Informacije

Zašto K+ izlazi iz ćelije?

Zašto K+ izlazi iz ćelije?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Čitao sam ovu stranicu: Potencijali ravnoteže kada sam pronašao sljedeći primjer na kraju stranice: "Ako je K+ ravnotežni potencijal je -90 mV, a membranski potencijal je -70 mV, u kom smjeru će K+ kretanje kroz otvoreni K+ kanale? ".

Stranica daje odgovor, a ispostavilo se da je K.+ iseljava iz ćelije. Nisam sasvim siguran razumijem li zašto je to tako.

(1) Budući da je ravnotežni potencijal za K+ je -90mV, to znači da unutarćelijska regija mora biti negativno nabijena, na -90mV, da bi imala nulti neto protok K+ preko membrane. Stoga je K.+ bi napustio ćeliju, čineći unutrašnjost negativnijom od -70mV do -90mV.

(2) Ali potencijal membrane u mirovanju je i dalje -70mV. Hoće li drugi ioni uspostaviti ovaj membranski potencijal? Ako nije slučaj, K+ će biti ponovo uvučen u ćeliju, tada ne bismo mogli reći da je K.+ izlazi.

(3) Smatram da su početni uvjeti pomalo zbunjujući. „K+"gasi znači da mora postojati potencijalna razlika. Je li pitanje pod pretpostavkom da imamo, kao početne uvjete, istu koncentraciju K+ sa obe strane? Inače nije jasno zašto je K+ treba prestati napuštati ćeliju u svakom trenutku (čak i kada je u stanju ravnoteže).

(4) Možemo li zaključiti, kao općenito pravilo, da ako je MRP potencijal mirovanja membrane, a EP je X+ ravnotežni potencijal, tada X+ napušta ćeliju ako EPMRP. Da li bi se uloge zamijenile za X-?


Drugi odgovor je pomalo pogrešan.

"Drugi uzrok je unutarstanična koncentracija K+"

Ne, ovo je potpuno isti uzrok, različite koncentracije uzrokuju ravnotežni potencijal. Možete zamisliti ravnotežni potencijal za jedan ion kao "koliki napon treba da bude da bi se sprečilo da ovaj ion teče niz gradijent koncentracije." Nernstova jednadžba vam daje ravnotežni potencijal za bilo koji jon. Potencijal ravnoteže je također poznat kao "potencijal preokreta" jer ako napon premašuje ravnotežni potencijal, joni će teći u suprotnom smjeru, protiv njihov koncentracijski gradijent.

Nemojte da vas zbuni potencijal mirovanja, jer to je samo potencijal koji ćelija sama sebi organizuje da održi stabilno okruženje. Ovo je koštalo mnogo energije i pažnje u obliku sinteze proteina da bi se održao ovaj potencijal. Ovaj mehanizam se postiže pomoću Na+-K+ jonske pumpe

Potencijal za odmor nije "održavanje stabilnog okruženja" ili bilo šta slično. Potencijal u mirovanju je neto potencijal koji ćelija doseže zbog svih provodljivosti različitih iona i protočne struje svakog iona upravljanim vlastitim ravnotežnim potencijalom.

Ovaj mehanizam postiže jonska pumpa Na+ -K+, koja razmjenjuje ta dva iona

Ovo je delimično tačno, ali opet, pogrešno. Pumpa Na+/K+ utvrđuje relativnu koncentraciju iona, što samo dovodi do određenog potencijala odmora jer provodljivosti različitih jona variraju u mirovanju. Budući da je provodljivost K+veća u stanju mirovanja od vodljivosti Na+, potencijal mirovanja je bliži ravnotežnom potencijalu za K+. Ako je Na+/K+ pumpa funkcionisala tačno kao što radi, ispumpujući Na+ i K+ unutra, ali je membrana bila propusnija za Na+, tada bi potencijal mirovanja bio pozitivan, a ne negativan. Za potencijal mirovanja bitne su samo relativne koncentracije iona i vodljivost. Goldmanova jednadžba je način izračunavanja ovog potencijala mirovanja.

Šta se dešava sa K+ kada ćelija ima potencijal mirovanja od -70mV, ali K+ ravnotežu od -90mV?

Budući da vam je potrebno -90mV da biste 'zadržali' kalij u odnosu na njegov koncentracijski gradijent, na -70mV K+ će teći iz ćelije. Međutim, po definiciji, potencijal mirovanja je potencijal pri kojem neto struja bit će nula. To znači da, da, drugi ioni moraju biti uključeni. Ovdje je Goldmanova jednadžba vrlo korisna.

Iako je K+ možda ion s najvećom membranskom provodljivošću, uvijek će doći i do curenja Na+ i Cl-iona (obično se drugi ioni zanemaruju jer su ova tri glavna igrača; drugi ioni mogu biti važni u nekim situacijama). Stoga, ako je -70mV u mirovanju, mora postojati barem onoliko Na+ iona koji ulaze ili Cl -iona koji istječu koliko ima i K+ iona.

Ove struje možete izračunati ako znate vodljivost svakog iona i ravnotežni potencijal za svaki ion koristeći Ohmov zakon: I = V/R, gdje je R 1/vodljivost, a V razlika između trenutnog napona i potencijala ravnoteže. Isprobajte s Goldmanovom jednadžbom! Ako koristite napon koji vam Goldmanova jednadžba daje (potencijal mirovanja), utvrdit ćete da je neto struja nula!

U redu, do sada smo odgovorili na vaša pitanja (1) i (2). Sada (3): navodite "Inače nije jasno zašto bi K+ u bilo kom trenutku prestao da izlazi iz ćelije". Važno je napomenuti da ravnotežni potencijal ne znači da se joni ne kreću: to znači da se napon ne mijenja. Ako biste samo ostavili ćeliju na -70mV i čekali neko vrijeme, na kraju bi se koncentracije različitih jona promijenile. Tu dolazi Na+/K+ pumpa: ova ATPaza stalno ispumpava neki K+ i Na+ unutra kako bi spriječila curenje koje se javlja pri potencijalu mirovanja. Cl-joni se takođe kreću, ali uglavnom pasivno. Takođe je važno napomenuti da vrlo se mali broj iona mora pomaknuti da bi se potencijal promijenio po redu milivolta. -70mV može zvučati puno, ali električne sile su vrlo moćne, tako da se vrlo malo jona u odnosu na sve dostupne jone mora kretati.

Ne razumijem baš o čemu pitate (4), ali ako možete urediti pitanje potrudiću se da odgovorim i na to. Moguće je da sam već odgovorio na vaše pitanje govoreći o tome šta "ravnotežni potencijal" znači za jedan ion. Za Cl-ion, ako je ravnotežni potencijal za Cl- -65mV, tada će Cl- teći u ćeliju kada je napon membrane -60mV (težeći da ćeliju približiti -65mV), te će teći iz ćeliju kada je napon membrane -70mV (i dalje ima tendenciju da se ćelija približi -65mV).


Ravnotežni potencijal (-90 mV) kalijevih iona (K+) tjerat će ione da istječu iz ćelije ako se otvore K+ kanali, jer K+ ioni pokušavaju uspostaviti ovaj potencijal umjesto potencijala u mirovanju (-70 mV). Drugi uzrok je unutarstanična koncentracija K+ koja je oko 140 mM u usporedbi s izvanćelijskom koncentracijom, koja je samo 5 mM. Nemojte se zbuniti potencijalom odmora, jer je to samo potencijal koji ćelija sama sebi organizira za održavanje stabilnog okruženja. Ovo je koštalo mnogo energije i pažnje u obliku sinteze proteina da bi se održao ovaj potencijal. Ovaj mehanizam postiže jonska pumpa Na+ -K+, koja razmjenjuje ta dva iona (pumpe K+ in i Na+ out za postizanje -70 mV). Ako K+ ioni isteknu iz ćelije, membranski potencijal će se smanjiti od potencijala u mirovanju, koji se naziva i hiperpolarizacija. Ovaj događaj se događa na kraju akcijskog potencijala kada odljev K+ iona "podcjenjuje" potencijal mirovanja.


Zašto je pumpa natrijum-kalijum važna?

Natrijeva kalijeva pumpa važna je za funkcioniranje većine staničnih procesa.

Objašnjenje:

To je specijalizirani transportni protein koji se nalazi u staničnim membranama. On je odgovoran za kretanje jona kalijuma u ćeliju dok istovremeno pomera jone natrijuma u ćeliju. Ovo je važno za fiziologiju ćelije.

Ima poseban značaj za ekscitabilne ćelije kao što su nervne ćelije, koje zavise od ove pumpe za reagovanje na podražaje i prenošenje impulsa. Prijenos živčanih stanica bio bi nemoguć bez pomoći ove pumpe.

Natrij/kalij pomaže u održavanju potencijala za odmor, djeluje na transport i regulira stanični volumen. On također funkcionira kao pretvarač/ integrator signala za regulaciju MAPK puta, kao i unutarstanični kalcij.

U bubrezima natrijum-kalijum pumpa pomaže u održavanju ravnoteže natrijuma i kalijuma.

Također igra važnu ulogu u održavanju krvnog tlaka i kontroli srčanih kontrakcija.


Natrijum-kalijum pumpa

Čista voda ne provodi struju. Kalijum, natrijum i drugi elektroliti se otapaju u vodi i pomažu u nošenju električnog naboja. Ćelije u vašem tijelu trebaju elektroliti za prijenos i održavanje električnih impulsa. Pumpa natrijum-kalijum opisuje mehanizam u kojem se joni natrijuma i kalijuma kreću unutar i van ćelija. Svaki put kad se to dogodi, nastaje električni naboj. Pumpa natrijum-kalijuma takođe odgovara na zahteve vašeg nervnog sistema za napajanjem. Odgovarajuća ravnoteža elektrolita važna je za vašu krv, hidrataciju i pomaže u održavanju drugih vitalnih tjelesnih funkcija.


Pomoć na nivou biologije: Počivajući potencijal u aksonu

Znam da akson ima stalan potencijal mirovanja od -70mv.

Tokom potencijala mirovanja 3 Na+ jona stalno napuštaju akson dok 2 K+ jona stalno ulaze u akson. To aksonu daje neto negativnu razliku potencijala. K+ ioni mogu izaći iz aksona, a Na+ ioni se ne mogu vratiti u akson. Ovo čini potencijalnu razliku još manjom. Ali ne znači li to da se razlika potencijala u aksonu može spustiti u negativnu beskonačnost. Shvaćam zašto je unutrašnjost aksona negativnija od vanjske, ali ne razumijem šta ga održava na konstantnom -70mv?

Nije ono što tražite? Pokušajte&hellip

(Originalna objava od muhammad0112)
Znam da akson ima stalan potencijal mirovanja od -70mv.

Tokom potencijala mirovanja 3 Na+ jona stalno napuštaju akson dok 2 K+ jona stalno ulaze u akson. To aksonu daje neto negativnu razliku potencijala. K+ ioni mogu izaći iz aksona, a Na+ ioni se ne mogu vratiti u akson. To čini potencijalnu razliku još manjom. Ali ne znači li to da se potencijalna razlika u aksonu može spustiti do negativne beskonačnosti. Shvaćam zašto je unutrašnjost aksona negativnija od vanjske, ali ne razumijem šta ga održava na konstantnom -70mv?

Natrijum-kalijum pulpa zapravo ima vrlo mali uticaj na potencijal membrane u mirovanju. Potencijal membrane u mirovanju ima više veze s relativnom propusnošću stanične membrane za Na+ i K+ ione. Membrana je oko 40x propustljiva za K+ ione u usporedbi s Na+ ionima. Budući da je membrana relativno nepropusna za Na+ ione i koncentracija Na+ je mnogo veća izvan ćelije, napon unutar ćelije je mnogo niži nego izvan ćelije, otuda i negativni membranski potencijal u mirovanju.

Pumpa natrij -kalij važna je samo za održavanje koncentracijskih gradijenata iona Na+ i K+ - NIJE odgovorna za membranski potencijal u mirovanju.

(Originalna objava od Jpw1097)
Natrijevo-kalijeva pulpa zapravo ima vrlo mali utjecaj na membranski potencijal u mirovanju. Potencijal membrane u mirovanju ima više veze s relativnom propusnošću stanične membrane za Na+ i K+ ione. Membrana je oko 40x propustljiva za K+ ione u usporedbi s Na+ ionima. Budući da je membrana relativno nepropusna za Na+ ione i koncentracija Na+ je mnogo veća izvan ćelije, napon unutar ćelije je mnogo niži nego izvan ćelije, otuda i negativni membranski potencijal u mirovanju.

Natrijum-kalijum pumpa je važna samo za održavanje gradijenata koncentracije Na+ i K+ jona - NIJE odgovorna za membranski potencijal u mirovanju.

Napravio sam još neka istraživanja i ispravite me ako griješim, ali akson je vrlo propustljiv za kalij, ali bez natrijum kalijum pumpe, električni gradijent će biti jednak hemijskom gradijentu. (razlog zašto postoji električni gradijent je taj što bi se ioni K+ htjeli vratiti u akson jer je vanjska strana pozitivnija, a unutrašnjost negativna). Stoga, natrijum -kalijumova pumpa povećava hemijski gradijent kalijuma (jer bi 2 kalijuma ušla u akson). A hemijski i električni gradijent bi se uravnotežili kada je membrana -70mv.

Ali možete li objasniti zašto natrijum-kalijum pumpa ne utiče na potencijal mirovanja? Ne razumem. Ako se Na/K pumpa jednom isključila, ne bi li mreža pd bila -1 u aksonu? - Ako se upali 10 puta, to bi bilo 30 jona natrijuma napolju i 20 K+ jona unutra - To je neto pd od -10mv?. Očigledno razumijem da 1 Na+ jon nije jednak 1mv, ali ne bi li to bila ista ideja?

(Originalna objava od muhammad0112)
Napravio sam još neka istraživanja i ispravite me ako griješim, ali akson je vrlo propustljiv za kalij, ali bez natrijum kalijum pumpe, električni gradijent će biti jednak hemijskom gradijentu. (razlog zašto postoji električni gradijent je taj što bi K+ joni hteli da se vrate u akson pošto je spoljašnjost pozitivnija, a unutrašnja negativna). Stoga, natrijum kalijum pumpa povećava hemijski gradijent kalijuma (pošto bi 2 kalijuma ušla u akson). A hemijski i električni gradijent bi se uravnotežili kada je membrana -70mv.

Ali možete li objasniti zašto natrij -kalijeva pumpa ne mijenja potencijal odmora? Ne razumijem. Ako se Na/K pumpa jednom isključila, ne bi li mreža pd bila -1 u aksonu? - Ako bi se ugasio 10 puta, to bi značilo 30 van jona natrijuma i 20 K+ jona unutra - To je neto pd od -10mv ?. Očigledno razumijem da 1 Na+ ion nije jednak 1mv, ali ne bi li to bila ista ideja?

Kao što kažete, 1 Na+ iona nije jednako 1 mV. Ogroman broj Na+ jona je potreban za izlazak iz aksona kako bi se stvorila promjena u membranskom potencijalu od 1 mV, u velikoj shemi stvari, natrijum-kalijum pumpe ne pokreću dovoljno jona da bi napravile razliku - iako su važne u održavanju visoke izvanstanične koncentracije Na+/visoke unutarćelijske koncentracije K+.

Na membranskom potencijalu u mirovanju (recimo -70 mV u aksonu), 3 Na+ iona koje ispumpava Na/K pumpa jednostavno se vraćaju u ćeliju duž svog elektrokemijskog gradijenta (jer su u ravnoteži). Slično, K+ ioni koji se upumpavaju u akson jednostavno difundiraju iz aksona duž svog elektrokemijskog gradijenta.

Na/K pumpa je važna za održavanje koncentracijskih gradijenata za Na+ i K+, ali ima mali ili nikakav utjecaj na membranski potencijal u mirovanju, sve to ima veze s diferencijalnom propusnošću membrane za različite ione, što se odražava u Nernstova jednadžba.

(Originalna objava od Jpw1097)
Kao što kažete, 1 Na+ iona nije jednako 1 mV. Ogroman broj Na+ jona je potreban za izlazak iz aksona kako bi se stvorila promjena u membranskom potencijalu od 1 mV, u velikoj shemi stvari, natrijum-kalijum pumpe ne pokreću dovoljno jona da bi napravile razliku - iako su važne u održavanju visoke izvanstanične koncentracije Na+/visoke unutarćelijske koncentracije K+.

Na membranskom potencijalu u mirovanju (recimo -70 mV u aksonu), 3 Na+ iona koje ispumpava Na/K pumpa jednostavno se vraćaju u ćeliju duž svog elektrokemijskog gradijenta (jer su u ravnoteži). Slično, K+ ioni koji se upumpavaju u akson jednostavno difundiraju iz aksona duž svog elektrokemijskog gradijenta.

Na/K pumpa je važna u održavanju gradijenata koncentracije za Na+ i K+, ali ima mali ili nikakav utjecaj na potencijal membrane u mirovanju, što je sve povezano s diferencijalnom permeabilnosti membrane za različite ione, što se odražava u Nernstova jednadžba.

U redu, pokušajmo odgonetnuti zašto je membranski potencijal -70mV.

Prvo, imate visoku koncentraciju organskih aniona (negativno nabijenih proteina) u aksonu. To je uravnoteženo K+ ionima. Koncentracija K+ [K+] veća je unutar aksona u odnosu na vanjsku, stoga kemijski gradijent tjera K+ ione iz ćelije. Kako se K+ ioni iseljavaju iz ćelije, to stvara negativan membranski potencijal, zbog čega se K+ ioni pomiču natrag u akson (električni gradijent). Kako više K+ jona napušta akson, električni gradijent postaje veći (kako više K+ jona napušta akson) i hemijski gradijent ostaje relativno nepromijenjen (broj jona koji se kreću kroz membranu ima zanemarljiv utjecaj na kemijski gradijent za kratke periode od vreme). Broj K+ iona koji napuštaju akson postupno se smanjuje i smanjuje s povećanjem električnog gradijenta sve dok električni gradijent = kemijski gradijent. U ovom trenutku nema neto kretanja K+ jona - ovo je ravnotežni potencijal za K+

Sada neka&rsquos razmotrimo Na+. Na+ ima mnogo veću koncentraciju izvan ćelije, stoga hemijski gradijent dovodi ione Na+ u ćeliju. Kako Na+ ioni ulaze u ćeliju, to stvara pozitivan membranski potencijal (električni gradijent), što uzrokuje usporavanje broja Na+ iona koji ulaze u ćeliju s povećanjem električnog gradijenta. Kada su električni i hemijski gradijenti jednaki, nema neto kretanja Na+ jona - membranski potencijal kada se to dogodi je oko +60 mV za Na+ (ravnotežni potencijal).

Dakle, ako je ravnotežni potencijal za Na+

-80mV, zašto nije potencijal membrane mirovanja negdje u sredini. To je zato što je membrana daleko propusnija za ione K+ u odnosu na ione Na+, stoga je membranski potencijal u mirovanju daleko bliži ravnotežnom potencijalu za K+ (-80mV) u odnosu na Na+ (+ 60mV).

Na membranskom potencijalu u mirovanju, kretanje Na+ u ćeliju i kretanje K+ iz ćelije su jednaki. Iako postoji veliki električni gradijent koji dovodi Na+ u ćeliju (postoji velika razlika između ravnotežnog potencijala za Na+ i membranskog potencijala u mirovanju), ćelija je relativno nepropusna za Na+ ione. Dok je električni gradijent mali za K+ ione (K+ ravnotežni potencijal nije daleko od potencijala membrane mirovanja), membrana je visoko propusna za K+ ione.

Kao što vidite, ni u jednom trenutku nisam raspravljao o Na/K pumpi, jer radi na tako malom nivou, da ima vrlo mali utjecaj na membranski potencijal u mirovanju. Mnogo više iona prolazi kroz membranu kroz kanale propuštanja u odnosu na N/K pumpu. Na/K pumpa je važna samo za održavanje hemijskih gradijenata, ali ne i za njihovo uspostavljanje.


ELI5: Zašto K+ uopće propušta ili prelazi zid ćelijske membrane?

Ako K+ može prilično lako putovati kroz zid stanične membrane i ima električnu i kemijsku pokretačku snagu po jednu u svakom smjeru, zašto se onda uopće kreće i zašto koncentracija K+ nije ista s obje strane i K+ ne prelazi uopšte?

Čini se da ne mogu pronaći odgovor koji mi ima smisla na googleu!

Dve stvari. Doći će do električne ravnoteže, ne nužno fizičke. Ćelija će izgubiti naboj, a spolja će se naelektrisati, što će početi da povlači deo kalijuma nazad. Drugo, naše ćelije zapravo imaju male pumpe koje mogu da potisnu kalijum nazad u ćeliju.

Potencijal membrane u mirovanju je rezultat ravnoteže tolikog broja jonskih kanala i pumpi. Imate natrijum-kalijum pumpu, koja pumpa 2 K+ unutra za 3 Na+ van. I još gomilu. Ali važno je da membrana više propušta K+, jer za nju ima kanale (bez rešetki, samo uvijek otvorena). Ne postoji previše ovih kanala (nije dovoljno da se potpuno ukloni njegov nagib), ali tek toliko da se smanji ukupni otpor za njih. S obzirom da je natrij praktički potpuno blokiran da izađe bez zatvorenog kanala (i dalje curi, ali daleko manje), kada sve uključite u jednadžbu (koncentracije svih iona unutra i vani i membranski otpor svakog iona) dobivate mirovanje membranski potencijal na oko -90 do -50 mV ovisno o ćeliji. Da jednostavno odgovorimo na vaše pitanje, membrana je propuštena za K+, ali što se tiče iona i stanica, morate razmišljati u smislu statistike i populacije, membrana nije potpuno prozirna za K+, samo je malo propuštena , poput kante s vodom (K+) unutra i nekoliko rupa u njoj, a također i neki motori koji crpe vodu koja se vratila unutra. Pumpe i kanali za curenje nisu ekvivalentni u smislu dvosmjerne struje, pa ne morate samo otkazati napolje, ali u jednom trenutku voda iznutra će biti dovoljno niska, na primjer da manje vode izlazi kroz kanale, čineći istjecanje vode kroz rupe jednakim prilivu putem pumpi, tako da razina vode ostaje konstantna.


Cellular

Strukturno, Na+ K+ ATPaza   se sastoji od katalitičke alfa podjedinice i pomoćne beta podjedinice. [7] Neke Na-K ATPaze uključuju podjedinicu koja je tkivno specifična i pripada porodici proteina FXYD.[8] Alfa podjedinica sadrži transmembranski region koji se sastoji od 10 spirala, koji se nazivaju MA1-M10. Unutar ovih deset spirala, mjesta vezivanja jona, tačnije tri vezujuća mjesta koja se vezuju za Na+ u E1 stanju i dva vezujuća mjesta koja se vezuju za K+ u E2 stanju.[9][10][11][12] Struktura Na-K ATPaze sastoji se od tri mjesta. Lokacija jedan i dva se preklapaju unutar oba stanja E1 i E2. Međutim, mjesto tri je isključivo u stanju E1 i nalazi se između transmembranskih spirala M5, M6 i M8, koje se vežu za Na+ i kataliziraju i transport H+, [13] [14]   ovisno o Na+, K+ i Koncentracije H+. [15] Prema prethodnim studijama, selektivnost E2 stanja pumpe za K+ može biti posljedica protonacije džepa koji se vezuje za jone.[16]


Homeostaza & Transport

I. Hypertonic Solution
1. Koncentracija rastvora izvan ćelije je higher (manje vode)
2. Voda difundira iz ćelije dok se ne postigne ravnoteža
3. Ćelije će se smanjiti i umrijeti ako se izgubi previše vode
4. Biljne ćelije postaju mlohave (uvenule) tzv plazmoliza

J. Hipotonično rješenje
1. Koncentracija otapala veća
unutar ćelije (manje vode)
2. Voda se kreće u ćeliju dok se ne postigne ravnoteža
3. Životinjske ćelije nabubri & burst (liza) ako unesu previše vode
4. Citoliza je pucanje ćelija
5. Biljne ćelije postati turgid zbog pritiska vode prema van prema ćelijskom zidu
6. Turgor pritisak u biljnim stanicama pomaže im zadržati oblik
7. Biljne ćelije najbolje rade u hipotoničnim rastvorima

K. Izotonična rješenja
1. Koncentracija rastvorenih materija isto unutar i pojačalo izvan ćelije
2. Voda ulazi i pojačava se iz ćelije jednakom brzinom, tako da postoji nema neto kretanja vode
3. Životinjske stanice najbolje se snalaze u izotoničnim otopinama

IV. Kako se ćelije nose sa osmozom

O. Ćelije životinja na kopnu obično su u izotoničnom okruženju (ravnoteža)

B. Slatkovodni organizmi žive u hipotoničnom okruženju tako da voda neprestano ulazi u njihove ćelije

C. Jednostanični slatkovodni organizmi koriste energiju za ispumpavanje viška vode kontraktilne vakuole

D. Biljni ćelijski zidovi sprečavaju pucanje biljnih ćelija u hipotoničnim okruženjima

E. Neki morski organizmi mogu ispumpajte višak soli

O. Brže od jednostavne difuzije

B. Smatra se pasivnim transportom jer se ne koristi dodatna energija

C. Javlja se niz gradijent koncentracije

D. Uključuje proteini nosači ugrađen u ćelijsku membranu kako bi pomogao u kretanju kroz određene otopljene tvari kao npr glukoze

E. Molekule nosača mijenjaju oblik kada se otopina veže njima

F. Promjena oblika proteina nosača pomaže u kretanju otopljene tvari kroz membranu

G. Kanal proteini u staničnoj membrani formiraju tunele preko membrane za pomicanje materijala

H. Proteini kanala mogu uvijek biti otvoreni ili imati kapije koji se otvaraju i zatvaraju radi kontrole kretanja materijala tzv zatvorenih kanala

I. Vrata se otvaraju i zatvaraju kao odgovor na koncentraciju unutar ćelije i pojačalo izvan ćelije

O. Zahteva upotrebu ATP ili energije

B. Premješta materijale naspram njihovog gradijenta koncentracije iz područja niže do veće koncentracije

C. Može uključivati ​​i membranske proteine

D. Koristi se za kretanje ioni poput Na+, Ca+i K+ preko ćelijske membrane

E. Pumpa natrijum-kalijum pomiče 3 Na+ za svakih 2 K+ u ćeliju
1. Uzrokuje razliku u naboju unutar i izvan ćelije
2. Zove se razlika u zaduženju membranski potencijal

F. Jonske pumpe pomaže u radu mišićnih i nervnih ćelija

G. Biljke koristite aktivni transport do pomažu korijenju da apsorbira hranjive tvari iz tla (biljne hranjive tvari koncentrirane su unutar korijena nego vani)

O. Premješta velike, složene molekule, poput proteina, preko stanične membrane

B. Veliki molekuli, hrana ili kapljice tekućine pakirani su u vrećice vezane za membranu tzv vezikule

C. Endocitoza premešta velike čestice u ćeliju

D. Fagocitoza jedna je od vrsta endocitoze
1. Ćelijska membrana se širi formirajući se pseudopods (izbočine slične prstima) koje okružuju česticu
2. Membranska vrećica zatvara materijal i pojačavač se otkida unutar ćelije čineći a vezikula
3. Vezikula se može stopiti sa lizozomi (probavne organele) ili otpuštaju njihov sadržaj u citoplazmu
4. Koristi ga ameba hraniti & bijelih krvnih zrnaca za ubijanje bakterija
5. Poznat kao “ćelija za jelo ”

E. Pinocitoza je druga vrsta endocitoze
1. Ćelijska membrana okružuje kapljice tekućine
2. Tečnosti unesene u vezikulu vezanu za membranu
3. Poznat kao “celija za pice ”

F. Egzocitoza Koristi se za uklanjanje velikih proizvoda iz ćelije, poput otpada, sluzi i proizvoda iz ćelije amp

G. Proteini koje stvaraju ribozomi u ćeliji, pakuje se u transportne vezikule pomoću Golgijevog aparata


Zašto se K+ iseljava iz ćelije? - Biologija

Na+/K+ pumpa se nalazi u membranama mnogih vrsta ćelija. Posebno, igra veoma važnu ulogu u membranama nervnih ćelija. Obratite pažnju da se 3 pozitivna jona (Na+) ispumpavaju iz ćelije (prema ECF) za svaka 2 pozitivna jona (K+) upumpana u ćeliju (prema ICF). To znači da više pozitivnih naboja izlazi iz ćelije nego što ulazi u nju. Kao rezultat toga, pozitivan naboj se nakuplja izvan ćelije u odnosu na unutrašnjost ćelije. Razlika u naboju između vanjske i unutrašnje strane ćelije omogućava nervnim ćelijama da generišu električne impulse koji dovode do nervnih impulsa.

Na+/K+ pumpa ilustruje "aktivni transport" jer pomiče Na+ i K+ u odnosu na njihove koncentracijske gradijente. To je zato što već postoji visoka koncentracija Na+ izvan ćelije i visoka koncentracija K+ unutar ćelije. Da bi se ioni (Na+ i K+) ponovno pomaknuli s njihovim gradijentima, potrebna je energija. Ovu energiju isporučuje ATP (adenozin trifosfat). Molekul ATP -a koji pluta unutar ćelije veže se za pumpu prenoseći joj određenu energiju. Kako se energija troši, ATP otpada i izgubivši energiju pretvara se u ADP (adenozin difosfat).

Primijetite na dijagramu da postoje 3 mjesta vezivanja za 3 Na+ iona na unutrašnjoj površini pumpe i 2 mjesta vezivanja za 2 K+ iona na vanjskoj površini pumpe. Oblik ovih mjesta vezivanja osigurava da se samo Na+ i K+ mogu vezati i transportirati.

Budući da pumpi treba ATP svaki put kada radi, ATP se mora stalno dovoditi u ćeliju. ATP se stvara tokom procesa koji se nazivaju "ćelijsko disanje" koji se dešavaju unutar ćelije (u ICF). Dio staničnog disanja događa se u citoplazmi, a dio u mitohondriju. Pošto su ove organele dio nervne ćelije, kako se ATP stvara, on lebdi do pumpe i daje joj energiju. Proizvodi se više ATP -a, a pumpa nastavlja raditi svoj posao. Ako nešto ometa proizvodnju ATP -a, pumpa će prestati raditi, a nervne ćelije također prestati raditi. To može uzrokovati ozbiljan gubitak živčanih funkcija, pa čak i smrt. Budući da ćelijsko disanje zahtijeva kisik, ako biste prestali disati, ATP se ne bi mogao proizvesti i umrli biste. Naravno, ATP je potreban mnogim procesima u tijelu, tako da nije samo Na+/K+ pumpa ta koja bi se zaustavila.

Postoje otrovi ili toksini koji također ometaju rad pumpe. Jedan se zove "oubain", otrov za strijelu. Oubain radi tako što se priključi na pumpu i blokira njeno djelovanje. Grana znanosti koja se zove "farmakologija" bavi se načinom na koji lijekovi utječu na tijelo. Farmakolozi su osmislili lijekove koji, ako se primjenjuju dovoljno brzo, mogu putovati do ćelija i pričvrstiti se za ubain uklanjajući ga iz Na+/K+ pumpi omogućavajući im pravilno funkcioniranje.

Ovo je samo jedan primjer aktivnog transporta u kojem se ATP koristi za pumpanje materijala protiv gradijenta koncentracije. Vaše tijelo skladišti glukozu (šećer) u vašoj jetri i mišićima. Kako bi se glukoza skladištila za vrijeme kada vam zatreba, glukoza se mora pumpati u ćelije stvarajući tamo visoku koncentraciju. Iako za to koristi ATP, svaki se molekul glukoze može razgraditi staničnim disanjem kako bi se proizvelo 38 ATP -a! Dakle, to je vrijedan proces.


Transport jona kroz ćelijsku membranu

Živi organizmi se mogu podijeliti na organe, žlijezde, tkiva, ćelije i organele. U biologiji je vrlo zanimljivo znati kako otopljene tvari i voda ulaze i izlaze iz stanica i organela. Najveći dio & shytencija plaća se eritrocitima i mitohonu i shydrionu. Stanična membrana je složena lipoproteinska struktura.

Neki su kanali stalno otvoreni, dok su drugi zatvoreni, tj. Imaju kapije koje se otvaraju ili zatvaraju. Neki su zatvoreni promjenama u membranskom potencijalu (ograničeni naponom), dok se drugi otvaraju ili zatvaraju kada vežu ligand (zatvoren ligandom).

Ligand je često eksterni (neurotransmiter ili hormon) ili unutrašnji (intracelularni Ca++, cAMP). Drugi transportni proteini su nosioci koji vežu ione i druge molekule, a zatim mijenjaju njihovu konfiguraciju, pomičući vezane molekule s jedne strane ćelijske membrane na drugu.

Molekuli se kreću iz područja visoke koncentracije u područja niske koncentracije (niz njihovog hemijskog gradijenta). Kationi se kreću u negativno nabijena područja, dok se anioni kreću u pozitivno nabijena područja (niz njihov električni gradijent), chan­nel zatvoren ligandom.

Neki od proteina nosača nazivaju se uniportima jer prenose samo jednu supstancu. Drugi se nazivaju simporti jer transport zahtijeva vezivanje više od jedne tvari za protein trans & shyport, a tvari se zajedno prenose kroz membranu.

U crijevnoj sluznici koja je odgovorna za kotransport olakšanom difuzijom Na + i glu & šikoze iz crijevnog lumena u stanice sluznice. Ostali transporteri nazivaju se anti-lukama jer razmjenjuju jednu tvar za drugu. Primjer: Na + – K + ATPaza.

On katalizira hidrolizu ATP -a u ADP i koristi energiju za istiskivanje 3Na + iz ćelije i unošenje 2K + u ćeliju za svaki mol hidroliziranog ATP -a. Za pumpu se kaže da ima odnos spoja 3/2. Njegovu aktivnost inhibira ouabain i povezan je s glikozidima digitalisa koji se koriste u liječenju zatajenja srca.

Na + -K + ATPaza je heterodimer koji se sastoji od α i β podjedinice.

Transport Na + i K + odvija se kroz podjedinicu.

β podjedinica je glikoprotein.

Supstance koje jednostavnom difuzijom prolaze kroz lipidni dvosloj ćelijske membrane su:

1. Sve supstance rastvorljive u lipidima.

2. Gasovi rastvorljivi u lipidima uglavnom CO2, O2 i N2.

3. Voda - iako nije topljiva u lipidima - prolazi zbog male molekularne veličine i velike kinetičke energije.

Tvari koje prolaze kroz proteinske kanale stanične membrane jednostavnom difuzijom su:

1. Joni uglavnom Na + , K + i Ca ++ .

A. Pasivna difuzija:

1. Neke otopljene tvari prolaze kroz ćelijsku membranu jednostavnom difuzijom sa gradijentom koncentracije i shytiona.

Ovo se može izraziti modifikacijom Fickovog zakona:

gdje je P = koeficijent propusnosti.

C0 i Ci = koncentracija rastvora izvan i unutar membrane, respektivno.

ds/dt = brzina kretanja otopljene tvari.

2. Otopine rastvorljive u lipidima lakše prolaze kroz ćelijske membrane od rastvora rastvorljivih u lipidima. Budući da se stanična membrana sastoji od malih pora ispunjenih ra & shydiusom oko 0,4 nm. through which water- soluble solute of suitable molecular size pass, surrounded by lipid areas through which lipid-soluble solutes penetrate.

3. Water diffuses through the cell pores from a solution of low concentration to a solu­tion of high concentration and this “bulk flow” of liquid across the membrane will speed up molecules diffusing in the direc­tion of the flow and slow down those mov­ing in the opposite direction. This “drag” effect is a second force acting in passive diffusion.

4. The third force which may operate is an electric potential across the membrane. Many cell membranes can maintain po­tential difference between their inside and outside and the potential gradient acts as a driving force for passive transport across the cell. The membrane acts as a passive barrier.

B. Facilitated Transfer:

1. Some compounds, e.g., sugar, amino acids, pass through membranes at a greater rate than expectations. This is because of the effect of a carrier.

2. The carrier in the membrane combines with the substance to be transported and in some way ferried through the membrane and released on the other side.

3. In case of enzymic reactions, there is a “saturation effect”. The rate of transport of the solute increases when the carrier, enzyme, is saturated. This type is some­times termed “catalysed diffusion”.

4. Another mechanism is that the substance to be transferred is converted into another which will penetrate the membrane more easily, e.g., the mitochondrial membrane is impermeable to acyl coenzyme A deriva­tives. The acyl group is transferred to car­nitine to form acyl carnitine derivative which can pass through the membrane. The acyl coenzyme A derivative is then reformed on the other side of the mem­brane.

Fatty acids can also be transferred into and out of mitochondria.

Acetyl-CoA within the mitochondria can be transferred to oxaloacetate to yield citrate to which the mitochondrial mem­brane is permeable. The citrate passes out into the cytoplasm where it is split enzymically to give acetyl-CoA again.

1. The cell membrane forms pockets or invaginations which can draw materials on the outside towards the cell interior.

2. The vesicles extend into the cell where they are pinched off and finally release their contents into the cell by some un­known way.

3. This process occurs in the foetal and new­born animals and helps the absorption of intact protein from the gut.

D. Transport of Ions:

1. The membrane itself contains polar groups and is, therefore, electrically charged.

2. The transport of most ions occur more slowly than the non- electrolytes. But H + , OH − penetrate all cell membranes easily. The red cell is easily penetrated by Cl − and HCO − 3.

3. In the case of ions, especially, Na + and K + , the permeability is very small. The high concentration of K + and low concentra­tion of Na + which are often found in cells are maintained by special mechanism which involve the expenditure of energy.

E. Active Transport:

1. The process by which solutes can often pass through membranes against their con­centration gradient requires energy. This process is termed active transport.

2. Active transport is involved in the absorp­tion from the small intestine of glucose and galactose, amino acids and other sub­stances important to the body.

3. An active transport device which forces Na + out and K + in has been referred to as the “Sodium Pump”.

4. The mechanism requires a carrier which can exist in two forms with different af­finities for Na + and K + . ATPase is involved in it (see active transport of glucose).


Explain the role of K+ in stomatal movement. Describe the potassium ion pump theory.

Opening of stomata in light: Stomata open in light due to following reactions.

  1. In light starch in the guard cells is metabolised into Phospho Enol Pyruvate (PEP). It is later converted into organic acids, particularly malic acid. The reaction takes place in the presence of an enzyme phospho enol pyruvic carboxylase.
  2. Malic acid dissociates into malate and hydrogen ions in the guard cells.
  3. Hydrogen ions from guard cells are transported to epidermal cells and K+ ions from epidermal cells are absorbed into the guard cells.
  4. In the guard cells, K+ ions are balanced by malate anions. Besides, small amount of Cl-ions are also absorbed which neutralize a small percentage of K+ ions.
  5. The process of K+ ions exchange requires ATP and thus, it is an active process.
  6. Increased K+ ions and anion concentration in the guard cells increases their osmotic concentration. Hence, water enters the guard cells by endosmosis.
  7. Turgor pressure of the guard cells increases due to endosmosis and the stoma opens.

Closing of stomata in dark: Closure of stomata in darkness is due to the following reactions:

  1. As carbon dioxide is not utilized in photosynthesis during night, hence its concentration in the sub stomatal cavity increases.
  2. Abscissic acid (ABA) functions in the presence of carbon dioxide. It is an inhibitor hormone. It inhibits K+ uptake by changing the diffusion and permeability of guard cells.
  3. The K+ is now transported back to the epidermal or subsidiary cells from the guard cells. The osmotic concentration of the guard cells decreases. This results in the movement of water out of the guard cells (exosmosis). The guard cells now become flaccid. This causes stomatal closure.

POTASSIUM ION PUMP THEORY

The main features of the theory were put forward by Levitt (1974). Levitt explained the influx of K+ in the guard cells and their role in the stomatal movement. He demonstrated a relationship between stomatal opening and accumulation of K+ ions. According to the hypothesis, pH of the guard cells rises due to active uptake of H+ ions by guard cell. The steps involved are as follows.

  • The light induced proton transport from the cytoplasm into the chloroplast creates a negative potential. This negative potential may lead to influx of positively charged K+ ion from the surrounding cells so that the negative potential is decreased and the proton transport is not ceased. This results in the development of maximum pH.
  • The pH of cytoplasm is raised to 8-9 and that of the chloroplast is lowered to 5. The rise in the pH causes hydrolysis of starch to form organic acid especially phospho enol pyruvate. Phospho enol pyruvate in the presence of enzyme PEP carboxylase combines with CO2 to produce oxalic acid. This acid is then converted to malic acid.
  • Malic acid disassociates into H+ ion and malate ion. H+ ions comes out and in exchange K+ ions enter into the guard cells, thereby increasing the concentration of K+ ion and decreasing the H+ ions in guard cells. This is an active ionic exchange and requires ATP and cytokinin.
  • The pH of the cell sap in the guard cells increases simultaneously. The pH becomes more than 7 and the medium becomes alkaline.
  • There is also an increased uptake of Cl- anions by the guard cells to maintain the electrical and ionic balance inside and outside guard cells.
  • The malate anions formed in the guard cells are neutralized by the K+ ions. K+ ions react with malate to form potassium malate.
  • Potassium malate enters into the cell sap reducing the water potential and increasing the osmotic concentration and osmotic pressure of the cell sap.
  • Endosmosis occurs and the guard cells become turgid and the stoma opens.

STOMATAL CLOSURE:

When the darkness sets in, H+ ion starts diffusing into the cytoplasm. H+ ion reacts with malate ion to form malic acid. Malic acid undergoes decarboxylation and gets converted into pyruvic acid and carbon dioxide. Pyruvic acid is consumed in respiration. Carbon dioxide gets dissolved in water to form carbonic acid. When potassium malate is converted into malic acid, osmotic pressure of the guard cells decreases .Exosmosis starts and the stomata closes.


Pogledajte video: Centar izuzetne vrednosti za molekulsku medicinu i istraživanje matičnih ćelija (Oktobar 2022).