Biofyzika bunky truktra bunky Plazmatick membrna molekulov dvojvrstva

Biofyzika bunky

Štruktúra bunky

Plazmatická membrána • molekulová dvojvrstva lipidov – fosfolipidy • polárna hlavica • 2 nepolárne hydrofóbne reťazce – cholesterol • zabudované proteíny – integrálne – periférne

Transportné mechanizmy cez bunkovú membránu (I) Pasívny transport • prebieha v smere elektrochemického gradientu • nevyžaduje prísun energie Difúzia - Jednoduchá - Facilitovaná Osmóza Prestup bielkovinovými kanálmi

Transportné mechanizmy cez bunkovú membránu (II) Aktívny transport • prebieha proti smeru elektrochemického gradientu • vyžaduje prísun energie (ATP) Transport pomocou nosičov Pinocytóza

Difúzia • samovoľný proces prenosu látok z miesta vyššej koncentrácie na miesto s nižšou koncentráciou, pričom sa molekuly pohybujú chaotickým tepelným pohybom

1. Fickov zákon: Hustota difúzneho toku D – difúzny koeficient – množstvo rozpustenej látky, ktoré prejde za jednotku času cez jednotkový prierez pri jednotkovom koncentračnom gradiente

Difúzia cez bunkovú membránu J = -P. S (ce – ci) kde P - koeficient permeability membrány pre danú látku ce – ci - koncentrácie látok vo vonkajšom a vnútornom prostredí Transport iónov (Planckova rovnica) Iónový tok: kde u -pohyblivosť iónov C -koncentrácia iónov v membráne d. U/dx -gradient elektrického poľa (intenzita elektrického poľa)

Facilitovaná difúzia – transport pomocou nosiča v smere elektrochemického gradientu

Difúzia bielkovinovými kanálmi - selektívny a saturovateľný prestup vrátkovací mechanizmus: - napäťový - chemický (ligandy) - mechanický

Osmóza • prenos molekúl rozpúšťadla cez polopriepustnú membránu v smere gradientu rozpúšťadla, teda proti koncentračnému gradientu rozpustenej látky

Tok rozpúšťadla (osmóza): J = k. S. (π1 – π2) kde π1 a π2 - osmotické tlaky roztokov oddelených membránou k - koeficient priepustnosti Veľkosť osmotického tlaku - van't Hoffova rovica: = c. R. T kde c- molárna koncentrácia rozpustenej látky

Transport pomocou nosičov Charakteristika: - Substrátová špecifita - Obmezdená kapacita systému daná koncentráciou jeho molekúl v membráne - Možnosť kompetície - Možnosť blokovania aktívneho prenosu látkami, ktoré inhibujú tvorbu ATP

práca potrebná na prekonanie elektrochemického gradientu: kde n - množstvo danej látky v móloch c 1 a c 2 - koncentrácie látky na oboch stranách membrány F -Faradayova konštanta z -valencia iónov Φ 1 – Φ 2 -rozdiel potenciálov na oboch stranách membrány

Sodíkovo – draslíková pumpa

Elektrické prejavy buniek • nerovnomerné rozdelenie základných fyziologických iónov po oboch stranách semipermeabilnej bunkovej membrány vznik elektrickej potenciálovej diferencie Koncentrácia (mmol/H 2 O) ión ECT ICT Na+ 150 15 Cl- 125 9 K+ 5, 5 150

Donnanova rovnováha: [K+]e. [Cl-]e = [K+]i. [Cl-]i Pokojový membránový potenciál (-50 až -100 m. V) Nerstova rovnica:

Akčný potenciál • rýchla zmena napätia na membráne niektorých buniek – depolarizácia – transpolarizácia – repolarizácia – hyperpolarizácia

Zmeny dráždivosti počas vzruchu • Absolútna refraktérna fáza –membrána nedráždivá • Relatívna refraktérna fáza – obnova dráždivosti

Šírenie akčného potenciálu • konštantná rýchlosť bez dekrementu • „všetko alebo nič“ • vznik miestnych prúdov • myelínová pošva – Ranvierove zárezy → saltatórne vedenie • (10 -100 krát vyššia rýchlosť)