Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Уилсон Дж. -> "Молекулярная биология клетки " -> 35

Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.

Уилсон Дж., Хаит Т. Молекулярная биология клетки — М.: Мир, 1994. — 520 c.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayabiologiyakletki1994.djvu
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 308 >> Следующая

одной молекулы АТР.
Б. Какой максимальный градиент концентрации может быть достигнут при
активном транспорте Са + 2 из клетки? Насколько эта величина сравнима с
реальным градиентом концентрации, наблюдаемым в клетках млекопитающих?
(См. МБК, табл. 6-3.)
B. Рассчитайте, сколько энергии требуется для работы (Na+ + К + )-
насоса. Эта замечательная молекулярная машина на перенос пяти ионов
расходует энергию гидролиза всего одной молекулы АТР; при этом три иона
натрия выходят из клетки и два иона калия входят в нее. Благодаря работе
этого насоса внутриклеточная концентрация Na+ поддерживается на уровне 10
мМ при внешней концентрации 145 мМ, а внутриклеточная концентрация К+-на
уровне 140 мМ при внешней 5 мМ. Как видно из рис. 6-10, Na + переносится
против градиента мембранного потенциала, тогда как К+-по градиенту
потенциала (AG для всей реакции равно сумме значений AG для переноса
отдельных ионов).
Г. Насколько эффективен (Na+ + К+)-насос, т. е. какая доля энергии,
освобождающейся при гидролизе АТР, используется для переноса ионов?
6-24 Гигантский аксон кальмара занимает особое место в истории наших
представлений о мембранном потенциале и потенциале действия. Благодаря
его большим размерам (0,2-1,0 мм в диаметре и 5-10 см в длину) в него
можно вводить электроды, и в прошлом такие электроды, хотя и очень
крупные по сравнению с современными, позволили впервые измерить разность
электрических потенциалов между цитоплазмой и внеклеточной жидкостью. При
введении электрода в интактный гигантский аксон регистрируется мембранный
потенциал, равный -70 мВ. Если аксон, помещенный в сосуд с морской водой,
стимулировать, то при проведении нервного импульса мембранный потенциал
временно возрастает от - 70 мВ до + 40 мВ.
Зависимость мембранного потенциала от равновесных концентраций
ионов описывается уравнением Нернста:
RT Са
V = 2,3 - log10 -5.
zF
С=
Для одновалентных ионов при 20 °С (293 К) это уравнение можно
представить следующим образом:
С
V = 58 мВ х log10 -.
62 Глава 6
Таблица 6-6. Ионный состав морской воды и цитоплазмы гигантского аксона
кальмара (задача 6-24)
Иои Цитоплазма Морская
вода
Na+ 65 мМ 430 мМ
К+ 344 мМ 9 мМ
А. Используя это уравнение, рассчитайте потенциал для мембраны в
состоянии покоя: 1) предполагая, что он создается за счет ионов калия, и
2) предполагая, что он создается только за счет ионов натрия
(концентрации Na+ и К+ в цитоплазме аксона и в морской воде приведены в
табл. 6-6). Какой из результатов ближе к измеряемой величине потенциала
покоя? Какой из результатов ближе к измеряемой величине потенциала
действия? Объясните, почему эти предположения позволяют рассчитать
величины потенциалов покоя и действия, близкие к полученным
экспериментально?
Б. Если природную морскую воду, в которой выдерживают препарированный
гигантский аксон кальмара, заменить на искусственную морскую воду, в
которой NaCl заменен хлоридом холина, то потенциал покоя не изменится, но
стимуляция нерва не вызовет появления потенциала действия. Что произойдет
с величиной потенциала действия, если концентрация ионов Na+ во внешней
среде снизится вдвое или до одной четверти от ее нормальной величины, а
осмотический баланс будет поддерживаться за счет добавления хлорида
холина?
6-25 Число ионов Na + , поступающих в аксон во время потенциала действия,
можно рассчитать теоретически. Поскольку мембрана клетки разделяет
разноименные заряды, она ведет себя подобно электрической емкости. По
известной величине емкости биологических мембран можно рассчитать число
ионов, входящих в клетку за время потенциала действия. Исходя из величины
потенциала покоя -70 мВ, можно показать, что в клетку, через 1 см2 ее
поверхности в течение потенциала действия должно войти 1,1 х 10"12 моль
ионов Na + .
Чтобы экспериментально определить число ионов натрия, входящих в
клетку во время потенциала действия, гигантский аксон кальмара (диаметром
1 мм, длиной 5 см) был помещен в резервуар с раствором, содержащим
радиоактивный Na+ [удельная активность 2 х 1014 имп/(мин-моль)], и по
всей длине аксона был передан единичный потенциал действия. Когда
цитоплазму проанализировали на радиоактивность, оказалось, что внутрь
аксона вошло 340 имп/мин.
A. Насколько хорошо экспериментальные измерения соответствуют
теоретическим расчетам?
Б. Сколько ионов К+ должно пересекать мембрану аксона и в каком
направлении, чтобы восстановить потенциал покоя после завершения
потенциала действия?
B. Считая, что концентрация ионов Na+ внутри аксона составляет
65 мМ, рассчитайте относительное увеличение концентрации этих ионов
внутри аксона при прохождении по нему единичного потенциала действия.
д|
Г. В организме животных содержатся и совсем иные по размерам нервные
клетки, например мелкие дендриты диаметром около ||
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 308 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed