Izpit Flashcards
Opiši odkritje delovanja biološke ure na celičnem oz. molekularnem nivoju.
Hall, Rosbash in Young so v celici odkrili snov, odgovorno za dnevno nočni ritem aktivnosti organizmov. Ta snov je PER beljakovina, kodira jo period gen. Ta beljakovina se kopiči v celici ponoči, čez dan pa se razgrajuje.
Odkritje periodnih genov pri vinski mušici nam omogoča razumevanje kopičenja proteinov v celicah ponoči in njihove razgradnje podnevi. Gre za celični mehanizem, ki niha v ciklu 24 ur in s tem določa ostale cirkadiane fiziološke funkcije živih bitij.
Pri ljudeh notranja biološka ura uravnava ritem spanja, hranjenja, izločanje hormonov, krvni tlak in telesno temperaturo.
Kaj je homeostaza, kdo jo je opredelil?
Homeostaza je fiziološki proces, ki omogoča, da se kljub večjim spremembam v okolici, fiziološki procesi in telesna zgradba organizma bistveno ne spremeni. Raziskoval jo je Claude Bernard
Primer: Kljub večjim temperaturnim nihanjem v okolici telesna, telesna temperatura bistveno ne niha.
Kaj vse sporočajo čebele svojim vrstnicam in na kakšne načine? Opiši komunikacijo pri čebelah. Kdo jo je prvi podrobno raziskoval?
Čebele svojim vrstnicam sporočajo kaj je za hrano, prinašajo vzorce na delih telesa, in kje je hrana, čebele se orientirajo v prostoru na osnovi lege sonca, podatke o lokaciji hrane sporočajo vrstnicam s posebnim jezikom: potresavanje z zadkom in zibajoči ples. Če je hrana blizu uporabijo krožni ples, če je hrana daleč pa uporabijo ples v obliki sedmice.
Zibajoči ples je vedenjski vzorec, ki ga izvajajo delavke nekaterih vrst čebel v koloniji. Ko delavka, katere naloga je poiskati hrano, odkrije zadovoljiv vir hrane, se ob povratku v panj postavi na sat in se prične premikati v vzorcu osmice, z ravnim srednjim delom. V ravnem delu pozibava z zadkom in pobrenčava s krili, na koncu pa se vsakič v drugo smer obrne in vrne na izhodišče.
V 20. stoletju je to preiskoval Karl von Frisch.
Kaj je raziskoval in kaj ugotovil Ivan Regen?
Je utemeljitelj eksperimentalne bioakustike, ki je na Dunaju.
Prvi je dokazal, da murni in kobilice slišijo s timpalnim organom. Pred njegovim odkritjem so mislili, da ravnokrilci poslušajo zvoke z antenami.
Poskus: samček je poklical samičko preko telefona, dva samčka je spustil vsakega na svojem balonu v zrak (ni bilo več prenosa signalov po podlagi), mladim murnom je izžgal timpanalni organ in se niso več orientirali proti zvočnemu viru
Katere skupine lipidov gradijo membrane v živalski celici? V mislih imamo klasifikacijo lipidov (našteti je treba katere skupine so v membrani).
Lipidi v membrani so:
FOSFOLIPIDI
Fosfolipidi v ožjem
pomenu
Sfingolipidi
STEROIDI
GLIKOLIPIDI
Maščobne kisline (zgradba, lastnosti; nasičene, nenasičene maščobne kisline, reaktivni del molekule; znati je treba osnovno zgradbo)
Maščobna kislina je zgrajena iz dolge verige ogljikovodikov, ki je hidrofobna in ni reaktivna oz. je slabo reaktivna, in iz karboksilne skupine -COOH kisline, ki v raztopini ionizira -COO, je močno hidrofilna in je reaktivna.
Maščobne kisline so v celici običajno kovalentno vezane s karboksilnim koncem na druge molekule.
Maščobne kisline predstavljajo rezervo hrane v celici, ob njihovi razgradnji se tvori približno 6x več energije kot pri razgradnji glukoze.
Nasičene maščobne kisline: palmitinska kislina, stearinska kislina (ni dvojnih vezi med C atomi in nimao največje možno število H atomov - masti)
Nenasičene maščobne kisline: oleinska kislina (dvojne vezi med C atomi - olja)
Trigliceridi: zgradba, formula, lastnosti. Znati je treba napisati osnovno zgradbo.
Ime so dobili po treh maščobnih kislinah, ki se vežejo na tri hidroksilne skupine glicerola. Spadajo med lipide in so estri glicerola in višjih maščobnih kislin. Netopni v vodi – hidrofobni.
Trigliceridi so formirani s kombiniranjem glicerola s tremi molekulami maščobnih kislin. Molekule glicerola imajo tri hidroksilne (-OH) skupine. Vsaka maščobna kislina ima karboksilno skupino (COOH). V trigliceridih, se hidroksilna skupina glicerola združi s karboksilno skupino maščobne kisline in tako nastane esterska vez.
Mednje spadajo : Masti in olja
Opiši in nariši osnovno zgradbo fosfolipida kot je fosfatidilholin
Zgradba fosfolipida:
* glicerol: 3 mesta vezave
* 2 maščobni kislini: na dveh mestih vezave
* fosfatna skupina (=ostanek fosforne kisline, H3PO4):
na tretjem mestu - -
* hidrofilna molekula, npr. holin: je vezana na
fosfatno skupino
Na primeru fosfatidiholina:
* »glava« holin: je alkohol, polaren, hidrofilen; fosfat; glicerol
* 2 repka dva hidrofobna repka iz maščobnih kislin
Imenuj štiri fosfolipide v membrani sesalcev in razloži vlogo nabitega fosfolipida
Štirje fosfolipidi v membrani: fosfatidilholin, fosfatidilserin, sfingomielin, fosfatidiletanolamin.
Polarna glava in 2 nepolarna repa. Zaradi steričnih razmer se ne morejo organizirati v micele. Namesto tega se združijo v dvosloj, sestavljen iz dveh plasti polarnih lipidov. Dvosloj je osnovna struktura membran. Obstoj dvosloja omogočajo hidrofobne interakcije.
Opiši ureditev (orientacijo) lipidnih molekul v dvosloju.
Fofolipidi tvorijo v membranah osnovno strukturo membran - lipidni dvosloj. Na vodni površini lahko molekule fosfolipidov tvorijo enoslojne filme; kroglaste tvorbe v vodni raztopini imenujemo micele.
Osnovna zgradba in lastnosti steroidov.
Steroid je organska spojina s štirimi obroči, razporejenimi v določeno molekularno konfiguracijo. Nekaj primerovː lipidni holesterol, spolna hormona estradiol in testosteron ter protivnetno zdravilo deksametazon. Steroidi imajo dve glavni biološki funkciji: nekateri (npr. holesterol) so pomembne komponente celične membrane, ki spremenijo membransko fluidnost, mnogi steroidi pa so signalne molekule, ki vključijo steroidne receptorje.
Steroidni osnovni skelet je sestavljen iz sedemnajstih ogljikovih atomov, povezanih v štiri “kondenzirane” obroče: tri šestčlenske cikloheksanske obroče (obroči A, B in C na prvi sliki) in en petčlenski ciklopentanski obroč (obroč D). Steroidi se med seboj razlikujejo po funkcionalnih skupinah, vezanih na ta štiriobročno jedro, in po oksidacijskem stanju obročev. Steroli so oblika steroidov s hidroksilno skupino na položaju 3 in skeletom, ki izvira iz holestana. Lahko se razlikujejo tudi bolj izrazito glede na spremembe obročne strukture (npr. cepitve obroča, ki vodijo do sekosteroidov, kot je vitamin D3).
Na stotine steroidov najdemo v rastlinah, živalih in glivah. Vsi steroidi nastajajo v celicah iz lanosterola (pri živalih in glivah) ali cikloartenola (pri rastlinah). Lanosterol in cikloartenol izhajata iz ciklizacije triterpena skvalena.
Vloga in predstavniki (hormoni; steroidi v membrani)
Nekateri hormoni so kemično steroidi (kortikosteroidi, spolni hormoni; testosteron je moški steroidni hormon). Steroid v membrani je holesterol.
Holesterol v membrani in njegova vloga.
Molekule holesterola so vložene v lipidni dvosloj. več je holesterola, bolj je lipidni sloj viskozen.
Katere proteine poznamo glede na funikcijo?
Encimi (kataliza biokemijskih reakcij), kanalski proteini (prenos molekul/ionov preko membrane), receptorski proteini (prenos signala), kontraktilni proteini (gibanje), lipoproteini (prenos lipidov), imunoglubolini (obramba pred tujki/invazivnimi organizmi)
Zapiši osnovno formulo aminokislin.
H
NH2 - C - COOH
R
Opiši lastnosti, delitev aminokislin glede na radikal.
Obstaja veliko vrst AK, za nas je najbolj pomembnih 20 proteinogenih, L-orientiranih in alfa AK. To pomeni, da sestavljajo proteine, imajo na prvem, kiralnem C atomu tako aminsko kot karboksilno skupino in da je aminska skupina na levi strani. Vsaka od AK ima tudi Dorientirano izomero, glede na položaj amino in karboksilne skupine pa obstajajo tudi beta in gama AK. Vse te lastnosti vplivajo na strukturo in funkcijo proteina.
AK se s peptidno vezjo (močna kovalentna vez) povezujejo v dipeptide, oligopeptide (do 100) in polipeptide oz. proteine (>100 AK). Peptidna vez je tudi amidna vez (R’R’‘-N-CO-). Njihov nastanek določa genom vsakega posameznika. Geni v genomu so kodirani zapisi zaporedja AK ter tako recept za izdelavo proteinov. Zaporedje AK (primarna struktura) določa tako funkcijo kot strukturo proteina v terciarni strukturi, v kateri so proteini najbolj razširjeni. Sekundarna struktura pa predstavlja (2D) obliko vezave AK: največkrat se povezujejo v obliki alfa-vijačnice (spiralasto) ali pa beta-strukture (cik-cak), saj sta precej stabilni obliki. Obstaja tudi kvartarna struktura, ki predstavlja povezavo več enot proteinov v večjo strukturo – kot hemoglobin, sestavljen iz 4 podenot-hemov.
Glede na radikal se razlikujejo:
* kisle
* bazične
* nenabite polarne
* nepolarne
Dele polipeptidne verige povezujejo med sabo različne vezi in sile. Katere?
- vodikove vezi
- ionske vezi
- disulfidne vezi
- van der Waalsove sile
- hidrofobni efekt
Kaj so G- in F- proteini?
Proteine glede na obliko ločimo na globularne in fibrilarne proteine.
Tako razlikujemo pri aktinu: veliko molekul G-aktina se poveže v eno makromolekulo –v F-aktin. Proteini v membrani-so globularni, vloženi v dvosloj, deli lahko molijo iz njega.
Receptorski proteini: zgradba, lastnosti, pomen.
So transmembranski p., ki7x prehajajo dvosloj in sestavljajo receptorje.
Membranski receptorji: so iz receptorskih proteinov: ti so takšni, da 7x prehajajo lipidni dvosloj.
Nanje se vežejo signalne molekule: hormoni in druge snovi. Govorimo kar o celični signalizaciji. Ob receptorju je na notranji strani membrane pogosto še G-protein:/NE G –globularni !/: ime ima zaradi tega, ker ga aktivira GDP = gvanozin difosfat ; G-protein je iz treh podenot (alfa, beta, gama).
Fluidno-mozaični model membran (Singer-Nicolsonov model).
Sestavljen je iz:
* lipidni dvosloj(lipid bilayer) je osnova; je fluiden (tekočen)
* proteini so vloženi vanj:
▪ periferni proteini
▪ integralni proteini(=transmembranskip.): kanali pasivnega transporta, črpalke in prenašalci aktivnega transporta, encimi, membranski receptorji,
transducerji
Katere so funkcije membran?
- Razmejujejo sestavine celice in s tem preprečujejo prosto difuzijo snovi
- celična membrana vzdržuje koncentracijski gradient za nekatere ione na obeh straneh membrane
- membrane sodelujejo pri encimski aktivnosti tistih encimov, ki so vgrajeni v membrano ali vezani nanjo; primeri: pretvorba ATP → cAMP ; transport elektronov ; dihalna veriga
- sodelujejo pri celični signalizaciji: v membranah so membranski receptorji: vežejo signalne molekule: proteine (npr. hormone), peptide, aminokisline, nukleotide … %
*membrane pretvarjajo različne dražljaje v električne signale - membrane prevajajo električne impulze(električne signale)
- m. sodelujejo pri sproščanju sinaptičnih prenašalcev -transmiterjev (nevrotransmiterjev) z eksocitozo %
- m. sodelujejo pri endocitozi (fagocitozi, pinocitozi)
- m. sodelujejo pri sprejemanju produktov sekrecije v membranah Golgijevega aparata
Fluidnost membran - vloga holesterola
Fluidnost je ena izmed lastnosti membran.
Lipidne in proteinske molekule plavajo po dvosloju. Lipidna molekula se le izjemoma premakne iz ene plasti dvosloja v drugo plast. Pogosto pa molekula potuje znotraj ene plasti v dvosloju.
Holesterol zmanjšuje fluidnost dvosloja (povečuje viskoznost dvosloja), mehansko ojača membrano.
Kateri dejavniki določajo celoten tok naelektrenih delcev neke snovi skozi membrano?
- permeabilnost (prepustnost) membrane za to vrsto delcev
- koncentracijski gradient
- električna potencialna razlika na obeh straneh membrane
Donnanovo ravnotežje.
- s semipermeabilno (polprepustno) membrano sta ločeni dve raztopini. Membrana je permeabilna za vodo in elektrolite, toda ni prepustna za en velik anion.
- ravnotežje označuje recipročna distribucija (razporeditev) anionov in kationov.
- v ravnotežju: K ion bo bolj koncentriran v predelu z anionom (makromolekulo), Cl ion pa bolj na drugi strani membrane.
- podobnost je s celico, le da so v celici razmere bolj kompleksne.
Opiši ionsko dinamično ravnotežje v celici.
Celična membrana vzdržuje različne koncentracije ionov med notranjostjo in zunanjostjo celice. Membrana vzdržuje celični volumen in intracelularni osmotski tlak.
V splošnem velja:
V celici je najbolj koncentriran anorganski ion kalij.
Kalija je v celici 10- do 30-krat več kot ekstracelularno.
Mnogo manj je znotraj celice Na in Cl.
Kalcija je v celici manj kot ekstracelularno.
Vzrok za to je aktivni transport Ca iz celice ter hkrati znotraj celice vezava
kalcija v mitohondrije in ER.
Celične membrane so mnogo bolj permeabilne za K+ kot pa z Na +
(30 x bolj).
(v mirovanju)
Permeabilnost za Cl je različna.
Permeabilnost za Na je torej nizka, vendar kljub temu kontinuirano difundira v
celico.
Kaj je lipidno-vodni porazdelitveni koeficient, katere snovi lažje prehajajo skozi lipidni dvosloj?
Skozi lipidni dvosloj najlažje prehajajo snovi, ki so topne v lipidih.
Za posamezno snov je pomemben lipidno-vodni porazdelitveni koeficient (k): v liju ločniku imamo lipid (olivno olje) in vodo. Dodamo topljenec in stresamo. Koeficient določimo iz relativne topnosti v olju in vodi. k=(koncentracija topljenca v lipidu) / (konc. topljenca v vodi)
Permeabilnost neelektrolitov je v korelaciji s porazdelitvenim koeficientom (k).
Pasivni transport - prehajanje skozi kanale in prehajanje ob pomoči prenašalcev
Pri pasivne transportu ločimo:
DIFUZIJO - PREHAJANJE SKOZI MEMBRANSKE KANALE:
- molekule topljenca ostajajo v vodni fazi in difundirajo skozi vodne kanale. Ti so membranske pore, napolnjene z vodo.
- membranski kanali omogočajo potovanje vode in še nekaterih polarnih snovi skozi membrano. Voda težko prehaja skozi lipidni dvosloj. Vodne kanale tvorijo hidrofilni deli proteinskih molekul.
- v membrani so specifični, z vodo napolnjeni kanali (pore), skozi katere difundirajo ioni. Ti ioni so K, Cl ter pod določenimi pogoji Ca in Na.
- kanalov ne moremo videti z elektronskim mikroskopom (velikost kanala je okrog 0,7nm)
- le manjši del membrane celice je zaseden s kanali.
DIFUZIJA - PREHAJANJE OB POMOČI PRENAŠALCEV:
-molekule topljenca se vežejo na molekule prenašalca, ki je integralni del membrane. Ta prenašalec omogoči ali olajša gibanje topljenca skozi membrano.
- prenašalec je protein, ki na eni strani membrane nase veže molekulo topljenca.
- sledi konformacijska sprememba kompleksa; topljenec se nato loči od prenašalca na drugi strani membrane.
- praviloma se topljenec prenaša v smeri koncentracijskega gradienta.
Značilnosti pasivnega transporta.
- protein ima specifično mesto za vezavo topljenca
- ko protein zamenja svoj položaj iz ene strani membrane na drugo stran, se mesto za vezavo spremeni
- pri visoki koncentraciji topljenca pride do nasičenja transportnega sistema. To pomeni, da so vsi prenašalci zasedeni. Če zvišujemo koncentracijo topljenca, se hitrost toka topljenca v eno stran membrane zvišuje do določene vrednosti - do takrat, ko so zasedene vse molekule prenašalcev.
- kemično ali sterično podobni topljenci lahko kompetitivno inhibirajo transport - te snovi se torej vežejo na prenašalce, zasedejo vsa mesta in tako onemogočijo, da bi se topljenec vezal nanje. Molekule inhibitorja tekmujejo z molekulami topljenca.
Kinetika transporta
Kinetika transporta spominja na Michaelis-Mentenino kinetiko encimskih reakcij.
C + S notri <—> (CS) <—> C + S zunaj
C - prenašalec (carrier)
S - topljenec
(CS) - kompleks prenašalec-topljenec
Vrste transporterjev
- uniporterji: če transportirajo le eno snov
- sklopljeni prenašalci: če transportirajo dve snovi (lahko s časovnim zamikom)
- simporterji: če prenašajo dve snovi v isti smeri
- antiporterji: če prenašajo dve snovi v nasprotnih smereh
Aktivni transport.
Večina topljencev, ki so razporejeni na obeh straneh membrane, ni v ravnotežju (gre za določen elektrokemijski gradient; za njegovo vzdrževanje se večinoma porablja ATP)
- mehanizme, ki aktivno transportirajo substance proti gradientu, na splošno imenujemo membranske črpalke
- notranjost celice je negativna proti zunanjosti, zato kationi vdirajo v celico.
- natrijevi ioni se aktivno transportirajo iz celice z enako hitrostjo, kot vanjo vdirajo. Ta proces pripisujemo natrijevi črpalki, encimskemu sistemu, ki potrebuje ATP in leži v membrani.
Ločimo:
PRIMARNI AKTIVNI TRANSPORT (proti elektrokemijskemu gradientu; porablja se ATP. Tu sodeluje od ATP odvisna membranska črpalka. Primer: natrij kalijeva črpalka)
SEKUNDARNI AKTIVNI TRANSPORT (proti elektrokemijskemu gradientu; poganja ga gibanje ionov v smeri gradienta; brez ATP. Primer: Na+/H+ antiport v proksimalnem tubulu v ledvici sesalcev)
Sekundarni aktivni transport: kaj je zanj značilno; navedi primere.
Gibanje neke snovi v smeri konc. gradienta. Lahko poganja gibanje druge snovi proti konc. gradientu. Pri akt. transportu Na in K smo videli, da se transportirata v nasprotni smeri.
Ločimo:
SIMPORT:
- natrijev gradient poganja določene sladkorje in aminokisline v celico s pomočjo simporta.
- v celico se lahko transportira aminokislina alanin le, če se v celico transportira tudi Na+
- gre za transport alanina s pomočjo prenašalca v smeri konc. gradienta natrija
- prenašalec mora vezati oba, tako Na kot organsko snov, preden ju prenese v notranjost celice.
- celica sprejema ob prisotnosti Na+ aminokisline toliko časa, da bo notranja konc. aminokislin 7x do 10x večja kot zunanja
- podobno kot aminokisline se transportirajo tudi sladkorji.
ANTIPORT:
- gibanje ionov v smeri konc. gradienta lahko omogoča gibanje nekaterih molekul proti konc. gradientu
- natrijev gradient na ta način poganja tudi Ca2+ iz celice s pomočjo antiporta
- takšen proces omogoča, da je intracelularno izredno nizka nkonc. Na+ ionov
- kalcij se polg tega prenaša še neodvisno od Na gradienta z aktivnim transportom s kalcijevo črpalko
- to je torej kontrasport
- Na+/H+ antiport v proksimalnem tubulu v ledvici sesalcev.
Natrij-kalijeva črpalka kot primer primarnega aktivnega transporta.
- črpalka dela na osnovi zaporedja konformacijskih sprememb, ki omogočajo kotransport
- konc. K ionov znotraj celice je mnogo višja kot zunaj nje; obratno velja za Na ione; več ga je v ekstracelularni tekočini. To razliko v koncentracijah ustvarja Na-K črpalka, ki je v celičnih membranah vseh živalskih celic.
- ta črpalka je encim, je ATPaza, ki ima na citoplazemski strani mesti vezave za Na in ATP, na ekstracelularni strani pa mesto vezave za K.
- zaporedje konformacijskih sprememb: gre za kotransport K in Na v nasprotnih smereh skozi membrano
- zaporedje dogodkov
1. ATPaza veže 3 Na+ iz citosola
2. fosforilacija z ATP povzroči konformacijsko spremembo
3. 3 Na+ se sprostijo v ekstracelularni prostor, 2 K+ sen vežeta
4. defosforilacija omogoči vzpostavitev prvotne konformacije ATPaze
5. 2K+ e sprostita v cistosol.
Ciklus je zaključen.
Endocitoza.
Pri endocitozi sodelujejo receptorske molekule (na površini membrane) in klatrini (v citosolu). Na receptorje se vežejo molekule liganda; molekule klatrina sodelujejo pri nastanku ugreznitve.
Molekule klatrina so udeležene pri tvorbi vezikla (mehurčka). Vezikel vsebuje tudi receptorske molekule. Gre za reverzibilne vezave: kasneje se receptorske in klatrinske molekule ponovno pojavijo na oz. ob celični membrani.
Povezave - stiki med celicami.
V tkivu sta 2 celici, ki sta v neposrednem stiku, lahko zelo tesno povezani. Med njima so lahko specializirane povezave ali stiki. Dobro so vidne v epitelih, v gladki in srčni muskulaturi, v CŽS itd.
Ločimo naslednje medcelične stike:
- gab junction = presledkovni stiki ali režaste povezave
- tight junctions = tesni stiki
- dezmosomi)
- septne povezave = le pri žuželkah
Gab junctions - presledkovni stiki ali neksus.
FUNKCIJA:
Prehajanje ionov in manjših molekul med sosednjima celicama. Takšne povezave sestavljajo električne sinapse. Prehajanje ionov, drobnih molekul, kot so aminokisline, sladkorji in nukleotidi.
ZGRADBA:
Na področju presledkovnih stikov se membrani obeh celic približata: razdalja med membranama je le okoli 2- 4 nm.
Presledkovni stik sestavljajo številne podenote - koneksoni. Dva koneksona, en v eni membrani, drug v drugi membrani tvorita hidrofilni kanal. Konekson je v obliki šesterokotnika in je iz 6 koneksinov. Koneksini so transmembranski proteini. Sprememba konformacije proteinov: odprtje ali zaprtje kanala.
Tight junctions - tesni stiki, tesne povezave.
Obe membrani dveh sosednjih celic sta tako tesno skupaj, da med njima ni ekstracelularnega prostora. Tu ni kanalov. Te povezave so v epitelih .
Posebni proteini - kadherini; povezujejo celici med sabo.
Funkcij: zatesnitev prostorov med celicami; onemogočeno je prehajanje snovi. Tudi mehanska trdnost (snovi, ki prehajajo skozi epitel, vstopajo v celice skozi membrano - membranski transport)
Dezmosomi.
Dezmosomi so medcelični stiki, na katere se povezujejo intermediarni filamenti. Funkcija: trdnost povezave dveh celic.
Zgradba:
- dve ploščici (dva plaka), vsaka v svoji celici
- na plak se vežejo intermediarni filamenti (sestavlja jih protein keratin- v epitelih) ali padezmin (v mišičnih celicah)
- filamenti gradijo omrežje; imajo natezno trdnost; vežejo se na sidriščne proteine, ki tvorijo ploščico
- plak je iz sidriščnih proteinov (dezmoplakin, plakoglobin)
- obe celici pa povezujejo adhezijski proteini, to so kadherini (dezmoglein, dezmokolin)
- kadherini so transmembranski proteini, ki torej povezujejo dve sosednji celici.
Epiteljski transport na primeru črevesnega epitelija.
Značilnost epitelijev (epitelov): mikrovili (velika površina za resorpcijo oz. prehajanje snovi). Vloga: transport.
Črevesni epitelij: mukozna stran; serozna stran; lumen črevesa; ekstracelularna tekočina. Epitelijski transport: v epiteliju črevesa.
Prenašalci:
- apikalno: so simporterji
- bazalno in lateralno: so od natrijevegagradienta neodvisni prenašalci; ti omogočajo, da nutrienti pasivno zapuščajo celico (v smeri konc. gradienta). Glukoza se torej pasivno transportira iz celice. Natrijevi ioni pa zapuščajo celico zaradi aktivnega transporta (Na-K črpalka, za katero je potrebna energija oz. ATP)
Snovi prehajajo skozi epitelije transcelularno in paracelularno.
Katere tipe nevronov razlikujemo glede na funkcijo in katere je razlikoval Golgi?
Glede na funkcijo razlikujemo motorične, senzorične in internevrone oziroma povezovalne nevrone.
Golgi je razlikoval tip 1 (delijo se bipolarni, unipolarni in multipolarni) in tip 2.
Membranski potencial.
Membranski potencial je električna napetost oz. razlika električnega potenciala med notranjostjo in zunanjostjo celice. Ta količina je posledica razlike v koncentracijah različnih nabitih ionov na obeh straneh celične membrane, ki sicer prepušča le nenabite snovi.
Membranski potencial nam pove, kolikšen je intercelularni potencial v primerjavi z ekstracelularnim, ki ga označimo kot nič.
Zato uvedemo dve elektrodi. Ena je v celici - diferentna elektroda, druga pa je izven nje - referenčna ali diferentna elektroda.
Katere so vzdražne (ekscitabilne) celice?
Ekscitabilne celice so živčna celice oz. nevron, receptorska celica oz. čutilna celica, mišična celica in žlezna celica.
Opiši na kakšen način beležimo (registriramo) in na kakšen način dražimo (stimuliramo) električne potenciale v neki vzdražni (ekscitabilni) celici.
Električne pojave merimo tako, da na ali v tkivo položimo 2 elektrodi in merimo električno polje, ki ga vzpostavijo električni tokovi, ki tečejo skozi zunajcelične in znotrajcelične tekočine. Ker ti tokovi nastajajo na membranah, je pravilneje, da rečemo, da merimo električne tokove, nastale na celičnih membranah.
Preden zabodemo diferentno elektrodo v celico, sta obe elektrodi -diferentna in referenčna v ekstracelularni tekočini. Izmerjen potencial je 0. Ko zabodemo diferentno elektrodo v celico, lahko po tem izmerimo stanje: notranjost celice je negativno nabita proti zunanjosti. Ker je to značilno za celice v stanju mirovanja, govorimo o mirovnem membranskem potencialu, ki znaša od -60 do -100 mV.
Torej diferentna in referenčna elektroda sta registracijski elektrodi. Merilni instrumenti, ki so povezani z registracijskimi elektrodami so ojačevalnik, osciloskop in/oz. računalnik.
Uvedemo še dve elektrodi - stimulacijski elektrodi.
Apliciramo tok:
- če je tok takšen, da se pozitivni naboji umikajo iz celice: negativnost narašča = narašča membranski potencial - govorimo o hiperpolarizaciji (notranjost celice je še bolj negativna glede na zunanjost - še bolj polarizirana - hiperpolarizirana)
- tedaj membrana pasivno sledi sprememba
- če pa pozitivni naboji vdirajo v celico - tedaj potencialna razlika preko membrane pada, pravimo da se depolarizira
- znotraj celice se negativni potencial zmanjša. Z zmanjšanjem negativnega potenciala narašča depolarizacija.
Na eni skici v koordinatnem sistemu (x, y os) nariši mirovni membranski potencial, depolarizacijo
(pod vzdražnim pragom za nastanek akcijskega potenciala), hiperpolarizacijo, akcijski potencial.
Označi x in y os. Zapiši približne vrednosti v milivoltih. Črtkano označi vzdražni prag.
Zapiski
Akcijski potencial.
Akcijski potencial je kratkotrajen prehoden preobrat membranskega potenciala vzdražne celice.
Dražljaj povzroči depolarizacijo membrane, zaradi česar se spremeni mirovni membranski potencial
preko membrane. Zmožnost celice, da sproži akcijski potencial, je osnovna lastnost vzdražnih celic
(živčne in mišične celice), ki omogoča prenos impulza po živčnih celicah ter kontrakcijo mišičja.
Vzrok za pojav akcijskega potenciala je sprememba prepustnosti membrane za posamezne ione.
Dražljaj povzroči odpiranje in zapiranje ustreznih ionskih kanalčkov, kar omogoči pretok ionov in
spremembo membranskega potenciala. Da se akcijski potencial sproži, se mora membrana
depolarizirati do določene pražne vrednosti. Oblika in velikost akcijskega potenciala je za določeno
celico značilna; akcijski potencial je torej neodvisen od jakosti in trajanja dražljaja; pomembno je le,
da se membrana depolarizira do pražne vrednosti. Ker je akcijski potencial neke celice vedno enak,
pravimo da gre za odgovor vse ali nič - če je dražljaj pod pragom, se akcijski potencial ne pojavi, ko pa
se doseže prag, se sproži akcijski potencial, ki je vedno enake oblike in velikosti. Spreminja se le
frekvenca proženja akcijskih potencialov in zatorej se informacija kodira s frekvenco proženja.
V koordinatnem sistemu (x, y os) skiciraj obliko AP-ja. Označi lokalni odgovor, depolarizacijo,
repola-rizacijo, hiperpolarizacijo, nivo mirovnega membranskega potenciala, nivo vzdražnega
praga. Na x osi označi čas (v milisekundah), na y osi napetost (v milivoltih, mV) s približnimi
vrednostmi.
Zapiski
Kateri kanali in/ali črpalke se aktivirajo (so aktivni) med mirovnim membranskim potencialom
(med mirovanjem), med depolarizacijo, repolarizacijo? Za lažji odgovor glej sliki na strani
MMP: Na in K črpalka
Depolarizacija: Na kanali
Repolarizacija: K kanali
Analogni električni model celične membrane.
- Kapacitivnost je zmožnost membrane, da akumulira in ločuje električne naboje.
- Kapacitivnost narašča premosorazmerno z dielektrično konstanto snovi, ki ločuje naboje.
- Naboje ločuje lipidni dvosloj.
- Kapacitivnost pada z večanjem razdalje med naboji.
- Membrano in njene električne lastnosti lahko ponazorimo kot kondenzator, vzporedno vezan
z uporom (=upornikom). Ob tem je še baterija: - Upor predstavlja upornost membrane (Rm), kondenzator pa kapacitivnost membrane (Cm).
- Ionska črpalka, ki omogoča aktivni transport, pa predstavlja baterijo oz. vir napetosti.
Skiciraj analogni električni model celične membrane. V skico vriši upornik (upornost), kondenzator
(kapacitivnost) in baterijo (generator napetosti), kot je narisano na strani ZF 07/8. Membrane ni
treba risati, nariši le prej naštete elemente (na skici so narisani z rdečo črto).
Zapiski
Lastnosti akcijskih potencialov.
- Vzdražni prag: je tisti nivo depolarizacije, kjer se sproži akcijski potencial. Pod tem nivojem
APja ni. - Princip “vse ali nič”: Vsi APji nekega nevrona imajo v principu enako obliko –enako višino in
dolžino. AP nastane, če gre za nadpražni dražljaj. - Latenca: je časovni interval od začetka dražljaja do vrha APja.
- Razmerje med dolžino (=trajanjem) in jakostjo dražljaja: kronaksija, reobaza: Da nastane AP,
mora biti dražljaj dovolj močan (nadpražni). Dražljaj, ki sproži nastanek APja, je lahko zelo
kratek, toda tedaj mora biti zelo močan (visoke intenzitete = jakosti). - Akomodacija: nastane kot posledica spremembe vzdražnega praga. Dolgo časa traja poči
dražljaj lahko spremeni vzdražni prag, tako da sploh ne pride do nasanka AP. Da pride do
nasatnka APjev, moramo tedaj jakost (intenziteto) dražljaja povečati. - Refraktarno obdobje (obdobje nevzdražnosti): Čas (interval) med 2 dražljajema skrajšujemo:
tedaj se čez čas sploh ne pojavite več 2 AP.
Kaj je princip vse ali nič?
Vsi APji nekega nevrona imajo v principu enako obliko
–enako višino in dolžino. AP nastane, če gre za
nadpražni dražljaj.
* AP ne nastane, če dražljaj ni dovolj velik (torej: če je
pod pragom).
* V vsakem primeru –ko enkrat AP nastane –je njegova
oblika zmeraj enaka. Poznamo le eno izjemo: če AP
nastane v relativnem refraktarnem obdobju, tedaj je
njegova amplituda manjša.
Kaj je refraktarno obdobje?
- Čas (interval) med 2 dražljajema skrajšujemo: tedaj se čez čas
sploh ne pojavite več 2 AP. - Če je interval ustrezno kratek, tedaj bo imel drugi AP nižjo
amplitudo. - Med trajanjem AP in takoj po njem ne moremo sprožiti novega
AP –to obdobje označujemo kot absolutno refraktarno
obdobje. Po tem pa je membrana kratek čas v relativnem r.o. –
nov AP lahko sprožimo le, če apliciramo precej močnejši
dražljaj.
Ritmovniški (pacemakerski) potencial.
Ritmovnik= angl. pacemaker, zato jih tudi im. pacemakerski
potenciali.
Membranski potencial lahko oscilira ali variira. Če se
oscilacije memb potenciala redno ponavljajo, so počasne in
povzročajo nastanek APjev, tedaj jih imenujemo
pacemakerski (ritmovniški) potenciali. Primere najdemo v
miogenem srcu in v določenih nevronih.
Opiši ritmovniški potencial v srcu vretenčarjev.
Ritmovnik: v miogenem srcuvretenčarjev (čl. srce vključuje 2 ritmovnika; v njih nastaja ritmovniški
potencial):
Vzrok: K permeabilnost počasi pada in Na počasi vdira v celico: do praga.
Ko doseže prag –nastop APja: Ca kanali se odpro, kasneje: poveča se perm za Kalij
Opiši ritmovniški potencial v živčevju morskega zajčka.
Ritmovnik: v živčevjumorskega polža morskega zajčka –Aplysia: v nevronu:
Intracelularna koncentracija Ca ionov se periodično spreminja –gre za regularno periodo (govorimo o
ritmu). Ko dosežejo Ca ioni nek nivo, se aktivirajo kalijevi kanali: posledica tega je serija APjev.
Tu –pri Aplysia–nastajajo APji zaradi odpiranja kalijevih kanalov!
Opiši osnovno zgradbo motoričnega nevrona (motonevrona) vretenčarjev. Opiši vlogo posameznih delov takega nevrona.
- je multipolarni nevron; dendriti -soma -akson
- pri vretenčarjih: soma(telo) je v sivini hrbtenjače; dolg akson(mieliniziran –okoli njega so
Schwannove c.) vodi do skeletnih mišic. % na tej strani - Pravimo: motonevron izvira iz hrbtenjače in inervira (=oživčuje) skeletno muskulaturo. % na
tej strani - Površino membrane some in dendritov inervirajo terminalni deli drugih nevronov. % na tej
strani - Po aksonu se prevajajo Apji –do terminalnih delov aksona, ki inervirajo efektor -mišico (ali pa
drugo živč. celico, če gre za internevron). - Nevron komunicira s sosednjo celico preko posebne strukture –sinapse.
- Na somi in dendritih: številne sinapse.
- Membrane terminalnih delov nevronov: izločajo molekule nevrotransmiterja(živčnega
prenašalca). Posledica sproščanja le-teh: nastanek postsinaptičnih tokov; ti se integrirajo in,
če so dovolj veliki, povzročijo nastanek postsinaptičnega potenciala. - Membrana aksona: tu teče hitro prevajanje; ta membrana vsebuje natrijeve kanale.
- Soma in dendriti: membrana vsebuje kanale, ki jih aktivira nevrotransmiter. Zaradi odpiranja
teh kanalov nastane postsinaptični tok in posledično lahko postsinaptični potencial.
Opiši, katera dva tipa glia celic tvorita mielinske ovojnice okrog živčnih vlaken (aksonov). Kje?
Kateri tip v perifernih živcih, kateri v CŽS?
Mielinske ovojnice, ki lahko ovijajo akson, so iz dveh tipov glia celic: Schwannove celice (v perifernih
živcih) in oligodendrocite (v CŽS). Ovojnice predstavljajo električni izolator.
Skiciraj tri med sabo povezane nevrone: senzorični nevron, internevron, začetek motonevrona. Skico označi. Opiši, kaj se dogaja na/v nevronih in med njimi.
- Po nevronih se prevajata dve vrsti signalov: stopenjske potencialne spremembe in APji, ki
delujejo po principu »vse ali nič«. - Stopenjske potencialne spremembe : dveh vrst: receptorski potenciali inpostsinaptični
potenciali - Receptorski del nevrona: dendriti in soma: tu nastane receptorski potencial (RP):
Je stopenjska potencialna sprememba: močnejši je dražljaj, višjo amplitudo ima RP.
Trajanje RP: traja tako dolgo, kot traja dražljaj. - RP: se širi po senzoričnih delih (izrastkih -dendritih) živč. celice.
- Njegova amplituda pada z razdaljo –pravimo, da se razširja z dekrementom(pojemanjem).
- Zato ti signali niso primerni za prenos na včje razdalje. Prav zato se mora informacvija
spremeniti (prekodirati) v APje. - APji pa so potenciali, ki se širijo po principu »vse ali nič« in –ko se enkrat pojavijo, se
prevajajo do konca aksona –pravimo, da se ne širijo z dekrementom. - APji, ki prispejo do konca (na terminalni del) senzoričnega nevrona, povzročijo sproščanje
nevrotransmiterja (živčnega prenašalca) v sinaptično špranjo. - Sproščeni nevrotransmiter povzroči potencialno spremembo na postsinaptičnem nevronu
(=nevronu, ki sledi senzoričnemu). - Več je APjev, več je nevrotransmiterskih molekul –večja je amplituda postsinaptičnega
potenciala (PSP). PSP sedaj povzroči nastanek APjev le, če je PSP dovolj velik. - Obe vrsti potencialnih sprememb (stopenjski in APji) nastajata zaradi odpiranja ali zapiranja
membranskih kanalov.
Opiši, kaj je saltatorično (skokovito) prevajanje in kako je do njega v evoluciji prišlo.
Hitrost prevajanja AP jev: od nekaj cm/s do 120 m/s (vretenčarska mielinizirana vlakna).
Za žival ugodno: velike hitrosti.
Kako je med evolucijo prišlo do večanja hitrosti? 2 možnosti:
Večanje premera aksona: tu je notranji upor manjši: Orjaški nevroni sip, artropodov, anelidov
(deževnik)
Pri vretenčarjih: akson se mestoma izolira z mielinom (Sch.celice): Ranvierjevi zažetki: mesta, kjer
prihaja do odpiranja Na kanalov oz do depolarizacije.
Rezultat: saltatorično (skokovito) prevajanja. S tem se hitrost poveča.
Zgradba in delovanje električne sinapse.
So povezave med dvema vzdražnima celicama:
Citoplazma enega nevrona nikoli ne prehaja v sosednji nevron; celice so med sabo ločene. Že zdavnaj
so si postavljali vprašanje, kaj torej nevrone povezuje med sabo.
To so sinapse.
Sinapse so med:
* čutilno(=senzorično ali receptorsko) celicoin nevronom;
* dvema nevronoma;
* nevronom in efektorsko celico (mišično, žlezno c.)
Poznamo 2 vrsti sinaps: električne in kemične.
Električne sinapse:
* pre-in postsinaptična membrana se tesno prilegata druga drugi;
* citoplazma je v presinaptičnem delu enostavna;
* režaste povezave –gap junctions
* tok teče iz ene celice v drugo neusmerjeno(enkrat v eno smer, drugič v nasprotni smeri)
* Prenos signalov: hiter; lahko neusmerjen
* tok teče iz ene celice v drugo neusmerjeno(enkrat v eno smer, drugič v nasprotni smeri)
Kako je z usmerjenostjo potovanja signalov pri električni in kako pri kemični sinapsi? Kje so prisotne električne sinapse?
Pri električnih sinapsah teče tok iz ene celice v drugo neusmerjeno(enkrat v eno smer, drugič v
nasprotni smeri)
Pri kemični sinapsi pa teče med dvema celicama….
Električne sinapse so prisotne v :
* So v zvezi z orjaškimi nevroni deževnika,
* pri vretenčarjih pa: med gladkimi miš. vlakni, v retini (mrežnici) ter v miokardu (srčni
muskulaturi).
Zgradba kemične sinapse.
Kemične sinapse:
* So mnogo bolj pogoste (=številčnejše) od električnih; so bolj zamotano (kompleksno)
zgrajene
* Sinapse: nevro-nevronalne (med 2 nevronoma); nevro-muskularne (med nevr. in miš.
vlaknom)
* Osnovne značilnosti:
▪ med obema celicama je sinaptična reža;
▪ citoplazma je v presinaptičnem delu polna sinaptičnih veziklov in tudi mitohondrijev
* Zgradba:
▪ Sinaptična reža: je okoli 20 nm širok ekstracelularni prostor med pre-in
postsinaptično membrano.
▪ Presinaptični del sinapse (=terminalni del nevrona): vsebuje več tisoč sinaptičnih
veziklov (mehurčkov). V tem delu so tudi mitohondriji(energija za prenos!)
▪ Postsinaptična membrana: vsebuje membranske receptorje –postsinaptične
receptorje.
* Kaj se v njen dogaja:
▪ Za komunikacijo med celicama se uporablja nevrotransmiter (=živčni prenašalec), to
je snov, ki jo izloča presinaptična celica, zazna pa postsinaptična. Nevrotransmiter se
izloča s pomočjo eksocitoze
▪ Oglejmo si zaporedje dogodkov v kem. s.
▪ Sinaptični prenos kemičnih signalov (=nevrotransmiterjev) med dvema celicama
imenujemo nevrotransmisija.
Opiši zaporedje dogodkov med nevtrotransmisijo v kemični sinapsi.
- Presinaptični AP depolarizira presinaptično membrano, posledica tega pa je aktivacija kalcijevih kanalov.
- V presinaptičnem delu se poveča permeabilnost za kalcij; kalcij vdre v presinaptični del.
- Povečana intracelularna koncentracija kalcija povzroči eksocitozo, s tem pa sproščanje nevrotransmiterja iz sinaptičnih veziklov v sinaptično režo. Vsebina veziklov se torej izlije v režo.
- Molekule nevrotransmiterja difundirajo do postsinaptične membrane, kjer se mnoge reverzibilno vežejo na postsinaptične receptorje.
- Kompleks receptor-nevrotransmiter aktivira membranske kanale - poveča se permeabilnost postsinaptične membrane za npr. Na, Ca, Cl in pride do depolarizacije ali pa hiperpolarizacije.
- Nastane postsinaptični potencial; v motorični ploščici - EPP (potencial motorične ploščice). EPP se razširja pasivno in z dekrementom ter lahko povzroči nastanek APja. AP se širi vzdolž postsinaptične membrane. Nevrotransmiter pa se odstrani iz sinaptične reže, tako da se encimsko razgradi, nastali produkti pa kasneje ponovno vstopijo v presinaptični del.
Opiši odkritje nevrotransmiterja v nevro-muskularni sinapsi.
Obstoj je leta 1921 dokazal Otto Loewi.
Poskus:
- Živec Nervus vagus zavira delovanje srca. Vzel je žabji preparat srca s pripadajočim živcem.
- Ko je živec dražil je na tak način upočasnil delovanje žabjega srca. Pri tem je srce splakoval s fiziološko raztopino, v kateri se je pri tem raztapljala neka substanca, ki je nastajala le med draženjem živca.
- Nato je proučeval učinek tako pridobljene fiziološke raztopine (z aktivno snovjo) na drugo žabje srce. Če je le to splakoval s takšno fiziološko raztopino, je spet prišlo do inhibicije delovanja srca, čeprav živca ni dražil.
- Loewijev zaključek: med draženjem živec izloča neko snov, ki zavira delovanje srca. Kasneje je ugotovil, da gre za acetilholin.
