Мембранный потенциал и метаболизм

Мембранный потенциал и метаболизм [c.142]

Возбудимость имеет значение не только для этих общих клеточных процессов. Как мы уже отмечали, она может оказывать длительное влияние на частоту импульсации, участвует в сложных интегративных процессах в дендритах и регуляции сигналов, проходящих по пресинаптическим дендритам. По-видимому, многие подобные механизмы играют большую роль в мелких отростках и окончаниях, поскольку даже незначительные изменения проводимости в таких образованиях способны оказывать существенное влияние на мембранный потенциал, внутриклеточную концентрацию ионов и связанные с этим процессы метаболизма. [c.173]

Перекачивание калия и натрия в клетке требует большого количества энергии метаболизма. Общепринято, что даже в покоящейся мышечной клетке на это уходит половина синтезированного АТФ. Градиент ионов калия и натрия, как уже упоминалось, обеспечивается за счет гидролиза АТФ мембранно-связанным ферментом Ыа+, К+ — АТФ-азой. При распаде одной молекулы АТФ из клетки выкачивается 3 иона Ыа+, а в клетку —2 иона К+. Иначе, из клетки выкачивается больше положительных зарядов, чем попадает в нее, что и обеспечивает внутри клетки избыточный отрицательный потенциал. [c.50]

Теперь мы обратимся к краткому рассмотрению того, как описанные фотохимические изменения превраш,аются в электрический импульс, который стимулирует мозг. Существуют доказательства, что одиночный квант света может вызвать раздражение палочки сетчатки. Однако поглощение одного кванта еще не создает эффекта зрения. Для этого требуется попадание нескольких квантов (согласно разумной оценке, от двух до шести квантов) в одну и ту же палочку в течение относительно короткого временного промежутка. Но даже в этом случае процесс весьма эффективен, а энергия конечной реакции существенно превосходит энергию, поглощенную зрительным пигментом. Поглощение света инициирует цепь реакций, черпающих энергию из метаболизма. Тем самым зрительное возбуждение является результатом усиления светового сигнала, попадающего в сетчатку. Фоторецептор служит биологическим эквивалентом фотоумножителя, который преобразует кванты света в электрический сигнал с большим усилением и низким шумом (см. гл. 7). И фоторецептор, и фотоумножитель достигают большого коэффициента усиления с помощью каскада стадий усиления. Зрительные пигменты представляют собой интегральные мембранные белки, которые находятся в плазме и мембранах дисков внешнего сегмента фоторецептора. Фотоизомеризация ретиналя вызывает серию конформационных изменений в связанном с ним белке и тем самым образует или раскрывает ферментативный активный центр. Следует каскад ферментативных реакций, которые в конце концов дают нервный импульс. Электрический ответ начинается с кратковременной гиперполяризации, вызванной закрытием нескольких сотен натриевых каналов в плазматической мембране. Таким способом молекулы-посредники (мессенджеры) передают информацию от диска рецептора к мембране плазмы. Вероятным кандидатом на роль мессенджера является богатый энергией циклический фосфат цГМФ (гуанозин-3, 5 -цикломонофосфат), возможно, в сочетании с ионами Са +. Было показано, что катионная проводимость плазматических мембран палочек и колбочек прямо контролируется цГМФ. Таким образом светоиндуцированные структурные изменения диска активируют механизм преобразования, который сам генерирует потенциал, распространяющийся по плазматической мембране. В настоящее время детали механизмов преобразования и усиления продолжают исследоваться. Была предложена схема, основной упор в которой делается на центральную роль фосфодиэстеразы в процессе контроля за кон- [c.241]

Активный ионный транспорт в нервной клетке имеет множество функций поддерживает мембранный потенциал возбудимой мембраны (натрий-калиевый насос), регулирует внутриклеточную концентрацию Са + ( a +,Mg2+-ATPaзa) и обеспечивает клетку энергией (РгАТРаза, протонный насос). Натрий-калиевый насос является электрогенным — на каждые три иона На+, транспортируемых наружу, направляются внутрь два иона К" " таким образом, при каледом цикле из клетки забирается по одному положительному заряду. АТР поставляет энергию для обеспечения активного транспорта (против ионного градиента), т. е. осуществляет связь между передачей импульса и метаболизмом нервной клетки. Система ионного транспорта включает АТРазу и ионофор — сложные мембранные белки. Один из белковых компонентов подвергается промежуточному фосфорили-рованию с помощью АТР. Гликозид дигиталиса и уабаин (стро- [c.184]

Итак, нейромедиатор — это вещество, которое синтезируется в нейроне, содержится в пресинаптических окончаниях, высвобождается в синаптическую щель в ответ на нервный импульс и действует на специализированные рецепторные участки постсинаптической клетки, вызывая изменения мембранного потенциала и (или) метаболизма клетки. [c.221]

Роль аминокислот в метаболизме живых клеток определяется прежде всего тем, что они являются составляющими компонентами белков. Аминокислоты могут входить в цикл трикарбоновых кислот и быть источником энергии. Они необходимы для синтеза целого ряда биологически активных веществ. Кроме того, они играют важную роль в осмотическом балансе и формировании мембранного потенциала. [c.75]

Метаболизм скелетных мышц специализирован на выработке АТР, необходимого для их сокращения и расслабления. При интенсивной мышечной нагрузке основным топливом служит гликоген, который превращается в лактат. В период отдыха лактат превращается снова в гликоген печени и глюкозу. Мозг использует в качестве топлива только глюкозу и р-гидроксибутират, причем последний играет важную роль при голодании. Большая часть энергии АТР в мозгу расходуется на активный транспорт ионов Na и К и на поддержание потенциала действия мембран нервных клеток. [c.775]

Какие виды активности требуют энергии Мы видели, что ионы движутся через мембранные каналы проводимости пассивно, однако градиенты концентраций поддерживаются метаболическим насосом, который требует энергии. Гигантский аксон кальмара может часами генерировать потенциалы действия после подавления метаболизма ядом, поскольку пассивные ионные потоки малы по сравнению с имеющимся в наличии количеством ионов. Однако эти пропорции возрастают в более тонких аксонах, так как у них больше отношение площади поверхности к объему в самых тонких немиелинизированных волокнах импульсная активность непосредственно зависит от метаболического- насоса. Аналогичные факторы действуют и в синапсах сами по себе ионные токи пассивны, но восстановление и поддержание ионных концентраций требует энергии, равно как и синтез медиатора и циклические перестройки мембраны. Кроме того, повышенных скоростей накачивания ионов можно ожидать и в местах, где потенциал покоя мембраны относительно низок из-за повышенной проницаемости для N3+ (как в перехватах Ранвье и рецепторах сетчатки). Обилие митохондрий в мелких ветвях аксонов и дендритов в значительной степени [c.231]

Разные типы воздействий генерируют различные виды свободных радикалов, например пероксидные радикалы, которые участвуют в пере-кисном окислении липидов. Маркером этого процесса является этан, участвующий в перераспределении электрохимического потенциала электронов на мембране. Разрушение липопротеинов клеточных мембран при перекисном окислении липидов изменяет статус ионов и их вытекание на уровне плазмалеммы, что позволяет выходить из клетки и таким соединениям, как фенолы и аскорбиновая кислота, большинство из которых доноры электронов. При этом жирные кислоты могут способствовать активированию пероксидазы и ее конформационным изменениям. Используя свободные пероксидные радикалы, основные пероксидазы разрушают доноры электронов и действуют как агенты детоксикации перекисей в коротких реакциях метаболизма, выполняя активную защитную функцию. [c.103]

В этой главе будет рассмотрен метаболизм аскорбиновой кислоты у млекопитающих, начиная с биосинтеза и заканчивая катаболизмом и выделением. В очерченных рамках возникает целый ряд вопросов относительно участия витамина С в многочисленных биологических явлениях, упомянутых выше. Вопросы можно некоторым образом упорядочить, если все известные биохимические реакции с участием витамина С разбить на три группы окислительные (гидроксилирование), восстановительные (например, защита сульфгидрильной группы легко окисляемого трипептида глутатиона и устранение потенциально опасных окислительных свободных радикалов) и окислительно-восстановительные (имеющие отношение к переносу электронов и мембранному потенциалу через установление протонного градиента). Сама аскорбиновая кислота является восстановителем и, следовательно, не может непосредственно способствовать окислению. Но внутри живой клетки витамин может существовать в различных формах, которые образуют окислительно-восстановительные пары. Эти пары способны осуществлять как окисление, так и восстановление компонентов других окислительно-восстановительных пар в зависимости от их относительного окислительно-восстановительного потенциала. [c.89]

Несмотря на то что представление о функции нейронов, изложенное выше, является общепринятым на протяжении многих лет, все же последние открытия показывают, что оно должно быть частично пересмотрено. По-видимому, дендриты обладают способностью не только принимать информацию, но и передавать ее. Кроме того, если на большие расстояния передача информации осуществляется, несомненно, посредством пиковых потенциалов действия, то между более короткими нейронами и дендритами коммуникация в основном происходит путем обмена химическими веществами через контакты со щелью (gap junti-ons), обладающие низким электрическим сопротивлением (электротони-ческие соединения) (гл. 1, разд. Д,3). Через эти межклеточные контакты могут передаваться небольшие изменения мембранного потенциала, что отражается на поведении прилегающих нейронов. Химические медиаторы влияют не только на электрические характеристики лостсинаптических нейронов, но могут воздействовать на метаболизм или транскрипцию генов [36а]. [c.327]

Эта интерпретация подтверждается тем фактом, что потеря глюкозы или введение метаболических ядов приводят к тому, что мембранный потенциал становится нестабильным и, таким образом, действие адреналина снимается. В этих условиях адреналин оказывает прямое деполяризующее действие, вызывающее сокращение мышцы. Бьюдинг [55] показал, что адреналин расслаблял гладкую мышцу морских свинок (taenia oli) еще до того, как наблюдалась активация фосфорилазы. Возможно, стимуляция метаболизма может облегчать сокращения, вызванные адреналином. Вероятно, лучше всего рассматривать -рецепторы как структуры, непосредственно контролирующие расслабление мышц (или сокращение сердечной мышцы). Имеющиеся данные [c.365]

Харольд и Альтендорф 16] указывают, что хороший индикатор AiJ) должен быстро диффундировать через мембрану... быть полностью диссоциированным при физиологических значениях pH, не нарушать процессов метаболизма и не подвергаться транслокации системами биологического транспорта . Этим требованиям может удовлетворять К" в клетках, обработанных 1—10 мкМ валиномицином с целью сделать мембрану проницаемой для этого иона. Поскольку мембранный потенциал у бактериальных клеток обычно составляет около 180 мВ с отрицательным полюсом внутри, концентрация калия в цитоплазме клеток, обработанных валиномицином, примерно в 20 раз больше, чем в суспендирующей среде. Концентрацию калия можно определить с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии, пламенной фотометрии или — менее точно — ионселективного электрода (разд. 16.2.2). Поглощение К+ измеряют методом занимаемого объема (или используют одну из его модификаций), а концентрацию вычисляют, исходя из [c.457]

В ТО время, как о биосинтезе и деградации витамина С кое-что все-таки известно, его роль в качестве специфического кофермента остается неясной. Хорошо известно, что его восстановительные свойства делают его прекрасным косубстратом в моноокси-геназных реакциях гидроксилирования, приводящих к образованию аминокислот и катехоламинов. Благодаря этим же свойствам витамин С обеспечивает защиту не только клеток, устраняя свободные радикалы, но и других антиоксидантов типа витамина Е. Его хелатирующие и(или) восстановительные свойства способствуют усвоению соединений железа в кишечнике. Высказано предположение, что он может функционировать в виде циркулирующей окислительно-восстановительной пары в электронном транспорте и при создании мембранного потенциала, а его статус соответствует статусу цитохрома с. В настоящее время можно предположить, что основная роль витамина С в метаболизме заключается в том, что он является оптимальным, но не единственным фактором, необходимым для поддержания многочисленных железо- и медьсодержащих ферментов в восстановительном состоянии, в котором они наиболее функционально активны. Витамину С были полностью посвящены три симпозиума. Последний из них состоялся в 1986 г. и охватил следующее направления нейрохимия, здоровье и эпидемиология, здоровье и болезнь, биохимия и иммунология, ксенобиотики, анализ, метаболизм и безопасный уровень потре- [c.111]

В большинстве случаев изучение энергетического метаболизма св(эдится к оценке продукции АТФ и трансмембранного потенциала (A xiT), пороговая величина которого, необходимая ддз окислительного фосфорилирования, составляет 180—270 мВ, A XiT формируется на клеточных мембранах у различных организмов (кроме облигатных анаэробов) [c.273]

Натрий — внеклеточный катион. Содержание его в плазме крови составляет 135-150 ммоль/л, в эритроцитах — 8—13 ммоль/л. В течение суток с пищей поступает 3-4 г натрия, практически такое же количество выводится почками. Реабсорбция н трия в почечных канальцах — это активный процесс, требующий затраты АТФ и сопровождающийся секрецией калия и протонов в мочу. Функции натрия создание электрохимического потенциала на мембранах клетки поддержание осмотического давления регуляция кислотно-ос-но вного равновесия (при реабсорбции натрия в мочу секретируются протоны, т.е. удаляются кислые продукты метаболизма). [c.419]

Указанное соотношение, однако, еще не означает, что численное значение сосущей силы, установленное компенсационным методом [43], всегда в точности соответствует водному потенциалу того же самого объекта. Дело в том, что экспериментально показана важная роль пограничных мембран (в частности, плазмалеммы) в регуляции водообмена клеток [44]. Установлено такл<е различие в проницаемости протопласта для входа и выхода воды [45]. Следовательно, наступление стационарного состояния при определении сосущей силы клеток компенсационным методом (т. е. момента, когда вход воды из раствора в клетки и выход ее из клеток в раствор происходят с одинаковой интенсивностью) зависит от двух факторов 1) соотношения активности воды (или водного потенциала) внутри клеток и в растворе, 2) проницаемости плазмалеммы, или, точнее, соотношения проницаемости ее для входа и выхода воды. Но если определяемая в эксперименте величина 5 зависит от двух факторов, то по ней нельзя с уверенностью судить об изменениях одного из них (т. е. активности воды), если неизвестно поведение второго (проницаемости плазмалеммы). Исключение влияния проницаемости плазмалеммы возмол но лишь в том случае, если водообмен между клетками и раствором полностью прекращен (осталось лишь тепловое движение молекул). В течение принятой в экспериментах 1—2-часовой экспозиции этого не достигается. Кроме того, состояние равновесия вряд ли возможно при л<изни клетки, так как при взаимодействии с раствором меняется метаболизм, а следовательно, и состояние (активность) воды в ней. Таким образом, суждение об измене- [c.24]

Повреждения слизистои оболочки развиваются обычно на фоне уменьшения ее сопротивляемости, т е при ослаблении местных факторов защиты Последние представляют собой систему, состояние которой определяется адекватной продукцией слизи, активной секрецией бикарбонатов, достаточным кровоснабжением стизистои оболочки, уровнем энергетического потенциала клеток и прочностью их мембран, активной регенерацией покровноэпителиальных клеток гастродуоденальной области вследствие активного метаболизма и устойчивости нервной трофики. [c.220]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология