9.Явления осмоса в растительных и животных клетках.

1)Осмос в растительных клетках смотри в вопросе ном.9

2) Осмос - это одностороннее проникновение воды через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией раствора в область с более высокой концентрацией. Возникающее при этом давление на мембрану получило название осмотического. Осмотическое давление обусловливается растворами солей и других низкомолекулярных веществ (сахара, мочевины), содержащихся в клетках. Односторонняя диффузия растворенных веществ называется диализом. Растворы, в которых осмотическое давление такое же, как и в клетках, получили название изотонических. При погружении клеток в изотонические растворы объем их остается неизменным. Изотонические растворы солей называют физиологическими. Для различных организмов концентрация хлорида натрия в физиологическом растворе неодинакова. Так, для млекопитающих она составляет 0,9%, дня земноводных – 0,75%, для морских беспозвоночных - 3%. Физиологическими растворами и другими изотоническими жидкостями пользуются в медицине. Их применяют при сильном обезвоживании и потере крови больными. Раствор, осмотическое давление которого выше, чем в клетках, называется гипертоническим. Клетки, погруженные в гипертонический раствор, начинают терять воду и сжиматься, т.е. сморщиваются. Гипертонический раствор находит широкое применение в хирургии для лечения гнойных ран. Марлевая повязка, смоченная гипертоническим раство­ром, хорошо впитывает гной, что способствует очищению и заживлению раны. Противоположная картина наблюдается при погружении клеток в гипотонический раствор, в котором концентрация солей ниже, чем в клетках. В этих случаях вода устремляется в клетку, клетка набухает, давление на оболочки становится больше, тургор клетки увеличивается. Под тургором понимается напряженное состояние оболочек клеток, вызываемое давлением на них изнутри. Кожа человека, в клетках которой снижен тургор, становится дряблой. При значительной разнице осмотического давления клетка в гипотоническом растворе может лопнуть, т.е. лизироваться. Живые клетки активно регулируют осмотическое давление. У одноклеточных животных, обитающих в пресной воде, функцию осморегуляции выполняют пульсирующие (выделительные) вакуоли. У трехслойных животных осмотиче­ское давление в целом регулируется системой органов выделения. Для примера можно рпименить клетки крови-эритроциты.

19. Сигнализация с участием рецепторов клеточной поверхности и вторичных посредников на примере с-амр

(смотри мет с.40).

31. Этапы энергетического обмена в клетке. Аэробный этап.

(Смотри мет с.87) или

Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения неорганического фосфата к АДФ. Энергия для фосфорилирования АДФ образуется в ходе энергетического обмена. Энергетический обмен, или диссимиляция, представляет собой совокупность реакций расщеп­ления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. В зависимости от среды обитания диссимиляция может протекать в два или три этапа.

У большинства живых организмов — аэробов, живущих в кислородной среде, — в ходе диссимиляции осуществляется три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный, в

процессе которых органические вещества распадаются до неор­ганических соединений.

Третий этап — полное окисление (дыхание) — протекает при обязательном участии кислорода. Аэробное дыхание представляет собой цепь реакций, контролируемых ферментами внутренней мембраны и матрикса митохондрии (рис.4.3). Попав в мито­хондрию, ПВК взаимодействует с фермента^ матрикса и образует: диоксид углерода, который выводится из клетки; атомы водорода, которые в составе переносчиков направляются к внутренней мембране; ацетилкофермент А (ацетил-КоА), который вовлекается в цикл трикарбоновых кислот '(цикл Кребса). Цикл Кребса — это цепь последовательных реакций, в ходе которых из одной молекулы ацетил-КоА образуются две молекулы СОг, молекула АТФ и четыре пары атомов водорода, передаваемые на молекулы-переносчики — НАД и ФАД (флавинадениндинукле- отид). Суммарную реакцию гликолиза и цикла Кребса можно представить в следующем виде:

СбНцОб + 6Н2О -* 6СО2 + 4АТФ + 12 (НАД ■ Нг + ФАД ■ Нг)

Итак, в результате бескислородного этапа диссимиляции и цикла Кребса молекула глюкозы расщепляется до неорганического дисЛссида углерода (СОг), а высвободившаяся при этом энергия частично расходуется на синтез АТФ, но в основном сберегается в нагруженных электронами переносчиках НАД Нг и ФАД Нг. Белки-переносчики транспортируют атомы водорода к внутренней мембране митохондрий, где передают их по цепи встроенных в мембрану белков. Транспорт частиц по цепи переноса осуществ­ляется таким образом, что протоны остаются на внешней стороне мембраны и накапливаются в межмембранном пространстве, превращая его в Н-резервуар, а электроны передаются на внутреннюю поверхность внутренней митохондриальной мембра­ны, где соединяются в конечном итоге с кислородом.

Ог + е^- -* О^2-

В результате деятельности ферментов цепи переноса электро­нов внутренняя мембрана митохондрий изнутри заряжается

отрицательно (за счет О г”), а снаружи — положительно (зд счет Н⁺), так что между ее поверхностями создается разность потенциалов. Известно, что во внутреннюю мембрану митохондрий встроены молекулы фермента АТФ-синтетазы, обладающие ионным каналом. Когда разность потенциалов на мембране пги-тигяет кпитического уровня (200 мВ),

и ые частицы Н⁺ силой электрического поля начинают про­талкиваться через канал АТФазы и, оказавшись на внутренней поверхности мембраны, взаимодействуют с кислородом, образуя

поду:

V2 Ог + 2Н⁺ -* н₂0

При этом энергия транспортирующихся ионов водорода используется для фосфорилирования АДФ в АТФ.

АДФ + Ф -* АТФ

Известно, что 55% энергии запасается в химических связях АТФ, а 45% — рассеивается в виде теплоты. Синтез АТФ в процессе клеточного дыхания тесно сопряжен с транспортом ионов по цепи переноса и называется окислительным фосфорили­рованием.

Суммарные реакции клеточного дыхания:

Гликолиз

СбНпОб + 6Н2О ► 6СО2 +12Н₂ + 4АТФ; (7)

Цикл Кребса Дыхательная цепь

12№ + 6O2 * 12НгО + 34АТФ; (2)

CsHi20« + 6O2.-* 6СО2 + 6Н2О + 38 АТФ </ + 2)