tento materiál je určený výhradne pre edukačné účely predmetu … · 2020. 9. 25. · •...
TRANSCRIPT
-
• Tento materiál je určený výhradne pre edukačné účely predmetu Lekárska biofyzika v 1 ročníku
všeobecného lekárstva a Zubného lekárska Lekárskej fakulty UK v Bratislave v akademickom roku
2020/2021.
• Pri materiáloch použitých pre lepšiu vizualizáciu témy sú uvedené zdroje. Individuálne edukačné
použitie tohto materiálu nedáva oprávnenie k jeho ďalšej distribúcii.
Kontakt: doc. RNDr. Martin Kopáni, PhD
Mail: [email protected]
Pracovisko LF UK: Ústav lekárskej fyziky, biofyziky, informatiky a telemedicíny
Web: https://www.fmed.uniba.sk/pracoviska/teoreticke-ustavy/ustav-lekarskej-fyziky-biofyziky-informatiky-a-telemediciny-lf-uk/
-
Martin Kopáni
Transportné javy
Pokojový membránový potenciál
-
Transportné javy
intracelulárny vs. extracelulárny priestor
-
24. 9. 2020 424. 9. 2020 424. 9. 2020 4
*- membránou ohraničený systém, naplnený vodným roztokom
chemických prvkov a rôznych zlúčenín
- otvorený systém, vymieňajúci si s vonkajškom energiu, informáciea látky
Bunka - štruktúra
https://www.thinglink.com/scene/356538109829054465
-
24. 9. 2020 524. 9. 2020 524. 9. 2020 5
- základné fyziologické funkcie: - oddeľuje cytoplazmu - obaľuje organely- zabezpečuje bunkový transport - vytvára elektrický potenciál – dráždivosť a vzrušivosť
– imunitná funkcia
- rozmnožovanie...
Funkcia bunkovej membrány
-
Bunková membrána – štruktúra, funkcia
hydrofilná
http://apbiomaedahs.weebly.com/2b-cell-homeostasis---cell-membrane-processes.html
-
Bunková membrána – štruktúra, funkcia
Ektoproteíny – vonkajšia strana membrány
Endoproteíny – vnútorná strana membrány Aktívny transport
memb. póry - priepustnosť
-
Bunková membrána – hrúbka 5 – 7 nm
http://www.cytochemistry.n
et/_Media/membr1_med_h
r.jpeg
-
1. Priepustnosťou (permeabilita)
2. pružnosťou (elasticita)
3. tvárnosť (plasticita)
4. nepriepustnosť pre nabité molekuly
5. povrchové napätie, ...
Anestéza - zmena fyzikálnych vlastností bunkovej membrány
Bunková membrána – vlastnosti
-
Mechanizmus transportu cez bunkovú membránu
pasívny aktívny
a) difúzia b) osmóza a) Iónové kanály
b) proteínom sprostredkovaný prenos –
mechanicky, elektricky, chemicky
riadené kanály
c) endocytóza, exocytóza, ...
Samovoľný = Nie je potrebná
energia
potrebná energia
ATP ADP
-
Difúzia – samovoľné prenikanie molekúl z miesta s vyššou koncentráciou látky na miesto s nižšou koncentráciou tejto látky, kým nenastane rovnováha (vyrovnanie
koncentrácií).
Osmóza – samovoľné prenikanie molekúl rozpúšťadla (vody) cez polopriepustnú
membránu z miesta s menšou koncentráciou rozpustenej látky (soli, proteíny, ...)
na miesto s vyššou koncentráciou rozpustenej látky (soli, proteíny, ...)
-
Pasívny transport - difúzia
http://faculty.southwest.tn.edu/rburkett/GB1-osmosis.htm
-
Difúzia cez bunkovú membránu
Základná podmienka – rozdiel koncentrácií (k. gradient)
Nepolárne nízkomolekulárne - O2, N2, H2, CO2, lipofilné molekuly
glukóza
-
najväčší koncentračný nulový koncentračný
gradient gradient
Fickov zákonMnožstvo difundovaných látok ~ plocha membrány . koncentračný gradient . priepustnosť m.
Rýchlosť difúzie ~ 1/(vzdialenosť) 2
hrúbka membrány
Účinná len na krátku vzdialenosť
-
Osmóza- samovoľné prenikanie molekúl rozpúšťadla (vody) cez polopriepustnú membránu
z miesta s menšou koncentráciou rozpustenej látky (soli, proteíny, ...) na miesto s
vyššou koncentráciou rozpustenej látky (soli, proteíny, ...)
-
Osmóza c – koncentrácia solí, proteínov, ...e – extraceleulárne prostredie
i – intracelulárne prostredie
izotonické prostr. hypotonické prostr. hypertonické prostr.
-
hypertonické - voda z bunky - bunka stráca vodu, zmenšuje svoj objem - plazmolýza
(pri prehnojení pôdy, pitie morskej vody, ...)
Hypotonické - voda do bunky - praskanie buniek (napr. popraskané plody čerešní po
dlhotrvajúcom daždi) - plazmoptýza
Osmóza
-
Pasívny transport
-
Aktívny transport – (s)potreba energie
1. Iónové kanály – viac ako 100 druhov
(porucha Cl- kanála – cystická fibróza)
2. Kanály na prenos mol. vody
3. Sodíkovo-draslíková pumpa
4. Protónová pumpa
Zdroje energie: ATP ADP
Oxidačno-redoxné reakcie
Svetelná energia
-
Čo sú to ióny a ako sa tvoria?
C+
Najdôležitejšie ióny:
Na+ K+ Ca 2+ Cl -
-
Aktívny transport
Prebrané:
http://www.google.sk/search?q=endocytosis+and+exocytosis&client=firefox-
a&rls=org.mozilla%3Ask%3Aofficial&channel=s&hl=sk&tbm=isch&oq=endocyt
o&gs_l=img.1.1.0l10.14363.18959.0.21295.8.7.0.1.1.0.637.1046.6j5-
1.7.0....0...1ac..24.img..0.8.1046.2zfqJbLk-LA
Vylučovanie
(exocytóza)
Prijímanie
(endocytóza)
-
Pasívne vs aktívne transportné javy cez bunkovú membránu
1)
Pasívne – bez spotreby energie
Aktívne – spotreba energie
2)
Pasívne – pohyb látky z miesta z vyššou koncentráciou na
miesto s nižšou koncentráciou = v smere koncentračného
gradientu
Aktívne – pohyb látky z miesta z nižšou koncentráciou na
miesto s vyššou koncentráciou = proti smeru koncentračného
gradientu
-
https://www.youtube.com/watch?v=g159zCnvpBs
Aktívny transport – 3.14 – 5.31
-
1. Vytvorenie rôznej koncentrácie proteínov, sacharidov, lipidov, ... v intra- a extracelulárnom priestore –
koncentračný gradient
2. Vytvorenie rôznej koncentrácie iónov – elektrický gradient
Elektrochemický gradient
Dôsledok transportných javov a
rozdielnej priepustnosti membrány
-
Vznik membránového (pokojového) potenciálu
Membránový
potenciál
Na+, Cl-, Ca2+
K+ proteíny-
prevaha záporných iónov intracelulárne
prevaha kladných iónov extracelulárne
Rozdiel elektrického potenciálu medzi vonkajšou a vnútornou stranou bunkovej membrány
-
Veľkosť membránového (pokojového) potenciálu
prevaha (+) náboja
extracelulárne
-
Udržiavanie pokojového potenciálu pomocou
sodíkovo-draslíkovej pumpy
Priepustnosť K+ 40x väčšia
ako priepustnosť Na+
-
Goldmanova rovnica - veľkosť pokojového membránového
potenciálu
kde R je univerzálna plynová konštanta, T je absolútna teplota a F je Faradayova
konštanta. PK, PNa, PCl sú koeficienty permeability membrány pre ióny K+, Na+ a Cl-
a [K+], [Na+] a [Cl-] sú koncentrácie iónov draslíka, sodíka a chlóru v intracelulárnom
– index i a v extracelulárnom priestore s indexom o.