Работа йонни помпи
Когато мускулите договори, се изразходват за енергия. Това е ясно. Един индикатор на консумацията на енергия е консумацията на кислород. Но се оказва, че се консумира кислород и мускулите в покой или нерв. През 1932 г. М. Berezin, който е работил в лабораторията на английски биофизик А. Хил, показано, например, че само нерв на раци консумира 50% от количеството кислород, което е необходимо, когато става засилена работа. Във връзка с тези данни Хил пише: "По този начин, без да правите нищо, просто е в състояние на готовност да отговори, нерв консумира около половината от енергията, която тя използва с максимална отговор." Сега е известно, че тази енергия се консумира предимно хектар поддържат йонни концентрации, и следователно, да се поддържа потенциал на покой.
Спомнете си, че ПП е създадена главно от разликата в концентрацията на калий в клетката, където тя е много, и извън клетката, където тя не е достатъчно. Но мембрана е пропусклива, макар и в малка степен, и за натриеви йони. Натриеви йони трябва да проникнат в градиент на потенциал на клетката и навън вместо трябва да вървят калиеви йони. Поради това, процесът PP е постепенно да намалява. Въпреки това, в живите организми, че става. Има някакъв механизъм, който винаги подкрепя ПП, и по този начин разликата между концентрацията на калий в и извън клетката. Този механизъм трябва да се движат калиеви йони в клетката, т.е. където концентрацията им е по-висока, отколкото навън, а такова движение срещу градиента на концентрация изискват разходи за енергия.
Косвени доказателства, показващи, че почива на енергия се изразходват за поддържане на нерв PP се получават в 30-те години, когато R. Gerard показват, че стойността на ПП в нервните фибри е в пряка зависимост от концентрацията на кислород в измивна среда влакна.
Проучване на механизма на концентрация йон е една от важните задачи на биоенергия - секцията на молекулярната биология. Биоенергията, която изучава как живата клетка получава енергия и за какво се харчи, е тясно свързан с electrobiology. Какви са молекулните механизми поддържат йонни концентрации?
Ние вече каза, че през външната клетъчна мембрана построен всякакви протеинови молекули. Оказва се, че някои от тези молекули играят особена роля помпи "изпомпване" калиеви йони в клетката и изпомпване навън натриеви йони. Те се наричат - "йонни помпи". Тези протеини. подредени много трудно, той е истински молекулярна машина, може да направи невероятни неща. Например е показано, че има две активни сайтове, една от които може захващане на калиев йон, а другата - натрий. Намерени също "гориво", която работи тази машина. Това конкретно химично съединение - аденозин трифосфат. Известен е "ефективност" на горивото: Експерименти с радиоактивни изотопи, са показали, че една молекула на АТР гниене енергия достатъчно за изпомпване три натриеви йони в клетката и изпомпване на двете калиеви йони. Как става това молекулярна машина, тя не е известна, но е възможно да си представим, например, такава схема. Улавяне един активен център на външната среда на калиев йон, и от друга - на вътрешния на - натриев йон, консумира АТР, се върти в мембраната на 180 °. Натриев йон е извън клетката и там се отделя и калиев йон също попада в и освобождава, след което протеиновата молекула приема първоначалната си позиция и започва отначало. Този протеин, открит през 1957 Schou S., обикновено се нарича натриев калиев помпа.
Ако спрете доставката на кислород към клетка, то изчезва след известно време и АТР калиев изпомпване престава и натрий; след това да започне да изравни разликата в концентрацията и PP започва да пада. Ако такава клетка, за да влезе в АТР, автобиографии на помпата и ПП възстановени. Това обяснява и експерименти Jae-rarda.
Ние знаем, че процесите в организма се регулират. сърце бегач бие три пъти по-вероятно, отколкото един човек седи тихо. сърцето се регулира от нервната система. Възможно ли е по някакъв начин да се регулира молекули, за да се контролира молекулярни машини?
Оказа се, че работата йонни помпи контролирани концентрацията на йони в и извън клетките. В тази работа на помпата се ускорява с излишък на калиеви йони извън клетката или излишък на натриеви йони във вътрешността на клетката.
Тъй като натриев калиев помпа изпомпва повече натриеви йони от помпи вътре калиеви йони, не само се променя концентрацията на тези йони, но също мембранния потенциал. Следователно, натриев калиев помпа наречен електрогенен помпа. Във всеки цикъл, помпата изхвърля навън над натриев йон и по този начин hyperpolarizes мембрана. След една или повече клетки PD е над Na +; активира помпата. Интензивно изпомпване натрий. помпа може забележително hyperpolarize мембраната: MP може да надхвърля 20 мВ PP дължи на работата на помпата. По този начин, помпи не само засягат концентрации на йони, но може да има значителни потенциални източници разлика.
Ние сме с вас накратко запозна с работата на един от мембранните протеини - натрий калий помпа. В бъдеще, ние трябва да говорим за много други протеини. Но едно важно наблюдение може да бъде направена след този първи пример. До момента имаме считат тези процеси, които се случват в точно същото и във физическите и биологичните системи. PP възниква еднакво и на полу-пропускащата мембрана на нервните влакна. и полупропусклива стена глина тръба. Сега, за първи път сме изправени пред такъв феномен, който не се среща в областта на физиката, тъй като тя е резултат от биологичната еволюция. Тази машина, размера на само една молекула, изпомпване на йони през мембраната. Действието на тази машина може да се регулира като захранване, както и ситуацията в околната среда. ние многократно се сблъскват в бъдеще с различни молекулни машини.
Какво друго са помпите?
Решаваща роля в изпълнението на различни клетъчни функции играе на калциевите йони. В покой вътре в клетката много малко свободни калциеви йони в сравнение с околната среда - общо 10
Свързани статии