13 Biológiai membránok, membrántranszport

Definiálja a fluxus fogalmát és mértékegységét!

A fluxus a felületegységen időegység alatt átáramló anyagmennyiséget jelenti. Mértékegysége: mol/(m²s)

Milyen molekulákra legnagyobb a biológiai membránok permeábilitása?

A kisméretű, töltéssel nem rendelkező, apoláros molekulákra: pl. O₂, N₂.

Mi a Na+ /K+ ATPáz szerepe egyetlen akciós potenciál során a membránpotenciál megváltozásában? Miért?

A Na+ /K+ ATPáz semmilyen jelentős szerepet nem tölt be egyetlen akciós potenciál membránpotenciálváltozásaiban, mert (i) túl lassan transzportál ionokat ahhoz, hogy néhány milliszekundum alatt jelentős koncentrációváltozásokat vagy jelentős nettó ionáramot tudna létrehozni; (ii) a Na+ és K+ koncentrációviszonyai egyébként sem változnak meg egyetlen akciós potenciál során, ezért ezeket nem kell visszaállítani.

Hogyan változnak a Na+ és a K+ intra- és extracelluláris koncentrációi egyetlen akciós potenciál során?

A Na+ és K+ csatornák rövid nyitvatartási ideje miatt a Na+ és K+ koncentrációk elhanyagolható mértékben változnak egyetlen akciós potenciál során

A zsírsav oldalláncok milyen változásai növelik a membránok fázisátalakulási hőmérsékletét?

- zsírsavak telített jellegének növelése, - zsírsav oldalláncok hosszának növelése

Milyen módszerrel vizsgálható a fehérjék laterális diffúziója?

- Fotokioltás utáni fluoreszcencia visszatérés (FRAP) - Egyedi részecske nyomon követése (single particle tracking; SPT) - Fluoreszcencia korrelációs spektroszkópia (FCS)

Melyek a biológiai membránok lehetséges fázisállapotai?

- Gélszerű állapot/ fázis - Folyadékszerű állapot / fluid fázis

Melyek a facilitált transzport jellemzői?

- a transzportált molekulák specifikusan kötődnek a szállító fehérjéhez - a transzport inhibitorokkal gátolható - a transzport sebessége a transzportálandó anyag koncentrációjának növelésével telíthető.

Sorolja föl a nyugalmi membránpotenciál fenntartásában szereplő tényezőket!

- diffúziós potenciál - Donnan potenciál - aktív (elektrogén) ionpumpák.

Milyen jellegű ionáramok mérhetőek a patch-clamp technika segítségével?

- egyedi ioncsatorna áramok (pl. "cell-attached" konfiguráció) - a sejt membránjában lévő ioncsatornák összességén átfolyó áram ("whole-cell" avagy teljes sejt konfiguráció)

Milyen lehetséges mozgásformái vannak a sejtmembránban található lipidmolekuláknak?

- laterális diffúzió - rotációs diffúzió - transzmembrán flip-flop - zsírsav oldalláncok flexibilitásából származó mozgás.

Milyen típusú ioncsatornákat ismer aktiválódásuk alapján?

- ligand-vezérelt csatornák (receptor) - feszültség-vezérelt csatornák - másodlagos hírvivő által vezérelt csatornák - mechanikai deformálódás (feszülés) vezérelte csatornák.

Milyen módszerekkel mérhető élő sejteken a membránpotenciál?

- optikai módszerekkel, membránpotenciál érzékeny fluoreszcens festékekkel, - elektrofiziológiai módszerekkel (mikroelektróda, patchclamp), áram-zár (current-clamp) technikával.

Működésük szempontjából melyek az ioncsatornák legfontosabb tulajdonságai?

- szelektív permeabilitás: ioncsatornától függően csak bizonyos ionok számára átjárható a csatorna, - szabályozott nyitás-zárás: meghatározott jelek általi vezérelhetőség.

Hogyan csoportosíthatók a membránfehérjék funkció szerint?

- transzport és csatorna fehérjék, - receptor és jelátvivő fehérjék, - enzimek - strukturális membrán fehérjék.

Milyen csoportba sorolhatók az ionofórok az iontranszport mechanizmusa alapján?

-karrier ionofórok -csatornaképző ionofórok

Mi okozza egy neuron akciós potenciálja során a gyors membránpotenciál-változásokat?

A membrán Na+ és K+ permabilitásának változása és a következményes kicsiny befelé irányuló Na+ és kifelé haladó K+ áramok a koncentrációgradiensek jelentős eltolódása nélkül felelősek a neuronális akciós potenciál során a gyors membránpotenciál-változásokért.

Mi a permeabilitási állandó?

A membrán két oldala közötti egységnyi koncentrációkülönbség hatására, a membrán egységnyi felületén egységnyi idő alatt átáramló anyag mennyisége

Mit nevezünk facilitált diffúziónak?

A membránon önmagukban átjutni nem képes molekulák/ionok (impermeabilis anyagok) transzport fehérjékkel (karrier vagy ioncsatorna) elősegített (facilitált) passzív transzportja a membránon keresztül.

Mit értünk feszültség-zár (voltage-clamp) technika alatt?

A membránpotenciál kontrollált értéken tartását a membránon átfolyó ionáramoktól függetlenül.

Mit nevezünk elsődlegesen aktív transzportnak?

A pumpafehérje ATP hidrolízisből nyert energiával juttat át ionokat/molekulákat a membránon az elektrokémiai gradienssel szemben.

Mit nevezünk másodlagosan aktív transzportnak?

A transzporter fehérje egy elsődleges aktív transzport által létrehozott gradiensben tárolt energiát használja egy másik ion/molekula gradienssel szemben történő transzportjához.

Adja meg a koncentráció különbség hatására a membránon keresztül kialakuló anyagáram-sűrűség (fluxus, J) képletét!

Ahol J az anyagáram-sűrűség (fluxus), ami az egységnyi felületen időegység alatt átáramlott anyag mennyisége, mértékegység: mol/(m²s) p a permeabilitási állandó (m/s) Δc a koncentráció különbség.

Hogyan értelmezzük az akciós potenciál kialakulását az ionok permeabilitás változásai alapján?

Az akciós potenciál a Na+ és K+ ionok permeabilitásának membránpotenciál és időfüggő változásának eredménye. A depolarizációs fázisban a Na+ permeabilitás a domináns, az ezt követő repolarizációért a Na+ permeabilitás csökkenése, ill. egyidejű K+ permeabilitás fokozódás a felelős.

Mit nevezünk aktív transzportnak?

Azon transzportfolyamatokat, melyek az elektrokémiai potenciálgradienssel szemben játszódnak le és energiabefektetést igényelnek.

Mit nevezünk passzív transzportnak?

Azon transzportfolyamatokat, melyeknek hajtóereje a koncentrációgradiens és/vagy az elektrokémiai potenciálgradiens.

Mit jelent egy ion egyensúlyi potenciálja?

Azt a membránpotenciál értéket, ahol az adott ion nettó fluxusa zérus, azaz a rendszer az adott ion szempontjából termodinamikai egyensúlyban van.

Mi az ionofórok hatása?

Elősegítik az ionok szelektív átjutását a sejtmembránon.

Hogyan változtatja a koleszterin a lipid membránok fluiditását?

Fázisátalakulási hőmérséklet alatt rendszerint növeli, felette csökkenti.

Mi a vezetőképesség és mi a mértékegysége?

G (vezetőképesség)=1/R (ahol R az ellenállás) Mértékegység: 1/Ω =siemens (S).

Mit jelent az, hogy a lipidek amfipatikus molekulák?

Hidrofil és hidrofób részekből épülnek fel

Mit nevezünk a biológiai membránokon keresztüli egyszerű diffúziónak?

Kisméretű, lipid oldékony molekulák membránon keresztüli passzív transzportját, mely nem igényel transzporter fehérjét.

Élő sejtek esetén a membrán két oldalán lévő ionok termodinamikai egyensúlyban vannak-e? Miért?

Nincs termodinamikai egyensúly, mert a nyugalmi membránpotenciál mellett az egyes ionok nettó passzív fluxusa nem nulla.

Írja föl az Einthoven-Waller szabályt és adja meg a benne szereplő mennyiségek jelentését!

R1 + R3 = R2, ahol R1, R2 és R3 a szív eredő elektromos vektorának, az ún. integrál vektornak a vetületei az Einthoven-háromszög oldalaira.

Mit jelent az EKG görbe unipoláris, ill. bipoláris elvezetéseknél?

Unipoláris: a differens elektród potenciálját jelenti az egyezményes 0 ponthoz képest (indifferens elektród). Bipoláris: két differens elektród közti potenciálkülönbséget jelenti.

A testfelület különböző pontjai közt mérhető primer EKG jelek R hullámai milyen nagyságrendű feszültséget képviselnek?

millivolt