Учебный электронный файл

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕН НЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ На тему: «Окисление ненасыщенных жирных кислот. Биосинтез холестерин а. Мембранный транспорт» МИНСК, 2008 Окисление ненасыщенных жирных кисл от. В принципе происходит также как и насыщенных, однако и меются особенности. Двойные связи природных ненасыщенных жирных кисло т имеют цис-конфигурацию, а в КоА эфирах ненасыщенных кислот, являющихся промежуточными продуктами при окислении, двойные связи имеют транс-конф игурацию. В тканях есть фермент, изменяющий конфигурацию двойной связи ц ис- в транс-. Метаболизм кетоновых тел. Под термином кетоновые (ацетоновые) тела подразумеваю т ацетоуксусную кислоту, -гидроксимасляную и ацетон. Кетоновые тела образуются в печени в результате деацилирования ацетоацетил КоА. Имеются данные, указывающие на важную роль кетоновых тел в поддержании энергетического гомеостаза. Кетоновые тела – своего рода поставщики топлива для мышц, мозга и почек и действуют как часть регулят орного механизма, предотвращающая мобилизацию жирных кислот из депо. Биосинтез липидов. Биосинтез липидов из глюкозы является важным звеном о бмена у большинства организмов. Глюкоза, в количествах, превышающих непо средственные энергетические потребности может являться строительным материалом для синтеза жирных кислот и глицерина. Синтез жирных кислот в тканях протекает в цитоплазме клетки. В митохондриях в основном происхо дит удлинение существующих цепей жирных кислот. Внемитохондриальный синтез жирных кислот. Строительным блоком для синтеза жирных кислот в цитоп лазме клетки служит ацетил КоА, который в основном происходит из митохон дриального. Для синтеза необходимо наличие в цитоплазме углекислого га за и иона бикарбоната и цитрат. Митохондриальный ацетил КоА не может диф фундировать в цитоплазму клетки, т.к. митохондриальная мембрана непрони цаема для него. Митохондриальный ацетил КоА взаимодействует с оксалоац етатом, образуя цитрат и проникает в цитоплазму клетки, где расщепляется до ацетил КоА и оксалоацетата. Имеется еще один путь проникновения ацет ил КоА через мембрану – с участием карнитина. Этапы биосинтеза жирных кислот : Образование малонил КоА, путем связывания углекислого газа(биотин-ферм ент и АТФ) с коэнзимом А. Для этого необходимо наличие НАДФН 2 . Образование ненасыщенных жирных кислот: В тканях млекопитающих присутствуют 4 семейства ненасыщенных жирных ки слот – 1.пальмитоолеиновая, 2.олеиновая, 3. линолевая,4.линоленовая 1 и 2 синтезируются из пальмитиновой и стеариновой кислот. Биосинтез триглицеридов. Синтез триглицеридов происходит из глицерина и жирных кислот (стеарино вой, пальмитиновой, олеиновой). Путь биосинтеза триглицеридов происходи т через образование глицерол-3-фосфата. Глицерол-3-фосфат ацилируется и образуется фосфатидная кислота. Далее пр оисходит дефосфорилирование фосфатидной кислоты и образование 1,2-дигли церида. Затем происходит этерификация мо лекулой ацил КоА и образование триглицерида. Глицерофосфолипиды синте зируются в эндоплазматической цепи. Биосинтез насыщенных жирных кислот. Непосредственным предшественником двууглеродных ед иниц в синтезе жирных кислот служит малонил КоА. Полный синтез насыщенных жирных кислот катализируется особым синтетаз ным комплексом, состоящим из 7 ферментов. Синтетазная система, катализир уюшая синтез жирных кислот в растворимой фракции цитоплазмы ответстве нна за следующую суммарную реакцию при которой одна молекула ацетил КоА и 7 молекул малонил КоА конденсируются с образованием одной молекулы пал ьмитиновой кислоты (восстановление осуществляется за счет НАДФН). Единс твенная молекула ацетил КоА, необходимая для реакции служит инициаторо м. Образование малонил КоА: 1. Цитрат способен проходить через митохондриальную мембрану в цитоплаз му. Митохондриальный ацетил КоА переносится на оксалоацетат с образова нием цитрата, который может проходить через митохондриальную мембрану в цитоплазму с помощью системы переноса. В цитоплазме цитрат расщепляет ся до ацетил КоА, который взаимодействуя с углекислым газом превращаетс я в малонил КоА. Лимитирующий фермент всего процесса синтеза жирных кисл от – ацетил КоА-карбоксилаза. 2. Ацилпереносящий белок в синтезе жирных кислот служит своего рода якор ем, к которому в ходе реакций образования алифатической цепи присоединя ются ацильные промежуточные продукты. В митохондриях молекулы насыщен ных жирных кислот удлиняются в форме эфиров КоА путем последовательног о добавления КоА. Ацильные группы ацетил КоА и малонил КоА переносятся н а тиоловые группы ацил-переносящего белка . 3. После конденсации этих двухуглеродных фрагментов идет их восстановле ние с образованием высших насыщенных жирных кислот. Последующие этапы синтеза жирных кислот в цитоплазме сходны с реакциям и обратными реакциям митохондриального -окисления. Осуществление этого процесса со вс еми промежуточными продуктами прочно связано с большим многоферментны м комплексом – синтетазой жирных кислот. Регуляция обмена жирных кислот. Процессы обмена жиров в организме регулируются нейро гуморальным путем. Одновременно ЦНС и кора головного мозга осуществляю т согласованность различных гормональных влияний. Кора головного мозг а оказывает трофическое влияние на жировую ткань либо через симпатичес кую и парасимпатическую систему, либо через эндокринные железы. Поддержание определенного соотношения между катаболизмом и анаболизм ом жирных кислот в печени связано с воздействием метаболитов внутри кле тки, а также влиянием гормональных факторов и потребляемой пищи. При регуляции -ок исления первостепенное значение имеет доступность субстрата. Поступле ние жирных кислот в клетки печени обеспечивается: 1. захватом жирных ки слот из жировой ткани, регуляция этого процесса осуществляется гормона ми. 2. захват жирных кислот (обусловленных содержанием жиров в пи ще). 3. высвобождение жирн ых кислот под действием липазы из триглицеридов печени. Второй контролирующи й фактор – уровень запаса энергии в клетке (соотношение АДФ и АТФ). Если А ДФ много (клеточные резервы энергии малы), то протекают реакции сопряжен ия, что способствует синтезу АТФ. Если содержание АТФ повышено, вышеупом янутые реакции тормозятся, накапливающиеся жирные кислоты используютс я для биосинтеза жиров и фосфолипидов. Способность цикла лимонной кислоты катаболизировать ацетил КоА, образ ующийся при -окис лении имеет важное значение в реализации общего энергетического потен циала катаболизма жирных кислот, а также нежелательного накопления кет оновых тел (ацетоуксусная кислота, -оксибутират и ацетон). Инсулин усиливает биосинтез жирных кислот, превращение углеводов в жир ы. Адреналин , тироксин и гормон роста активируют распад (липолиз) жира. Снижение выработки гормонов гипофиза и половых гормонов приводит к сти муляции синтеза жиров. Нарушения липидного обмена 1.Нарушение процессов всасывания жиров а) недостаточность поступления панкреатической липазы б)нарушение поступления в кишечник желчи в)нарушение желудочно-кишечного тракта (повреждение эпителиального по крова). 2. Нарушение процесс ов перехода жира из крови в ткани – нарушается переход жирных кислот из хиломикронов плазмы крови в жировые депо. Это наследственное заболеван ие, связанное с отсутствием фермента. 3. Кетонурия и кетонемия- при голодании у лиц с диабетом содержание кетон овых тел повышено – это кетонемия. Оно состояние сопровождается кетону рией ( наличие кетоновых тел в моче). Ввиду необычно высокой концентрации кетоновых тел в притекающей крови мышцы и другие органы не справляются с их окислением. 4. Атеросклероз и липоп ротеиды. Доказана ведущая роль определенных классов липопротеидов в па тогенезе атеросклероза. Формирование липидных пятен и бляшек сопровож дается глубокими дистрофическими изменениями в пределах сосудистой ст енки. Холестерин У млекопитающих большая часть (около 90%) холестерина син тезируется в печени. Большая часть его (75 %) используется при синтезе так на зываемых желчных кислот, помогающих перевариванию липидов, поступающи х с пищей в кишечнике. Они делают их более доступными для гидролитически х ферментов – липаз. Основной желчной кислотой является холевая кислот а. Холестерин является также матаболическим предшественником других в ажных стероидов, многие из которых выступают в виде гормонов.: альдостер она и кортизона, эстрона, тестостерона и андростерона. Нормальный уровень холестерина в плазме крови в пределах 150-200 мг/мл. Высокий уровень может привести к отложению хол естериновых бляшек в аорте и мелких артериях, это состояние известно под названием артериосклероза (атеросклероза). В конечном счете он способст вует нарушению сердечной деятельности. Поддержание нормального уровня холестерина осуществляется путем организации правильного режима пита ния, а также in vivo регуляцией пути ацетил-КоА. Один из способов снижения высокого уровня холестерина в крови заключается в пр иеме внутрь соединений, уменьшающих способность организма синтезирова ть холестерин. Холестерин синтезируется в печени и плазме крови, упаковы вается в липопротеиновые комплексы, которые переносятся в другие клетк и. Проникновение холестерина в клетку за висит от наличия мембранных рецепторов, связывающих такие комплексы, ко торые проникают в клетку путем эндоцитоза и затем лизосомные ферменты о свобождают холестерин внутри клетки. У пациентов с высоким уровнем холе стерина в крови были обнаружены дефектные рецепторы, это – генетически й дефект. Холестерин является предшественником многих стероидов, таких как сте роиды кала, желчные кислоты и стероидные гормоны. При образовании стерои дных гормонов из холестерина сначала синтезируется промежуточный прод укт прегненолон, который служит предшественником прогестерона – горм она плаценты и желтого тела, мужских половых гормонов (тестостерона), жен ских половых гормонов (эстрона) и гормонов коры надпочечников (кортикост ерона). Главным исходным материалом для биосинтеза этих гормонов является ам инокислота тирозин. Ее источник в клетках – 1. Протеолиз 2. Образование из фенилаланина (незаменимой АК) Биосинтез стероидных гормонов несмотря на разнообразный спектр их дей ствия, является единым процессом. Центральное положение в биосинтезе всех стероидных гормонов занимает прогестерон. Имеются 2 пути его синтеза: Из холестерина Из ацетата В регуляции скоростей биосинтеза отдельных стероидных гормонов важней шую роль играют тропные гормоны гипофиза. АКТГ стимулирует биосинтез ко ртикальных гормонов надпочечников. Имеются 3 причины расстройства биосинтеза и выделения специфических го рмонов: 1. Развитие патологи ческого процесса в самой эндокринной железе. 2. Нарушение регуляторных влияний на процессы со стороны ЦНС. 3. Нарушение координации деятельности отдельных желез внутренней секр еции. Биосинтез холестери на . Этот процесс насчитывает 35 стадий. Можно выделить 3 основные: 1. Превращение актив ного ацетата в мевалоновую кислоту 2. Образование сквалена 3. Окислительная циклизация сквалена в холестерин. Холестерин является п редшественником многих стероидов: Стероидов кала, желчных кислот, стероидн ых гормонов. Распад холестерина – это превращение его в желчные кислоты в печени. Показан о, что регуляция биосинтеза холестерина осуществляется путем изменени я синтеза и активности -гидрокси- -метил глутарил КоА-редуктазы. Этот фермент локализован в мембр анах эндоплазматической сети клетки. Его активность зависит от концент рации холестерина, приводит к снижению активности фермента. Регуляция а ктивности редуктазы холестерином – пример регуляции ключевого фермен та конечным продуктом по принципу отрицательной обратной связи. Существует и второй пу ть биосинтеза мевалоновой кислоты. Два автономных пути имеют значение для внутриклеточного разграничения биосинтеза холестерина необходимого для внутриклеточных нужд (синтез липопротеидов клеточных мембран) от холестерина, идущего на образовани е жирных кислот. В составе липопротеидов холестерин покидает печень и по ступает в кровь. Содержание общего холестерина в плазме крови 130-300 мг/мл. Молекулярные компоненты мембран. Большинство мембран состоит примерно из 40% липида и 60% бе лка. Липидная часть мембран содержит преимущественно полярные липиды р азличных типов, практически все количество полярных липидов клетки сос редоточено в ее мембранах. Большинство мембран содержит мало триацилглицеринов и стеринов, исклю чением в этом смысле являются плазматические мембраны клеток высших животных с характерным для них высоким содержанием холестерина. Соотношение между различными липидами постоянно для каждого данного т ипа мембран клетки и, следовательно, определяются генетически. Большинс тво мембран характеризуется одинаковым соотношением липида и белка. По чти все мембраны легко проницаемы для воды и для нейтральных липофильны х соединений, в меньшей степени проницаемы для полярных веществ, таких к ак сахара и амиды и совсем плохо проницаемы для небольших ионов, таких ка к натрий или хлор. Для большинства мембран характерно высокое электрическое сопротивлен ие. Эти общие свойства послужили основой для создания первой важной гипо тезы относительно структуры биологических мембран – гипотезы элемент арной мембраны. Согласно гипотезе, элементарная мембрана состоит из дво йного слоя смешанных полярных липидов, в котором углеводородные цепи об ращенных внутрь и образуют непрерывную углеводородную фазу, а гидрофил ьные головы молекул направлены наружу, каждая из поверхностей двойного слоя липидов покрыта мономолекулярным слоем белка, полипептидные цепи которого находятся в вытянутой форме. Общая толщина элементарной мембр аны – 90 ангстрем, а толщина двойного слоя липидов – 60-70- ангстрем. Структурное многообразие мембран больше, чем исходя из гипотезы элемен тарной мембраны. Другие модели мембран: 1. Структурный белок мембраны находится внутри двойного слоя липидов, а углеводородные хвос ты липидов проникают в свободные пространства между свернутыми полипе птидными цепями белка. 2. Молекулы структурного белка проходят в определенных точках сквозь дв ойной слой липидов. Аминокислотные участки полипептидной цепи, находящ иеся внутри углеводородной фазы, составлены преимущественно из гидроф обных АК. 3. Глобулярная – роль периодически повторяющихся структурных единиц и грают небольшие глобулярные липопротеиды или липидные мицеллы, череду ющиеся с молекулами глобулярного белка. Конкретное сочетание липидов в той или иной мембране может определяться структурой мембранн ых белков, которая закодирована в соответствующих генах. Целостность эт их исключительно тонких структур поддер живается только за счет гидрофобных и полярных взаимодействий. Биомембраны: В общую структуру мембраны включены поверхностные мембранные белки и и нтегральные мембранные белки, которые делятся на : 1-структурные и 2-динамические белки. Мембранный транспорт: Мембрана является полу проницаемой. Пассивный транспорт – соединение движется через мембрану из района с высокой концентрацией в район с низк ой концентрацией без затраты клеткой энергии – это диффузия. Активный транспорт – происходит с затратой энергии. Перенос осуществляется против градиента концентрац ии. Реакция живых клеток на воздействие разл ичных типов биологически активных веществ, например, гормонов, начинает ся со связывания вещества с внешней поверхностью клеточной мембраны в с пецифическом месте поверхности, называемой рецепторами: например, реце птор ацетилхолина, инсулина. На этой стадии происходит фосфорилирование фермента за счет АТФ и связы вания внутриклеточного натрия. На второй стадии (стимулируется ионами калия), происходит гидролиз фосфорилиро ванного фермента и ионы натрия высвобождаются на наружной стороне мемб раны. Большинство клеток содержит натриевый насос другого типа, откачивающий ионы натрия из клетки и обеспечиваю щий движущую силу для активного переноса аминокислот и глюкозы в клетку . Для систем активного переноса АК необходим в качестве источника энерги и направленный внутрь клетки градиент ионов натрия. Большинство клеток содержит системы переноса сахаров. Глюкоза переносится в клетки при пом ощи переносчика, который переносит в кле тку также ионы натрия. Необходимо учитывать влияние размеров и вязких свойств мембраны, через которую осуществляется перенос. Толщина мембран обычно составляет 60-100 ан гстрем. Эти размеры велики по сравнению с размерами молекулы глюкозы или АК (5-6 ангстрем) и даже молекул небольших глобулярных белков (25-35 ангстрем) Как молекулы переносчики способны перемещать субстраты на такие больш ие расстояния? 1. Белок переносчи к вместе со связанным лигандом перемещается с одной стороны мембраны на другую в результате физической диффузии. 2. Молекулы перен осчики вероятно белки фиксированы на мембране, но могут претерпевать ко нформационные изменения чтобы обеспечить перенос субстрата через мемб рану. Комплексные соединен ия: один из ионов, обычно положительно заряженный – в центре - центральны й ион. Вокруг расположено некоторое число противоположно заряженных ио нов или электронейтральных молекул, называемых лигандами. Аквакомплексы – лиганд вода. Гемоглобин – гем- центральный ион – ион железа – вокруг него координи рованы четыре атома азота, принадлежащих к сложному лиганду с циклическ ими группировками. Согласно одному из предположений, связывающий белок обладает сильным с родством к транспортируемому веществу (субстрату) и прочно связывается с ним на наружной поверхности клетки. Образовавшийся комплекс белок-суб страт далее диффундирует к внутренней стороне мембраны. Здесь в результ ате процесса, сопряженного с самопроизвольно протекающей экзергоничес кой реакцией, например, с гидролизом АТФ, конформация белка меняется так им образом, что его сродство к субстрату уменьшается. В результате транс портируемое вещество переходит в клетку, а связывающий белок диффундир ует обратно к наружной поверхности. Там его конформация возвращается к и сходной, вероятно, под влиянием химических воздействий. Какие классы молекул и ионов транспортируются через мембраны? Из окружа ющей среды в клетку поступают неорганические ионы, причем в результате п ереноса иногда они сильно концентрируются. Клетки слизистой оболочки ж елудка могут концентрировать ионы водорода в желудочном соке примерно до 0,16 М. В клетки животных и человека активно транспортируются аминокислоты. Обычно наряду с системой, для ко торой характерны высокое сродство к аминокислоте и способность “перек ачивать” из области с очень низкой концентрацией, существуют параллель но функционирующие системы с рецепторами не обладающими столь высоким сродством к субстрату. Сахара в этих системах проходят через внутреннюю мембрану в виде фосфатных эфиров (групповая транслокация). В другой системе транспорт аминокислот и лактозы сопряжен с системой пе реноса электронов связанной с мембраной окислительно-восстановительн ой цепи. Считают, что эта система независима от синтеза АТФ. Внутриклеточные органеллы имеют собственные системы, концентрирующие ионы. Так митохондрии могут концентрировать ионы калия, кальция, магния и других двухвалентных металлов, а также и дикарбоновые кислоты. У митох ондрий транспорт многих веществ происходит скорее всего за счет обменн ой диффузии, т.е. путем вторичного активного транспорта. Генетические аспекты транспорта . У человека описан целый ряд заболеваний, связанных с дефектами мембранн ого транспорта. При некоторых таких заболеваниях нарушаются реабсорбц ия веществ в почечных канальцах и процесс всасывания в тонком кишечнике . Цистонурия – наблюдается образование камней из цистина в почках и моч евом пузыре. Известны также случаи выделения больших количеств аргинин а, лизина и орнитина. Существование подобных наследственных заболеваний свидетельствует о том, что и у человека клетки обладают способностью концентрировать разл ичные АК и другие вещества. В клетках почечных канальцев вещества поглощаются на одной стороне кле тки и выделяются в кровоток с другой ее стороны. Еще одно редко встречающееся нарушение абсорбционных процессов у чело века приводит к развитию почечной гликозурии. В этот процесс вовлечены п роксимальные почечные канальцы. Натрий, калий и кальциевый насосы. Почти во всех клетках концентрация натрия сравнитель но невелика, тогда как калия – достаточно высока. Согласно одной из гипотез, цитоплазма по своим свойствам напоминает ион ообменные смолы, несущие фиксированные заряды. Ионообменные смолы с бол ьшим числом сшивок избирательно связывают определенные ионы. Например, смолы, содержащие остатки сульфокислот, связывают калий, а смолы, содерж ащие остаток фосфорной кислоты – натрий. В настоящее время наиболее общепринятой является не ионообменная гипотеза, а гипотеза существования в клетках и онного насоса, выкачивающего из клеток ионы натрия и накачивающего в них ионы калия. Оказалось, что перенос ионов блокируется ингибиторами, например, цианид ом, который, как известно, нарушает почти все процессы окислительного ме таболизма в клетках. Однако блокирование цианидом снимается при добавл ении к клеткам АТФ или других фосфатных соединений, характеризующихся в ысоким значением потенциала переноса групп. Поскольку в клетках эукари от самым активным соединением такого рода является АТФ, предполагается, что именно он служит естественным источником энергии при концентриров ании ионов. Поглощение клетками ионов калия и выделение ионов натрия специфически блокируется некоторыми сердечными гликозидами. Наиболее часто в этих ц елях используют уабаин. Меченый тритием уабаин связывается с наружной поверхностью клеток. Установлено, что при избытке ионов натрия внутри клетки, а ионов калия во внешнем окружении происходит гидролиз АТФ. Скорость гидролиза определ яется концентрацией ионов обоих щелочных металлов и числом мест, связыв ающих уабаин. Для этого процесса необходимо наличие ионов магния. Рассматриваемые выше факты привели к концепции, предполагающей, что (нат рий и калий) – зависимая АТФ-аза и является, по существу, мембранным ионны м насосом. Для активации ферментной системы ионы калия и натрия должны н аходиться по разные стороны от мембраны. Стехиометрические соотношения в натрий-калиевом насосе весьма своеобр азны. При распаде каждой молекулы АТФ из клетки выкачивается 3 иона натри я, а извне в клетку накачиваются 2 иона калия. Поскольку из клетки выкачива ется больше положительно заряженных ионов , чем попадает в нее, внутри кл етки создается избыточный отрицательный заряд. Наличие отрицательного заряда внутри клетки было установлено уже давно, путем измерения электр ического мембранного потенциала. Поскольку клеточная мембрана все же п роницаема для ионов калия, возникновение мембранного потенциала приво дит к диффузии этих ионов через мембрану внутрь клетки, что обусловливае т частичную нейтрализацию отрицательного заряда на мембране. Когда ско рость пассивной диффузии уравновешивает мембранный потенциал, образую щийся за счет активного транспорта устанавливается стационарное состо яние. Таким образом, достоверно установлено, ч то транспорт натрия и калия ионным насосом обеспечивается энергией гид ролиза АТФ. Процесс расщепления АТФ должен быть сопряжен с каким-то конкретным меха низмом, обеспечивающим перекачку ионов, который до сих пор остается невы ясненным. Предполагается, что белки ионного насоса находятся в двух конформациях. В одной конформации (А) белок прочно связывает 3 иона натрия, а в другой (В) – 2 иона калия. АТФ играет роль “мотора”, о существляющего конформационные изменения белка и кроме того, может при нимать непосредственное участие в формировании участков связывания ио нов. Самопроизвольное связывание ионов натрия запускает реакцию фосфорили рования, в результате которой фосфорильная группа комплекса магний – А ТФ вЂ“ переносится и фосфорилирование в свою очередь инициирует переход белка в конформационное состояние В, при котором канал становится откры тым с наружной стороны и закрытым – с другой. Одновременно уменьшается сродство по отношению к ионам натрия и эти ионы выходят наружу. На следующем этапе связываются 2 иона калия. Для ко нформации В характерно высокое сродство к ионам калия. Обратный переход в конформацию А, сопровождающийся освобождением ионов калия во внутрен нее пространство клетки, инициируется гидролитическим отщеплением фос форильной группы в виде неорганического фосфата. Химическая природа уч астков связывания ионов натрия и калия в ионном насосе неизвестна. Проведение нервных импульсов. Способность мембран поддерживать разность концентра ций ионов между цитоплазмой и внеклеточной средой обуславливает их воз будимость, что имеет важное практическое значение. Разделение зарядов с оздает как бы “аккумулятор” легко доступной энергии, которая может быть использована для проведения электрических сигналов через клеточную ме мбрану. В настоящее время мало известно о химической природе проведения нервных импульсов, однако электрические характеристики этого процесса детально изучены и описаны. Если ввести в клетку через мембрану микроэлектрод, то можно измерить раз ность потенциалов между внешней средой и содержимым клетки. Эта разност ь потенциалов между внешней средой и содержимым клетки получила назван ие потенциала покоя. Своим происхождением она обязана различиям в конце нтрации ионов. Если на каком-либо участке мембраны проницаемость для ион ов натрия увеличивается, то эти ионы устремляются внутрь клетки, нейтрал изуя ее отрицательный заряд. Клеточная мембрана при этом деполяризуетс я. В большинстве аксонов нервных клеток используется более эффективный с пособ проведения импульса, основанный на развитии потенциала действия. Потенциал действия _ это импульс, проходящий вдоль аксона и специфически изменяющий за доли секунды мембранный потенциал. Исходный отрицательн ый потенциал быстро падает до нуля, затем достигает положительного знач ения, после чего снова устанавливается потенциал покоя. Отличительным свойством нервных волокон, обладающих способностью пров одить импульсы, является наличие миелиновой оболочки. Миелиновые мембраны надежно изолируют аксон от окружающей среды на все м протяжении, кроме специальных участков, перехватов Ранвье. За счет это го нервный импульс обретает способность как бы перескакивать с одного у частка на другой. Поскольку число каналов, проводящих ионы мало, скорость прохождения нат рия через открытые каналы должна быть высокой. Отсюда следует, что эти ка налы не могут работать с помощью переносчиков, а должны представлять соб ой просто “поры”, открывающиеся и закрывающиеся в соответствии с измене ниями мембранного потенциала. Подобно ионам натрия и ионы кальция активно выводятся из клетки. Градиент концент рации ионов кальция по разные стороны от мембраны поддерживается при по мощи кальциевого насоса. Работе насоса противодействует очень медленная диффузия ионов внутрь клетки. Транспорт через митохондриальные мембраны. Митохондриальные мембраны отличаются высокой избира тельностью. Некоторые неионизированные вещества легко проходят через нее, тогда как транспорт ионных веществ, включая анионы дикарбоновых и т рикарбоновых кислот находятся под жестким контролем. В некоторых случа ях анионы перемещаются в результате энергозависимого “активного транс порта”. В других случаях анион может пройти внутрь лишь в обмен на другой анион, выходящий наружу. Во всех этих случаях необходимо участие специфи ческих транслоцирующих белков-переносчиков. Одна из систем транслокации производит обмен АДФ на АТФ. Отдельный переносчик ведает доставкой фосфора. Пируват тоже попадает в митохондрии с помощью собственного переносчика. С другой стороны, анион дикарбоновых кислот, малат и альфа-кетоглутарат обмениваются в соотношении 1:1, равно как и аспартат и глутамат. Мембраны митохондрий непроницаемы для НАДН. У животных восстановленны е эквиваленты НАДН поступают в митохондрии косвенным путем. Эту функцию выполняет сложный малат-аспартатный челночный механизм. Существует предположение, что вывод аспартата из митохондрии связан с п отреблением энергии, и в этом случае можно провести аналогию с работой н атриевого насоса в цитоплазматической мембране

Приложенные файлы


Добавить комментарий