Калий-натриевый насос

а) за один цикл «закачивает» 2К+ внутрь клетки и «выкачивает» из клетки 3Na+

б) за один цикл «закачивает» 2К+ внутрь клетки, за второй «выкачивает» из клетки 2Na+

в) за один цикл «выкачивает» из клетки 3Na+, за второй «закачивает» 2К+ внутрь клетки

г) за один цикл «закачивает» внутрь клетки 2К+ и 2Na+

Фермент натрий-калиевая аденозинтрифосфатаза (АТФ-аза) присоединяет с одной стороны мембраны три иона Na+. Эти ионы изменяют конформацию активного центра, что позволяет гидролизовать одну молекулу АТФ. Выделившаяся энергия расходуется на изменение конформации АТФ-азы, благодаря чему три иона Na+ оказываются перенесены через мембрану. Здесь ионы Na+ отщепляются, и присоединяются два иона К+. После этого фермент возвращается в исходную конформацию, ионы К+ оказываются оказываются перенесенными через мембрану в обратную сторону. Здесь ионы К+ отщепляются, и переносчик вновь готов к работе. В итоге во внеклеточной среде создается высокая концентрация ионов Na+, а внутри клетки — высокая концентрация K+.

13. Какие физические методы из нижеперечисленных используются для исследования биологических мембран:

1) электронная микроскопия 2) рентгеноструктурный анализ,

3) аудиометрия 4) ультразвуковая диагностика

а) 1,2,3 б) 1,2 в) 1,2,3,4

Минимальное расстояние между двумя объектами, на котором эти объекты можно различить по отдельности, а не как единое целое, равно половине длины волны, которой эти объекты облучаются – λ/2. Также по отражению волн нельзя определить объект меньший λ/2, – волна такой объект огибает.

Толщины биологических мембран порядка 10 нм. Изучаемые мембранные структуры имеют размеры того же порядка. Эти структуры невозможно различить в оптический микроскоп, так как длины волн видимого света 380…780 нм.

Могут ли такие структуры быть различимы звуковыми волнами с частотами 20…20000 Гц, что соответствует длине волны в воде примерно 0,1…100 м (длина волны равна отношению скорости к частоте)?

Частота применяемого в медицине ультразвука 5…15 Мгц, что соответствует длине волны в воде 0,1…0,3 мм. Верхней границей ультразвука считается гиперзвук, использовать который технологически сложно, с частотами от 10⁹ Герц, что соответствует длине волны в воде 1,5 мкм.

В электронном микроскопе электронная пушка излучает пучок электронов, затем электромагнитная фокусирующая система этот пучок фокусирует и с высокой точностью сканирует образец.

Высокая разрешающая способность электронного микроскопа определяется способностью сфокусировать электронный пучок на очень малом участке. Электроны являются частицами, но ведут себя как волны, с так называемой длиной волны Де Бройля λ = h/р, где h – постоянная планка, а p – импульс частицы. Половина этой длины волны для электрона в пучке типичного электронного микроскопа меньше 1 Å, что позволяет фокусировать пучок на отдельном атоме.

Электронный микроскоп, работающий «на просвет» позволяет изучать только тонкие объекты, такие как мембрана или вирус. Электронный пучок сканирует образец, а датчик электронов под образцом принимает слабый или сильный сигнал в зависимости от того попадает ли луч в данный момент на рассеивающий элемент, то есть атом. Так строится изображение, на котором могут быть видны отдельные атомы.

Электронный микроскоп может изучать и крупные объекты, например комара. Но уже не на просвет. Поверхность крупного образца сканируется пучком электронов, и каждый атом поверхности изучаемого объекта как анод в трубке на мгновение становится источником тормозного и характеристического рентгеновского излучения. Этот атом также отражает падающие на него электроны, и в некоторых случаях испускает собственные электроны, выбитые падающим электронным пучком. Все эти излучения несут информацию о свойствах сканируемой поверхности, в том числе химическом составе, и используются для построения изображения.

Метод рентгеноструктурного анализа основан на отражении рентгеновской волны от повторяющихся элементов кристаллической структуры и интерференции отраженных волн на рентгеновской пленке. Отраженные от разных слоев решетки волны попадают на пленку с некоторой разностью хода; вариантов разности хода отраженных в данном направлении лучей немного. Под некоторыми направлениями эти разницы хода соответствуют, под другими не соответствуют условию совпадения фаз, то есть взаимному усилению и засветке пленки. В результате под какими-то углами пленка засвечивается, под какими-то нет. Анализируя наблюдаемую картину пятен на пленке, можно восстановить структуру кристалла.

Биологическая мембрана тоже является кристаллом и поддается рентгеноструктурному анализу.