концентрации метаболитов, которые существенно отличаются от их содержания во внеклеточной среде. В случае ионов, различия в их концентрации по обеим сторонам мембраны приводят к различиям в электрическом заряде: внутриклеточная среда заряжена несколько более отрицательно, чем среда снаружи клетки. Совместное действие разности зарядов и концентраций проводит к возникновению электрохимического градиента. Электрохимический градиент поддерживается за счет действия селективных каналов и белков переносчиков в плазматической мембране.

Для того чтобы понять, каким образом возникает электрохимический градиент, вначале рассмотрим простой случай, когда мембрана оказывается проницаемой только для одного вида ионов. На рисунке ниже представлены два компартмента, А и В, разделенные тонкой мембраной. Эти компартменты содержат раствор КС1 разной концентрации. В растворе хлорид калия диссоциирован на гидратированные ионы К+ и Cl-. Поскольку оба компартмента содержат эквимолярные концентрации ионов, то каждый обладает нейтральным зарядом.

Если бы мембрана была непроницаема для ионов, то величина ее электрического потенциала, измеренная с помощью вольтметра, равнялась бы нулю.

Селективное передвижение ионов через мембрану вызывает изменение мембранного потенциала.

Теперь рассмотрим случай, когда мембрана проницаема только для ионов калия (например, когда в мембране находятся К+-каналы). Диффузия растворенных веществ по градиенту концентрации является энергетически выгодным процессом (выражается в виде отрицательной величины разности энергии AG). Поэтому ионы К+ будут диффундировать в сторону более низкой их концентрации, т. е. из компартмента В в компартмент А. При этом распределение заряда на мембране будет меняться. По мере накопления в компартменте А положительно заряженных ионов, возрастают силы отталкивания между ними. Эти силы затрудняют переход ионов К+ в компартмент А.

Когда в системе достигается электрохимическое равновесие, градиенты концентрации и электрических зарядов взаимно уравновешиваются, и движение ионов К+ через мембрану прекращается. При этом транспорт ионов К+ из одного компартмента сдерживается их транспортом из другого компартмента.

Однако в компартменте А содержится больше положительно заряженных ионов, чем в компартменте В. Этот избыток ионов К+ (в компартменте А) взаимодействует с избытком ионов Cl- (в компартменте В) через тонкую мембрану, в результате чего по обеим ее сторонам выстраиваются электрические заряды. Разница зарядов по обеим сторонам мембраны выражается в виде разности потенциалов и называется мембранный потенциал. Равновесный (мембранный) потенциал компартмента В по отношению к компартменту А имеет отрицательное значение.

Этот пример иллюстрирует необходимость наличия двух условий, необходимых для возникновения мембранного потенциала клетки, не равного нулю:
• различные концентрации ионов по обеим сторонам мембраны, которые приводят к разделению зарядов и
• мембрана, обладающая селективной проницаемостью по крайней мере к одному виду ионов.

Поэтому величина мембранного потенциала является функцией концентрации ионов. В состоянии равновесия эту функцию для ионов X можно выразить количественно с помощью уравнения Нернста:

• Е — равновесный потенциал (в вольтах)
• R — универсальная газовая постоянная (2 кал моль -1 К -1 )
• Т — абсолютная температура (К; 37 °С = 307,5 К)
• z — валентность ионов (электрический заряд)
• F — число Фарадея (2,3 х 10 4 кал вольт -1 моль -1 )
• [Х]А — концентрация свободных ионов X в компартменте А
• [Х]в — концентрация свободных ионов X в компартменте В

В формировании мембранного потенциала в клетках животных, главным образом, участвуют ионы К+, Na+ и Cl-. Ионы Са2+ и Mg2+ в меньшей степени участвуют в формировании мембранного потенциала покоя. Плазматическая мембрана обладает селективной проницаемостью к перечисленным ионам (т. е. мембрана содержит ионные каналы, селективные к каждому типу ионов). Это обстоятельство, а также мембранная проницаемость (Р) для каждого иона учитывается в уравнении Гольдмана-Ходжкина-Каца, которое представляет собой расширенную форму уравнения Нернста.

Для основных ионов это уравнение выражает мембранный потенциал как функцию их проницаемости и концентрации внутри (i) и снаружи (о) клетки:

Величина отрицательного мембранного потенциала покоя зависит от типа клеток и колеблется от -200 мВ до -20 мВ. В клетках млекопитающих мембранный потенциал покоя в основном создается при работе К+-каналов и ионного насоса, который называется Na+/К+-АТФаза. Основной вклад в формирование отрицательного мембранного потенциала вносит небольшой поток ионов К+ через плазматическую мембрану. Этот поток осуществляется через К+-каналы, лишенные воротного механизма (т. н. калиевые каналы покоя).

В отличие от большинства других К+-каналов, которым необходим сигнал для открытия, эти каналы в клетке, обладающей определенным потенциалом покоя, открыты постоянно. В покоящейся клетке также открыты несколько каналов для других ионов. Движение ионов К+ из клетки, по направлению электрохимического градиента, помогает клеточному содержимому поддерживать отрицательный заряд. Пока мы не знаем всех источников ионов калия, которые участвуют в этом процессе. В некоторых клетках, например у растений и бактерий, а также в митохондриях, мембранный потенциал покоя создается за счет градиента протонов, а не ионов К+.

Для того чтобы происходила диффузия ионов К+ из клетки через К+-каналы, их концентрация в клетке должна быть выше, чем в окружающей среде. Градиент концентрации создается в результате работы Na+/К+-АТФа-зы, которая закачивает в клетку два иона калия на каждые три иона натрия, которые этот ионный насос удаляет из клетки. Поэтому насос функционирует как генератор заряда: удаляется больше электрических зарядов, чем привносится к клетку. Таким образом, наряду с K+-каналами, лишенными воротного механизма, Na+/К+-АТФазы участвуют в создании отрицательного внутриклеточного потенциала. Если происходит инактивация Na+/K+-АТФаз, то концентрации ионов Na+ и К+ по обе стороны мембраны уравниваются. Это происходит потому, что липидный бислой очень плохо пропускает ионы. Иными словами, без прохождения первичных процессов активного транспорта с участием Na+/К+-АТФаз значение мембранного потенциала равнялось бы нулю.

Мембранный потенциал покоящейся клетки представляет собой довольно постоянную величину. Однако при связывании лигандов, механическом стрессе или при изменении электрического заряда происходит открытие специфических ионных каналов, и мембранный потенциал изменяется. Если ионные каналы находятся под контролем электрического заряда, то изменения мембранного потенциала влияют на прохождение через них ионов. Открытие и закрытие канала контролируются воротным механизмом (гейтингом). Мембранный потенциал зависит от тех ионов, для которых каналы в основном, открыты. Например, при открытии Na+- или Са2+-каналов происходит деполяризация мембраны.

При этом соответствующие ионы начинают поступать в клетку в направлении их электрохимического градиента. Это приводит к тому, что мембранный потенциал становится более положительным. Напротив, при реполяризации мембраны (гиперполяризации) потенциал становится еще более отрицательным. Это происходит при открытии калиевых каналов и выходе из клетки ионов К+ в направлении градиента, что и влечет за собой увеличение отрицательного мембранного потенциала. Движение ионов по ионным каналам происходит быстро и исчисляется миллисекундами. Для изменения мембранного потенциала достаточны лишь незначительные различия в концентрации ионов по сторонам мембраны, и основная концентрация их в клетке не меняется.
Поток лишь 10 -12 моль К+ через 1 см2 мембраны приводит к ее быстрой гиперполяризации и к установлению мембранного потенциала, равного -100 мВ. Локальное передвижение относительно небольших зарядов через мембрану позволяет цитозолю и внеклеточной среде оставаться электрически нейтральными и сводит к минимуму электрическое отталкивание зарядов.

С энергетической точки зрения, мембранный потенциал представляет собой некий энергетический резервуар, энергию которого можно использовать для выполнения определенной работы. По расположению отрицательно заряженных ионов в цитозоле и положительно заряженных на наружной стороне мембраны, клетка напоминает электрический конденсатор или батарею, т. е. приспособление, способное сохранять электрическую энергию и служить ее источником. Энергия высвобождается в виде ионов, мигрирующих по направлению их электрохимического градиента, и может использоваться в процессах транспорта других ионов или метаболитов против градиента концентрации.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Видео:Физиология. Потенциал действияСкачать

Цитоскелет образован белками

Название	Цитоскелет образован белками
Дата	21.10.2021
Размер	308.77 Kb.
Формат файла
Имя файла	zachet_po_biofizike-1 (2).docx
Тип	Документы #252916

Подборка по базе: Самостоятельная работа по теме 1.1 Подготовка педагога дополните, 1.языки и образование.docx, «Межхозяйственное землеустройство в связи с образованием землепо, ЗАДАНИЕ по непрерывному физкультурному образованию в России.docx, История экономики образования.docx, Лекция 6 Система образования в Казахстане.docx, МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ.docx, программа Дополнительное образование театральный клубок.pdf, Национальный исследовательский институт дополнительного образова, Английский язык. Основное общее образование.docx

Вопрос 1. Из чего состоит цитоскелет животной клетки?
Варианты ответов:
1. цитоскелет образуют волокна из белков, жиров, углеводов
2. цитоскелет образован белками
3. цитоскелет образуют волокна из белков и углеводов
Цитоскелет образован белками

Вопрос 2. В чём заключается основная роль микротрубочек в клетке?
Варианты ответов:
1. поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям,
2. обеспечивают активный внутриклеточный транспорт
Обеспечивает активный внутриклеточный транспорт
Вопрос 3.Назовите авторов, которые предложили жидко-кристаллическую модель строения

биологических мембран.
Варианты ответа:
1. В 1925 году Гортер и Грендел
2. В 1935 году Ф. Даниэлли и Г. Доусон
3. В 1966 году Ленард и С. Сингером
4. В 1970 году G. Vanderkooi, D. Green
В 1966 году Леонард и С.Сингером

Вопрос 4. Назовите метод, с помощью которого можно получить информацию о расположении

мембранных белков.
Варианты ответов:
1. Электронная микроскопия.
2. Дифракция рентгеновских лучей.
3. Флуоресцентный анализ
4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Флуоресцентный анализ

Вопрос 5.Если коэффициент диффузии фосфолипидов увеличится, то среднее квадратичное перемещение за секунду фосфолипидной молекулы по поверхности мембраны эритроцита

…
Варианты ответа:
1. Уменьшиться
2. Увеличится
3. Не изменится

Вопрос 6.Вставьте пропущенное слово.
Жидкокристаллические структуры могут быть:
1) Нематическая (нитевидная) – длинные молекулы ориентированы параллельно друг другу;
2) Смектическая (мылообразная) – молекулы параллельны друг другу и располагаются слоями;
3) Холестерическая – молекулы располагаются параллельно друг другу в одной плоскости, но

в разных плоскостях ориентации молекул разные.

Бислойная липидная фаза биологических мембран соответствует ____?_______

Смектическая (мылообразная ) – молекулы параллельны друг к другу и распологаются слоями

Вопрос 7. При фазовом переходе мембранных фосфолипидов из геля в жидкокристал-лическое состояние толщина бислоя изменяется.
Как при этом изменяется электрическая ёмкость мембраны?
Варианты ответа:
1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Увеличивается в несколько раз
4. Уменьшается в несколько раз
Уменьшается

Вопрос 8.Жидкостно-мозаичная модель биологической мембраны включает в себя:
Варианты ответов:
1. Белковый слой, полисахариды и поверхностные липиды
2. Липидный монослой и холестерин
3. Липидный бислой, белки, микрофиламенты
4. Липидный бислой
липидный бислой, белки, микрофиламенты

Вопрос 9.Какие силы обеспечивают прочность липидного бислоя?
Варианты ответа:
1. белок -липидного взаимодействия
2. гидрофобные
3. гидрофильные
Белок – липидного взаимодействия
Вопрос 10. Какими методами можно оценить поведение белков в бислое от его фазового состояния?
1. Электронная микроскопия.
2. Дифференциально сканирующая калориметрия.
3. Флуоресцентный анализ
4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Дифференциально сканирующая калориметрия

Вопрос 11.Может ли взаимодействовать цитоскелет с гликокаликсом?
Варианты ответов:
1. нет, они расположены по разные стороны мембраны и мембрана препятствует взаимодействию;
2. да, это два элемента единого комплекса;
3. да, они расположены по разные стороны мембраны, но интегральный белок обеспечивает взаимодействие;
Да, они расположены по разные стороны мембраны, но интегральный белок обеспечивает взаимодействие

Вопрос 12.Назовите дату первого упоминания в научных трудах о модели мембраны животной клетки основные функции биологических мембран.
Варианты ответа:
1. 1891
2. 1902
3. 1925

Вопрос 13. Назовите метод, с помощью которого была доказана адекватность бислойной модели

1. Электронная микроскопия.
2. Дифракция рентгеновских лучей.
3. Флуоресцентный анализ
4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
дифракция рентгеновских лучей

Вопрос 14.Каким методом можно выяснить ассиметрию нативной мембраны?
Варианты ответов:

1. Дифракция рентгеновских лучей.
2. Флуоресцентный анализ
3. Электронная микроскопия.
4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Электронная микроскопия

Вопрос 15.Характерное время переноса молекулы фосфолипидов из одного положения

равновесия в другое при их диффузии:
Варианты ответов:
Латеральная
1. 10- 7 -10- 8 с
2. 10-10-10-12с
3. 1 – 2 часа

Вопрос 16.На каких модельных мембранах изучают воздействие витаминов, гормонов, антибиотиков

и других препаратов в медицине.
Варианты ответа:
1. Монослой фосфолипидов
2. Бислойная липидная мембрана
3. Липосома

Вопрос 17.При фазовом переходе мембранных фосфолипидов из геля в жидкокристал-лическое

состояние толщина бислоя изменяется.
Как при этом изменяется электрическая ёмкость мембраны?
Варианты ответа:
1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Увеличивается в несколько раз
4. Уменьшается в несколько раз
Увеличивается

Вопрос 18. Липидная часть биологической мембраны находится в следующем физическом состоянии
Варианты ответа:
1. Жидком аморфном
2. Твёрдом кристаллическом
3. Твёрдом аморфном
4. Жидкокристаллическом

Вопрос 19.Что такое фазовые переходы липидов?
Варианты ответов:
1. Это переход от жидкости к твёрдому состоянию.
2. Это переход от жидкокристаллического состояния в гелеобразное.
3. Это переход от жидкокристаллического состояния в твёрдое.
Это переход от жидкостнокристалического состояния в гелеобразное

Вопрос 20.Каким методом можно оценить конформационную лабильность мембранных белков?

Варианты ответов:
1. Дифракция рентгеновских лучей.
2. Флуоресцентный анализ
3. Электронная микроскопия.
Флуоресцентный анализ

Вопрос 21. Назовите функцию цитоскелета животной клетки, которую он не выполняет Варианты

ответа:
1. поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям,
2. экзо- и эндоцитоз
3. активный мембранный транспорт
4. активный внутриклеточный транспорт
активный мембранный транспорт

Вопрос 22.Назовите авторов, которые выдвинули первую гипотезу о строении биологических

мембран, согласно которой мембрана состоит из двойного липидного слоя, покрытого с двух

сторон слоями глобулярных белков.
Варианты ответа:
1. В 1925 году Гортер и Грендел
2. В 1935 году Ф. Даниэлли и Г. Доусон
3. В 1935 году Коул и Кертис
4. В 1966 году Ленард и С. Сингером
В 1935 году Ф. Даниэлли и Г. Доусон

Вопрос 23.Назовите метод, с помощью которого можно изучать подвижность липидных молекул в

мембране.
Варианты ответа:
1. Электронная микроскопия.
2. Дифракция рентгеновских лучей.
3. Флуоресцентный анализ
4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).

Вопрос 24.Какие физические методы, из перечисленных ниже, пригодны для оценки фазового

состояния липидов в мембране?
a) Дифракция рентгеновских лучей.
b) Флуоресцентный анализ
c) Электронная микроскопия.
d) Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Варианты ответа:
1. a,c,d
2. a,c
3. b,c,d
4. b,d
a,c,d

Вопрос 25.Характерное время переноса молекулы фосфолипидов из одного положения равновесия в другое при их диффузии:
Варианты ответов: Флип-флоп
1. Примерно 1 час
2. 10-7-10-8 с
3. 10 – 50 с

Вопрос 26. При фазовом переходе мембранных фосфолипидов из жидкокристалли-ческого состояния

в гель толщина бислоя изменяется. Как при этом изменяется электрическая ёмкость

мембраны?
Варианты ответа:
1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Увеличивается в несколько раз
4. Уменьшается в несколько раз
Уменьшается

Вопрос 27. Где вязкость выше: у поверхности мембраны или в её центре?

Варианты ответа:
1. В центре
2. У поверхности
У поверхности

Вопрос 28.Удельная электрическая ёмкость мембраны аксона:
Варианты ответа:
1. 0,5.10-4 Ф/м2 3. 0,5.10-2 Ф/см2
2. 0,5.10-2 Ф/м2 4. 0,5.10 -12 Ф/м2
0,5.10 -12 Ф/м2

Вопрос 29.Как влияют белки на фазовые переходы?
Варианты ответа:
1.Увеличивают температуру фазового перехода.
2. Уменьшают температуру фазового перехода.
3. Не влияют на температуру фазового перехода.
Не влияют на температуру фазового перехода.
Вопрос 30.Какими способами можно измерить фазовые переходы или установить критическую температуру?
Варианты ответа:
1.Электронная микроскопия.
2.Дифракция рентгеновских лучей.
3. Дифференциальная калориметрия.
4.Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Дифференциальная калориметрия.

Вопрос 31.В чём заключается основная роль актиновых микрофиламентов в клетке?
Варианты ответов:
1. поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям,
2. обеспечивают активный внутриклеточный транспорт
Поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям,

Вопрос 32.Назовите авторов, которые предложили белково-кристаллическую модель строения биологических мембран.
Варианты ответа:
1. В 1925 году Гортер и Грендел
2. В 1935 году Ф. Даниэлли и Г. Доусон
3. В 1966 году Ленард и С. Сингером
4. В 1970 году G. Vanderkooi, D. Green
В 1970 году G. Vanderkooi, D. Green

Вопрос 33.Назовите метод, с помощью которого можно оценить микровязкость липидной фазы

мембраны.
Варианты ответов:
1. Электронная микроскопия.
2. Дифракция рентгеновских лучей.
3. Флуоресцентный анализ
4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Вопрос 34.Продолжите фразу «Высокая подвижность липидных молекул обусловливает движение …
Варианты ответов:
1. вокруг центра симметрии фосфолипида.
2. вдоль поверхности мембраны.
3. флип-флоп.
флип-флоп.

Вопрос 35.Назовите метод, с помощью которого была определена скорость перескоков молекул с

одной поверхности мембраны на другую.
Варианты ответов:
1. Дифракция рентгеновских лучей.
2. Флуоресцентный анализ.
3. Метод спиновых меток.
4. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР).
Метод спиновых меток.

Вопрос 36.При фазовом переходе мембранных фосфолипидов из жидкокристаллического состояния в гель толщина бислоя изменяется.
Как при этом изменяется напряжённость электрического поля в мембране?
Варианты ответа:
1. Увеличивается
2. Уменьшается
3. Увеличивается в несколько раз
4. Уменьшается в несколько раз
Увеличивается
Вопрос 37.Толщина биологической мембраны

Варианты ответа:
1. 10 А0 3. 0,1 мкм
2. 10 нм 4. 10 мкм
10 нм
Вопрос 38.Фазовый переход липидного бислоя мембран из жидкокристаллического состояния в гель

сопровождается:
Варианты ответа:
1. Утоньшением мембраны
2. Толщина мембраны не меняется
3. Утолщением мембраны
Утолщением мембраны
Вопрос 39. Назовите виды белков, которые не способны создать и поддерживать белок- мембранный комплекс.

Варианты ответа:
1. α-спиральные структуры
2. амфифильные
3. пептидные гормоны
4. глобулярные белки
Пептидные гормоны

Вопрос 40.Укажите сравнительные скорости движения фосфолипидов в мембране:
Vлатеральная, Vфлип-флоп, Vвращение.
Варианты ответа:
1. Vлатеральная + – Ca +2 обмен – это
Варианты ответа:
1. вторично-активный транспорт ионов Са 2+ за счёт энергии химического потенциала ионов Nа 2+

2. первично-активный транспорт ионов Са2+ за счёт энергии электрохимического потенциала ионов Nа 2+

3. вторично-активный транспорт ионов Nа2+ за счёт энергии электрохимического потенциала ионов Cа 2+

4. вторично-активный транспорт ионов Са2+ за счёт энергии электрохимического потенциала ионов Nа 2+
5. пассивный транспорт ионов Са 2+ и Nа 2+

Вторично-активный транспорт ионов Са2+ за счёт энергии электрохимического потенциала ионов Nа 2

Вопрос 44. Активный транспорт ионов осуществляется за счет

Варианты ответа:
1) латеральной диффузии молекул в мембране
2) процессов диффузии ионов через мембраны
3) переноса ионов через мембрану с участием молекул-переносчиков
4) энергии гидролиза макроэргических связей АТФ
5) электродиффузии ионов
Энергии гидролиза макроэргических связей АТФ

Вопрос 45. Особенностью пассивного мембранного транспорта является следующее Варианты

ответа:
1) осуществляется без затрат энергии
2) является сопряжённым процессом
3) осуществляется за счёт энергии химических связей
4) это самопроизвольно протекающий процесс
5) перенос молекул идёт против градиента химического потенциала
Это самопроизвольно протекающий процесс

Вопрос 46. Характерной особенностью активного мембранного транспорта является то, что он

Варианты ответа:
1) протекает без затрат энергии
2) осуществляется по градиенту электрохимического потенциала
3) является сопряжённым процессом
4) осуществляется по градиенту электрохимического потенциала с участием белка-

переносчика
5) в процессе транспорта свободная энергия Гиббса остаётся неизменной
является сопряжённым процессом

Вопрос 47. Уравнение диффузии неэлектролитов записывается:

Варианты ответов: 3

Вопрос 48. Как изменится облегчённая диффузия ионов калия с участием молекулы валиномицина после фазового перехода мембранных липидов из жидкокристаллического состояния в гель?
Варианты ответа:
1. пойдёт в противоположную сторону
2. пойдёт быстрее
3. пойдёт медленнее
4. пойдёт с такой же скоростью

Вопрос 49. Возможен ли одновременный трансмембранный перенос ионов калия и натрия по

схеме симпорта?
Варианты ответа:
1. Да
2. Нет
Нет
Вопрос 50. Перенос ионов происходит в направлении: пассивный транспорт

Варианты ответа: 1

Вопрос 51. Для градиента электрохимического потенциала можно записать следующее уравнение
Варианты ответа: 4

Вопрос 52. Для химического потенциала можно записать следующее уравнение

Варианты ответа: 2

Вопрос 53. Уравнение Теорелла можно записать в следующем виде

Варианты ответа: 5

Вопрос 54. Уравнение Фика можно записать в следующем виде

Варианты ответа: 3

Вопрос 55. Скорость мембранного транспорта будет наибольшей:

Варианты ответа:
1) при первично-активном мембранном транспорте
2) при вторично-активном мембранном транспорте
3) при обычной диффузии
4) при транспорте через ионные каналы
5) при облегченной диффузии
При обычной диффузии

Вопрос 56. Характерной особенностью вторично-активного мембранного транспорта является то, что он
Варианты ответа:
1) сопряжён с самопроизвольно протекающим процессом переноса ионов через мембрану по градиенту электрохимического потенциала
2) осуществляется за счёт энергии химических связей
3) это самопроизвольно протекающий процесс
4) перенос молекул идёт против градиента химического потенциала.
5) в процессе транспорта свободная энергия Гиббса остаётся неизменной

А. Сопряжён с самопроизвольно протекающим процессом переноса ионов через мембрану по градиенту электрохимического потенциала

В. Перенос молекул идёт против градиента химического потенциала.

Вопрос 57. Молекула валиномицина переносит через мембрану:

Варианты ответа: 4

Вопрос 58. Осмотический эффект в живых клетках сопровождается их набуханием в гипотоническом растворе и сжатием в гипертоническом.

Будет ли наблюдаться осмотический эффект при накоплении ионов натирия по схеме антипорта?
Варианты ответа:
1. Да
2. Нет
Нет

Вопрос 59. Возможен ли одновременный трансмембранный перенос ионов калия и натрия по схеме антипорта?
Варианты ответа:
1. Да
2. Нет
да

Вопрос 60. Перенос ионов происходит в направлении:
активный транспорт
Варианты ответа: 2

Вопрос 61. Для конечного приращения свободной энергии системы в результате изменения концентрации заряженных молекул можно записать следующее уравнение Варианты ответа: 1

Вопрос 62. Ионы К+, имеющие больший кристаллографический радиус в сравнении с ионами Na+, проходят через натриевые каналы. А почему ионы Na+ не могут пройти через калиевый канал
Варианты ответа:
1. в калиевых каналах для ионов натрия недоступны полярные группы белковых молекул
2. площадь поперечного сечения калиевого канала гораздо меньше размеров иона натрия
3. структура калиевых каналов менее эластична в отличии от натриевых каналов
4. в калиевых каналах имеется селективный фильтр
5. в калиевых каналах имеются положительно заряженные группы белковых молекул

В калиевых каналах для ионов натрия недоступны полярные группы белковых молекул

Вопрос 63. Уравнение Нернста – Планка имеет вид:

Варианты ответа: 1

Вопрос 64. В случае облегчённой диффузии

Варианты ответа:
1) перенос осуществляется без затрат энергии
2) имеет место сопряжённый процесс
3) перенос молекул идёт против градиента химического потенциала
4) перенос молекул идёт против градиента электрохимического потенциала
5) перенос молекул осуществляется по градиенту химического потенциала с участием

молекул белка-переносчика
Перенос молекул осуществляется по градиенту химического потенциала с участием

Вопрос 65. По механизму обычной диффузии через мембраны клеток транспортируются
Варианты ответа:
1) глицерин
2) жирные кислоты
3) молекулы газов
4) молекулы сахаров
5) молекулы аминокислот

Вопрос 66. Характерной особенностью первично-активного мембранного транспорта является то что он
Варианты ответа:
1. сопряжён с самопроизвольно протекающим процессом разрыва химических связей
2. осуществляется по градиенту электрохимического потенциала
3. является сопряжённым процессом
4. осуществляется по градиенту электрохимического потенциала с участием белка-

переносчика
5. в процессе транспорта свободная энергия Гиббса остаётся неизменной
Является сопряжённым процессом

Вопрос 67. Перенос вещества при облегчённой диффузии идёт по сравнению с простой диффузией:
Варианты ответа:
1. в противоположную сторону
2. быстрее
3. медленнее
4. с такой же скоростью
Быстрее

Вопрос 68. Осмотический эффект в живых клетках сопровождается их набуханием в гипотоническом растворе и сжатием в гипертоническом.
Будет ли наблюдаться осмотический эффект при накоплении ионов натирия по схеме

Вопрос 69. Возможен ли одновременный трансмембранный перенос ионов калия и натрия по схеме

унипорта?
Варианты ответа:
1. Да
2. Нет
Нет
Вопрос 70. В клеточных мембранах известны три ионных насоса: Na+-K+-насос, протонный насос,

кальциевый насос. Каким образом осуществляется при этом активный транспорт сахаров и

аминокислот?
Варианты ответа:
1. По схеме антипорт
2. По схеме унипорт
3. По схеме симпорт
По схеме симпорт
Вопрос 71. Хеморецепторы делятся на следующие типы:
Варианты ответов:
1. ионотропные
2. соматотропные
3. метаботропные
4. потенциалзависимые
5. термотропные
Ионотропные

Вопрос 72. Gs-белки относятся к … белкам:
Варианты ответов:
1. ингибирующим
2. стимулирующим
3. поверхностным
4. гетеротримерным
5. внутриклеточным
Стимулирующим
Вопрос 73. Вторичные посредники это молекулы синтезируемые:
Варианты ответов:
1. внутри клетки
2. в других клетках
3. в межклеточном пространстве
4. в окружающей среде
Внутри клетки
Вопрос 74. В неактивном состоянии молекула G-белка связана с молекулой:
Варианты ответов:
1. цАМФ
2. цГМФ
3. ГТФ
4. ГДФ
5. АДФ
ГДФ
Вопрос 75. В активном состоянии молекула G-белка связана с молекулой:
Варианты ответов:
1. цАМФ
2. цГМФ
3. ГТФ
4. ГДФ
5. АДФ
ГТФ
Вопрос 76. К вторичным посредникам не относятся:
Варианты ответов:
1. цАМФ
2. цГМФ
3. гормоны
4. NO
5. Ca2+
Гормоны
Вопрос 77. К характеристикам рецепторов не относят:
Варианты ответов:
1. селективность
2. ингибируемость
3. вариабельность
4. насыщаемость
5. тканевая специфичность
Вариабельность

Вопрос 78. Ацетилхолиновый никотиновый рецептор состоит из … субъединиц:
Варианты ответов:
1. трех
2. двух
3. шести
4. четырех
5. пяти
пяти
Вопрос 79. Для активации ацетилхолинового рецептора требуется… молекулы ацетилхолина:
Варианты ответов:
1. одна
2. три
3. пять
4. четыре
5. две
Две
Вопрос 80. Как действуют агонисты рецептора в малых дозах?
Варианты ответов:
1. рецептор активируется находясь в комплексе с агонистом
2. рецептор десенсибилизируется, а у агониста уменьшается число доступных мест

связывания
3. рецептор диссоциирует находясь в комплексе с агонистом
Рецептор активируется находясь в комплексе с агонистом
Вопрос 81. Как действуют агонисты рецептора в больших дозах или при длительном воздействии?

Варианты ответов:
1. рецептор активируется находясь в комплексе с агонистом
2. рецептор десенсибилизируется, а у агониста уменьшается число доступных мест

связывания
3. рецептор диссоциирует находясь в комплексе с агонистом
Рецептор десенсибилизируется, а у агониста уменьшается число доступных мест

связывания
Вопрос 82. Назовите правильную последовательность белковых субъедтиниц в холинорецепторах Н-

Вопрос 83. Назовите вещество, которое является специфическим ингибитором Н-холинорецепторов.
Варианты ответов:
1. атропин
2. ганглиоблокаторы
3. бетанехол
4. пирензепин.
ганглиоблокаторы

Вопрос 84. Назовите вещество, которое является специфическим ингибитором М-холинорецепторов.
Варианты ответов:
1. атропин
2. ганглиоблокаторы
3. бетанехол
атропин

Вопрос 85. На какой субъединице Н-холинорецептора находятся два центра связывания лиганда?

Вопрос 86. Назовите рецепторные белки, которые участвуют в адгезии клеток.
Варианты ответов:
1. интегрины
2. серины
3. ионизиды
4. ретиониды
интегрины

Вопрос 87. Какую роль выполняет цАМФ в фоторецепторной мембране глаза?
Варианты ответов:
1. вызывает освобождение кальция из мембран эндоплазматического ретикулума
2. закрывает Na+ каналы
3. повышает концентрацию ионов Са+2 в клетке
Повышает концентрацию ионов Са+2 в клетке

Вопрос 88. Какому состоянию соответствует случай, когда агонист связан с лигандом, а рецепторный

канал закрыт.
Варианты ответов:
1. покой
2. активное
3. десенсибилизированное
Активное

Вопрос 89. Какое вещество активирует аденилатциклазу?
Варианты ответов:
1. форсколин
2. мускорин
3. никонин
форсколин

Вопрос 90. Вторичный месенджер Диацилглицерин после активации …
Варианты ответов:
1. фосфорилируется диацилглицеринкиназой в фосфатидную кислоту.
2. вызывает освобождение кальция из мембран эндоплазматического ретикулума.
3. повышает концентрацию ионов Са+2 в клетке.
фосфорилируется диацилглицеринкиназой в фосфатидную кислоту.
Вопрос 91. Вторичный месенджер Инозитолтрифосфат после активации …
Варианты ответов:
1. фосфорилируется диацилглицеринкиназой в фосфатидную кислоту.
2. вызывает освобождение кальция из мембран эндоплазматического ретикулума.
3. повышает концентрацию ионов Са+2 в клетке.
Вызывает освобождение кальция из мембран эндоплазматического ретикулума.
Повышает концентрацию ионов Са+2 в клетке.
Вопрос 92. При активация одной молекулы родопсина образуется
Варианты ответов:
1. один активный комплекс а- субъединицы трансдуцина с ГТФ.
2. несколько сотен активных комплексов а- субъединицы трансдуцина с ГТФ.
3. несколько тысяч активных комплексов а- субъединицы трансдуцина с ГТФ.
Несколько сотен активных комплексов а- субъединицы трансдуцина с ГТФ.

Вопрос 93. а-субъединица трансдуцина активирует на фоторецепторной мембране …

Варианты
ответов:
1. цГМФ
2. фосфодиэстеразу.
3. транс-ретиналь.
фосфодиэстеразу.
Вопрос 94. Комплекс а-субъединицы с фосфодиэстеразой на фоторецепторной мембране превращает

… молекул цГМФ.
Варианты ответов:
1. несколько десятков
2. несколько тысяч
3. несколько десятков тысяч
Несколько тысяч

Вопрос 95. Какое вещество не может активировать Н-холинорецептор?
Варианты ответов:
1. Мускарин;
2. Никотин;
3. Форскалин;
Мускарин

Вопрос 96. Какое вещество активирует М-холинорецептор?

Варианты ответов:
1. Никотин;
2. Мускарин;
3. Форскалин;
Мускарин
Вопрос 97. Назовите самый непрочный тип клеточных контактов.
Варианты ответов:
1. адгезионный
2. запирающий
3. заякоривающий
4. щелевой
Щелевой
Вопрос 98. Назовите самое коммуникационное соединение клеток.
Варианты ответов:
1. адгезионный контакт
2. запирающий контакт
3. заякоривающий контакт
4. щелевой контакт
Щелевой контакт

Вопрос 99. Назовите белок не вызывающий адгезии клеток.
Варианты ответов:
1. Фибронектин
2. N — кадгерин
3. L- селектин
4. Остеонектин
Остеонектин
Вопрос 100. Назовите Кальций-зависимые адгезивные молекулы, (кадгерины), которые нельзя найти

в эпителиальных клетках
Варианты ответов:
1. Е-кадгерины;
2. N-кадгерины;
3. Р-кадгерины;

Вопрос 101 Если коэффициент диффузии фосфолипидов увеличится, то среднее квадратичное перемещение за секунду фосфолипидной молекулы по поверхности мембраны эритроцита

Вопрос 102 Назовите ингибитор Na+ К+ -АТФазы

Вопрос 103 Уравнение Фика описывает:
Пассивный транспорт

неэлектролитов
Вопрос 104 Особенностью пассивного

мембранного транспорта является следующее:
это самопроизвольно

Вопрос 105 Для возникновения трансмембранной разности потенциалов необходимо и достаточно выполнения следующих двух условий
Концентрации ионов по обе стороны от мембраны должны различаться
Должна существовать избирательная проницаемость

ионов через мембрану

Вопрос 106 Какой знак имеет разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями клеточных мембран в состоянии покоя?
Отрицательный

Вопрос 107 Наличие в биологических мембранах емкостных свойств подтверждается тем, что:
Сила тока опережает по фазе приложенное напряжение

Вопрос 108 Выберите методы исследования проницаемости мембран
Осмотический метод
Индикаторный метод
Радиоизотопный метод
Метод измерения

Вопрос 109 Биологическая роль потенциала действия заключается в том что

Потенциал действия обладает способностью распространяться по мембранам нервных и мышечных волокон, что обеспечивает передачу информации а биологических системах

Вопрос 110 В фазе деполяризации при возбуждении аксона потоки ионов Na + направлены:

аг

Вопрос 111 В фазе реполяризации аксона потоки ионов направлены:

Вопрос 112 Возникновение фазы деполяризации потенциала действия обусловлено
Выберите один ответ:
Открытием натриевых потенциал зависимых каналов и поступлением ионов натрия на внутреннюю поверхность цитоплазматической мембраны по градиенту электрохимического потенциала

Вопрос 113 Возникновение фазы реполяризации потенциала действия обусловлено
Закрытием натриевых каналов, открытием калиевых каналов и выходом ионов калия на внешнюю поверхность цитоплазматической мембраны по градиенту электрохимического потенциала
Вопрос 114 Генераторный потенциал -это.
Биопотенциал, возникающий при деполяризации поверхностной мембраны рецептора, обусловленной действием на него раздражителя
Вопрос 115 Исходя из уравнения Гольдмана-Xоджкина -Катца сделайте заключение, как изменится в е личина потенциала покоя при увеличении проницаемости мембраны для ионов натрия

Вопрос 116 Исходя из уравнения Гольдмана -Xоджкина -Катца сделайте заключение, как изменится в е личина потенциала покоя при увеличении проницаемости мембраны для ионов калия
Возрастёт
Вопрос 117 Как изменится величина потенциала действия, если будет иметь место выравнивание концентраций ионов натрия между клеткой и внеклеточной жидкостью?

Разность потенциалов на мембране исчезнет

Вопрос 118 Ничему полученные в результате измерения с помощью микроэлектродной техники значения величины мембранного потенциала оказались меньше в сравнении с равновесным потенциалом для ионов калия (исходя из гипотезы

Гипотезе Бернштейна не учитывалась что мембраны в покое проницаемы не только для ионов калия, но и для ионов натрия и хлора

Вопрос 119 Уравнение Гольдман Ходжкина Катца имеет вид:

Вопрос 120 Что называют потенциалом действия?

Кратковременные изменения мембранного потенциала в процессе возбуждения клеток

Вопрос 121 С увеличением диаметра нервного волокна скорость распространения потенциала действия

Вопрос 122 Продолжите следующую фразу.

Ионные каналы проводят ионы через биологическую мембрану.
бг

Вопрос 123 По сравнению с простой диффузией перенос вещества при облегчённой диффузии идёт:
быстрее

Вопрос 124 По механизму обычной диффузии через мембраны

клеток транспортируются
молекулы газов
Вопрос 125 Для возникновения трансмембранной разности потенциалов необходимо и достаточно выполнения следующих двух условий

Концентрации ионов по обе стороны от мембраны должны различаться

Должна существовать избирательная проницаемость

ионов через мембрану

Вопрос 126 Как изменяется потенциал действия аксона при блокаде Na+ -К+ АТФ-азы

Видео:ГрадиентСкачать

Диффузия в растворах электролитов

Диффузиейназывается процесс самопроизвольного выравнивания химического потенциала в изотермической системе. В случае, если химический потенциал вещества зависит только от его концентрации, диффузия описывается законом Фика:

, (5 — 1)

где J_i — диффузионный поток вещества i, представляющий собой количество (или массу) вещества, проходящего через единичную поверхность, расположенную перпендикулярно потоку, за единицу времени, gradC_i — градиент концентрации, D_i — коэффициент диффузии, зависящий от типа растворенного вещества, растворителя и температуры.

Знак минус показывает, что диффузионный поток направлен против градиента концентрации, то есть в сторону от высоких концентраций к низким.

Если концентрация изменяется только вдоль одной координатной оси, например, Y, то такая диффузия называется одномерной или линейной. В этом случае закон Фика можно записать в следующей форме:

. (5 — 2)

Диффузионный поток можно выразить, используя среднюю скорость движения диффундирующих частиц . В этом случае поток равен произведению концентрации вещества на среднюю скорость движения частиц:

. (5 — 3)

Из уравнений (5 — 1) и (5 — 2) для идеальных растворов следует:

. (5 — 4)

Среднюю скорость движения частиц можно рассматривать как величину, зависящую от движущей силы f, приходящейся на одну диффундирующую частицу, и коэффициента сопротивления среды B:

. (5 — 5)

Так как движущей силой является градиент химического потенциала, отнесенный к одной частице, то нетрудно найти зависимость коэффициента диффузии предельно разбавленного раствора D 0 _i от коэффициента сопротивления среды:

. (5 — 6)

Уравнение (5 — 6), в которое входит постоянная Авогадро N_A или постоянная Больцмана, называется уравнением Нернста — Эйнштейна.

Для сферических частиц, имеющих гидродинамический радиус r, коэффициент сопротивления определяется по формуле Стокса:

в которой h — вязкость среды. Уравнение (5 — 6) приобретает следующий вид:

. (5 — 7)

Уравнение (5 — 7) называется уравнением Эйнштейна — Стокса.

Для концентрированных растворов используется уравнение, учитывающее влияние молярной доли диффундирующего вещества x_i на коэффициент активности f_i:

. (5 — 7a)

Особенностью диффузии электролитов является то, что различия коэффициентов диффузии ионов приводит к их частичному разделению. В свою очередь пространственное разделение зарядов приводит к скачку потенциала. Таким образом, при диффузии электролитов одновременно действует как собственно диффузионный фактор, так и градиент электрического потенциала gradj. В связи с этим движущей силой диффузии электролитов является не градиент химического потенциала, а градиент электрохимического потенциала.

Электрохимический потенциал ионов i, имеющих заряд z_i, можно выразить через их молярность C_i (см. стр. 113, ч.I данного «Курса»):

В соответствии с основным феменологическим закономтермодинамики необратимых процессов (см. стр. 126, ч. I данного «Курса физической химии») поток ионов i выражается уравнением:

. (5 — 8)

Поток ионов можно представить также как сумму двух потоков: диффузионного J_d, определяемого градиентом концентраций, и миграционного J_m, определяемого градиентом электрического потенциала, т.е.

Потоки катионов J_c и анионов J_a для электролита i можно выразить через молярные концентрации и средние скорости движения ионов:

;

На границе двух растворов очень быстро устанавливается такое динамическое состояние, при котором распределение концентраций ионов остается постоянным. Это состояние называется стационарным.

Возникновение стационарного состояния можно объяснить следующим образом.

Если скорость движения одних ионов, например, катионов, больше скорости движения других, то происходит микроскопическое пространственное распределение зарядов, которое упрощенно можно представить как возникновение двух разноименно заряженных обкладок плоского конденсатора. Чем больше различия в скорости движения ионов, тем больше плотность заряда на этих обкладках и тем сильнее они притягиваются друг к другу. Со временем плотность заряда на каждой воображаемой обкладке также возрастает. Наконец, плотность заряда достигает такой величины, что сила электростатического притяжения компенсирует различия в движущей силе диффузии и ионы начинают двигаться с одинаковой скоростью, то есть выполняется условие:

Если при диссоциации одной молекулы электролита i образуется n_а анионов и n_с катионов, то поток этого электролита определяется равенством:

Молярную концентрацию этого электролита можно найти из соотношения:

Для стационарного состояния из условия общей скорости движения ионов следует:

Коэффициент диффузии иона можно найти по закону Фика:

Кроме того уравнение Эйнштейна — Стокса можно модифицировать, приняв во внимание следующее.

Коэффициент сопротивления среды B представляет собой отношение силы, вызывающей движение частицы (молекулы или иона), к скорости ее движения. На каждый ион со стороны электрического поля действует сила, равная

где F — постоянная Фарадея, N_A — постоянная Авогадро, z_i — заряд иона в а.е.з.

Коэффициент сопротивления среды можно представить следующим образом:

где U_i — скорость движения иона, вызываемая электрическим полем, U_i_,0 — скорость движения иона при условии, что градиент потенциала равен единице.

Величина U_i_,0 называется абсолютной подвижностью иона.

Коэффициент диффузии иона можно выразить следующим образом:

. (5 — 10)

Это уравнение называется уравнением Нернста — Эйнштейна.

Уравнение (5 — 10) можно видоизменить для выражения абсолютной подвижности ионов через коэффициент диффузии:

. (5 — 11)

Поток ионов при диффузии электролита в целом определяется как диффузионной составляющей, отвечающей уравнению Фика, так и миграционной составляющей, возникающей при градиенте электрического потенциала.

Выразим миграционную составляющую следующим образом: