belső környezet és a homeosztázis első egysejtűek megjelenése az őstengerekben (3 milliárd...
DESCRIPTION
Belső környezet és a homeosztázis Első egysejtűek megjelenése az őstengerekben (3 milliárd éve) A sejtek külső környezete az állandó összetételű tengervízben – stabil környezet Minden sejt közvetlen kapcsolatban áll a tengervízzel – anyag felvétel és leadás - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Belső környezet és a homeosztázis
Első egysejtűek megjelenése az őstengerekben (3 milliárd éve)
A sejtek külső környezete az állandó összetételű tengervízben – stabil környezet
Minden sejt közvetlen kapcsolatban áll a tengervízzel – anyag felvétel és leadás
Sejtek belső tere az intracelluláris tér, amely eltérő összetételű a tengervíztől
Soksejtűek megjelenése – a sejtek többsége nem érintkezik a külső környezettel →
kialakul a keringési rendszer.
A keringési rendszer feladata: a sejtek, szervek összekötése egymással és a
külvilággal
A keringési rendszer megjelenésének következménye:
A sejtek a velük közvetlenül érintkező belső környezettel állnak kapcsolatban
Claude Bernard „milieu intérieur” = belső környezet = extracelluláris folyadéktér
A testnedvek alkotórészeinek mértékegységei
tömegegység a kémiában: mol
koncentrációk a fizikai kémiában: 1 kg oldószerben oldott mólok mennyisége
mol/kg = molális koncentráció
biológiai rendszerekben az oldószer a víz
mol/ kg H2O
Biológiai tudományokban a koncentrációkat mol/liter (moláris koncentráció) molaritás
dimenzióban adja meg.
A gyakorlatban mmol/liter (10-3 mol/liter) dimenziót használjuk
Híg oldatban a molális konc. ≈ moláris konc.
Töményebb oldatban pl. vérplazma esetében a nagy szárazanyag tartalom miatt
molális konc. < moláris konc.
Ionizált anyagok koncentrációja:
mmol/l vagy mval/l (valencia=töltésszám)
egyértékű ionok esetében (Na+, Cl-, HCO3-)
mmol/l = mval/l
kétértékű ionok esetében (Ca2+ , Mg2+, HPO42-)
mmol/l = 2 mval/l
Az extracelluláris folyadéktér
Extracelluláris folyadék - ereken belül (intravascularisan) – intravazális tér
- ereken kívül – interstitalis tér v. szövet közötti tér
Az extracelluláris folyadék mobilis eleme a vérplazma
A szervezet és a külvilág (külső környezet) között határfelületek vannak, melyeken keresztül anyagok és a hő cserélődhetnek ki.
Fontos: - a tápcsatorna lumene
- a légzőrendszer gáztere
- a vizeletelvezető rendszer „KÜLVILÁG”
A keringő vérplazma csak közvetve, az interstitalis folyadékon és a felszíni hámon keresztül érintkezik a külvilággal.
A transzcelluláris tér: - cerebrospinális folyadék
- a szem csarnokvize
- a belső fül endolimfája
- a pleuraűr
- a hasüreg és perikardiális tér
A homeosztázis fogalma: a belső környezet állandósága, a dinamikus egyensúly (steady-state) biztosítása az un. Cannon paraméterek „set-point” (beállítási érték) körüli szinten tartása
Főbb tulajdonságai: - áramlásra való képesség - viszonylagos állandóság
Homeosztázis főbb tényezői: izozmózis
izoionia
pH állandóság
izovolémia
izotermia
izozmózis: ozmotikusan aktív anyag hatása akkor érvényesül, ha a membrán vele szemben nem átjárható, de vízzel szemben igen
mérése: fagyáspont csökkenés alapjánjelentősége: a sejtek térfogat és alak állandóságának szempontjából
Izoionia: ionok és nem ionos összetevők (pl. glükóz) „set point” körüli értéken tartása
pH-állandóság (izohidria) a plazma fiziol. [H+]=35-40 nmol/lSörensen javaslatára a pH= -log [H+]mol/l
Fiziológiás pH: 7.38-7.42
Pufferrendszerek:bikarbonát-szénsav rendszerhemoglobinplazmafehérjék
Anyagáramlás mechanizmusa a sejtmembránon
diffúzió, facilitált diffúzió, ozmózis, filtráció, aktív pumpa mechanizmusok
Diffúzó: gáz v. folyadék részecskéinek mozgása révén kiterjednagy cc.kis cc.egyenletes
Az egyensúly eléréséhez szükséges idő a diffúziós sebesség négyzetével arányosegyenesen arányos a cc. különbségével (kémiai v. cc. grádiens)km-i felülettelfordítottan a határréteg vastagságával
Facilitált diffúzió: (karrier közvetített transzport)koncentráció grádiens irányábaspecifikus transzport molekula segítségével
telítési kinetikavmax (mmol/min)nem teljesen specifikus, de különböző az affinitáskompetitíve gátolhatópl: GLUT transzporter (glükóz maltóz kompetitíve)Cl-/HCO3- anion kicserélő
Ozmózis: oldószermolekulák diffúziója a koncentráltabb oldat irányába, egy, az oldott anyagra átjárhatatlan membránon keresztül.Az oldószermozgás megelőzéséhez szükséges nyomás: oldat effektív ozmotikus nyomása(oldatban levő részecskék számától függ)1 osmol= 1 molnyi mennyiségben levő molekula szám (6x1023-nem disszociáló anyag esetén)osmolalitás: 1 kg vízben 1 osmol anyag [osmol/kg]osmolaritás: 1 l vízben 1 osmol anyag [osmol/l]osmotikus nyomás: 1 osmol/l= 19300HgmmEC, IC ozmotikus cc: 290mosmol/l=5790 Hgmm
Aktív transzportelektrokémiai grádiens ellenébenEnergiát igényel (ATP)transzport maximumkarrier molekulauniport-antiport-szimport(kotranszport)
primer aktív transzport
integráns fehérje a karrier
Na-K-ATP-áz (Na pumpa) 3Na+ki/2K+beelektrogén (gátlás: ouabain,
szívglikozidok)
Ca2+-pumpa: nem ouabain érzékeny
H/K –ATP-áz
vakuoláris H+pumpa
másodlagos aktív transzport
polarizált sejtek (apicalis-basalis felszín, eltérő pumpák)
aktív transzporttal létrehozott iongrádiens teremti meg a feltételt egyes
részecskék transzportjához
vese, bél hámsejtjei
K+B/[K+
K]=[Cl-K]/[Cl-B]
[K+B][Cl-B]=[K+
K][Cl-K] –Donnan egyenlet: ha a rendszerben csak 1 féle kation ill.
anion van és töltésük száma azonosaz egyik oldalon elhelyezkedő diffúzibilis
ionok cc-jának szorzata egyenlő a másik oldaléval.
Elektromos potenciálokDonnan-egyensúly: feltétele: féligáteresztrő hártya, nem diffúzibilis ion (membrán, fehérje anion)- befolyásolja a diffúzibilis ionok eloszlását a membrán 2 oldalán
Esetünkben: fehérje anion is jelen van: pot. kül. belő negatívabb Donnan
hatás membránpot. -30 - -90mV- sm. szelektív ionperm. ionok egyenlőtlen
eloszlása
Ez a feltétele:
ideg és izomsejtek ingerlékenységének
sejteken belüli anyagtranszportnak
sejteket érő jelzések felvételének
egyes szekréciós folyamatoknak
intracellulárisan (izom)szabadCa2+ néhány 100 nmol/l !!
Na+ 12mmol/lK+ 150 mmol/lCl– 4 mmol/l
Extracellulárisan (vérplazmában) Na+ 142 mmol/lK+ 4 mmol/lCa2+ 2,5 mmol/lCl– 103 mmol/l
Equilibrium (egyensúlyi) potenciál:
egy ionra nézve az a feszültség érték, mely egyensúlyt tart a cc. különbséggel
Nernst egyenlet: 0 = z F EK+RT x ln[K+B]/[K+
K]
EK= -zF/RT x ln [K+B]/[K+
K]
EK= -58 x lg[K+B]/[K+
K]= -75mV
ENa= + 50-60 mV
Nyugalmi membrán pot. kiszámítható:GOLDMAN-HODGKIN-KATZ egyenlet
PK[K+B]+PNa[Na+
B]+PCl[Cl-K]
Em= -58 log ————————————
PK[K+K]+PNa[Na+
K]+PCl[Cl-B]
Na-K pumpaiongrádiens létrehozása
Membránpotenciál változásának az alapja: E ion - E m (ion egyensúlyi és a
membránpotenciál) nyitott ioncsatornák mellett az áramlás addig tart, amíg ez a
különbség el nem tűnik. Ha zár a csat, áramlás megszűnik bár az Eion-Em még nem
tűnt el áramlás hajtóereje megtartott
Akciós potenciál:
helyi depolarizáló inger hatására tovatrjedő AP jöhet létre
Kísérlet: tintahal óriásaxon: (+) töltésket juttattak bedepol. mértéke nő
↓
áramintenzitást növeljük
↓
robbanásszerű AP
↓
teljes depolarizáció elérése után az idegrost belseje átmenetileg (+) (+30-+40mV), majd
a membránpot visszaáll a kiindulási értékre (-60- - 65mV)
AP teljes amplitúdója: 90-105mV
ingerküszöb: a minimális depolarizáció, ami kiváltja az AP-t
amplitúdója a küszöbértéket elérő inger nagyságától függetlenül állandó
AP: membránon átfolyó ionáramok következménye
Na permeabilitás több 100x-ra fokozódik, gyors, ff, TTX szenzitív Na csat.
EC Na grádiensnek megfelelően befelé áramlik
depolarizálják a membránt (csúcspot., spike)
AP maximumának elméleti felső határa: Na egyensúlyi pot.
Na permeabilitás, Na áram lecsökken, ill. megszűnik
ezzel párhuzamosan
a K permeabilitás nő, kifelé áramlanak
membránpotenciált a negatív irányba viszik elrepolarizáció (nyugalminál
kissé negatívabb lesz)
AP nem éri el a Na egyensúlyi pot-t,
Na permeabilitás még az EP elérése előtt lecsökken, közben megindul a K
permeabilitás fokozódása
Repolarizáció: K csat. nyit
membrán depolarizációra megnyíló késői feszültségfüggő K csat-án keresztül
áramlanak ki a K-ok
depol-t követően viszonylag lassan nyílnak és depolarizált állapotban nem
inaktiválódnak, TEA-blokkol