J = -P(Cin - Cout) P läbivuskoefitsient (cm s-1) P = KD1/l K jaotuskoefitsient lahustuvus membraanis jagatud lahustuvus vees D1 aine difusioonikonstant membraanis (cm2 s-1) l membraani paksus (cm) Siin on kontsentratsiooni ühikuteks (mol/cm3) Membraanpotentsiaal Kui membraani erinevatel külgedel on ülekaalus erimärgilised laengud, siis esineb membraanil elektriline potentsiaal ehk membraanpotentsiaal (V) Laenguarvuga Z iooni liikumisega läbi membraanpotentsiaali kaasneb vabaenergia muutus G `= ZF F Faraday arv ehk ühe mooli elementaarlaengute laeng F = 96 500 C/mol või 96,5 kJ mol-1 V-1 Arvestades ka kontsentratsiooni gradienti saame väljast sisse mineval suunal G = RT ln(Cin/Cout) + ZF = in out Kui sees on ülekaalus negatiivne laeng, siis on negatiivne Kui sees on ülekaalus positiivne laeng, siis on positiivne Rakumembraanide on ligikaudu 100 mV (-0,1V)
Mittespets. Kahjustus: sekundaarse protsessina vastuseks (nt Ca ülekoormus, vee AV häire, atsidoos) Ca ülekoormus Põhjused: 1. energia defitsiidi tõttu ei tööta Ca-pumbad (ei eemaldata tsütoplasmast) 2. rakumembraani kahjustus (nt kattehoolamiinide toksiinide toimel, kõrge Ca gradiendi tõttu) Roll kahjustusel: palju Ca -> aktiveeruvad fosfo, endonukle ja proteaasid -> rakumembraani ja tuuma kahjustus + ATPaaside tõus -> väheneb ATP süntees Ca mitokondrites põhjustab membraanpotentsiaali muutust, mille tulemusena APT süntees langeb. Vabade radikaalide kuhjumine kiirgus, ravimid, endogeensed metaboolsed oksüdatiivsed protsessid Tekke: mitokondrites (radiatsioon, vananemisprotsess, kudede isheemia järgsel reperfusioonil) Toime: kahjustavad lipiide kaob membraanide võime kontrollida transmembraanseid ioongradiente kahjustavad tsütoskeletti, geneetilist aparaadi + soodustavad Ca ülekoormust
Raku sees toimub transporditava aine modifitseerimine või sidumine. 3. Millise ühendi passiivne difusioon läbi rakumembraani on kõige aeglasem ja millise kõige kiirem? (erinevad ühendid) Glükoos kõige aeglasem. H2O kõige kiirem. 4. Kirjutage võrrand, mis seob omavahel difusiooniga seotud vabaenergia muutuse ja kontsentratsiooni gradiendi (aine kontsentratsioon rakus sees jagatud aine kontsentratsioon rakust väljas) ning arvestab ka membraanpotentsiaali. dG=RT ln (Cin/Cout) + ZF , kus R ja F on konstandid. 5. Milline võiks olla tavaliselt raku membraanpotentsiaal suunal väljast sisse? -0,1 V. Kui sees on ülekaalus negatiivne laeng, on potentsiaal negatiivne, positiivse laengu ülekaalu korral on positiivne. Kuid tavaliselt on -0,1 V. 6. Rakumembraanil esineb membraanpotentsiaal + 100 mV (suunal seest välja) Milline on Na+ ioonide kontsentratsioonide suhe ([Na+]sees/[Na+]väljas) tasakaaluolekus ja kumbal pool
vabaenergia muutus olukorras, kus aine A kontsentratsioon rakus ja rakuvälises keskkonnas on võrdne. 0 3. . Millise ühendi passiivne difusioon läbi rakumembraani on kõige aeglasem ja millise kõige kiirem? (erinevad ühendid) Glükoos aeglane, Na+ on kõige aeglasem ja H2O on kiire 4. Kirjutage võrrand, mis seob omavahel difusiooniga seotud vabaenergia muutuse ja kontsentratsiooni gradiendi (aine kontsentratsioon rakus sees jagatud aine kontsentratsioon rakust väljas) ning arvestab ka membraanpotentsiaali. G = RT ln(Cin/Cout) + ZF R ja F on kontstandid, z-laengu arv F=96500J/V*mol =membraanipotentsiaal 5. Milline võiks olla tavaliselt raku membraanpotentsiaal suunal väljast sisse? -0,1V 6. . Rakumembraanil esineb membraanpotentsiaal + 100 mV (suunal seest välja). Milline on K+ ioonide kontsentratsioonide suhe ([K+]sees/[K+]väljas) tasakaaluolekus ja kummal pool membraani on K+ kontsentratsioon suurem? RTln(Cin/Cout)=ZF =100mV=0,1V F=96500J/V*mol R=8.314J/K*mol T=298K 298*8
3. Millise ühendi passiivne difusioon läbi rakumembraani on kõige aeglasem ja millise kõige kiirem? (erinevad ühendid) a) glükoos b) H2O c) Na+ Na aeglane H2O kiire Kiiresti hüdrofoobsed ained O2; H2O; EtOH jne Kõige aeglasemad ioonid 4. Kirjutage võrrand, mis seob omavahel difusiooniga seotud vabaenergia muutuse ja kontsentratsiooni gradiendi (aine kontsentratsioon rakus sees jagatud aine kontsentratsioon rakust väljas) ning arvestab ka membraanpotentsiaali. G = RTln + ZFoutin Z laengute arg F = 96500 C/mol outin = in out tüüpiline väärtus rakkudes 0,1 V (sees on neg. kui väljas.) 5. Milline võiks olla tavaliselt raku membraanpotentsiaal suunal väljast sisse? a) 0 V b) + 0,1 V c) 0,1 V 6. Rakumembraanil esineb membraanpotentsiaal + 100 mV (suunal seest välja). Milline on K+ ioonide kontsentratsioonide suhe ([K+]sees/[K+]väljas) tasakaaluolekus ja kummal pool membraani on K+ kontsentratsioon suurem
Rakus sees toimub transporditava aine modifitseerimine või sidumine 3. Millise ühendi passiivne difusioon läbi rakumembraani on kõige aeglasem ja millise kõige kiirem (erinevad ühendid) a) glükoos b) H2O c) Na+ 4. Kirjutage võrrand, mis seob omavahel difusiooniga seotud vabaenergia muutuse ja kontsentratsiooni gradiendi (aine kontsentratsioon rakus sees jagatud aine kontsentratsioon rakust väljas) ning arvestab ka membraanpotentsiaali. 5. Milline võiks olla tavaliselt raku membraanpotentsiaal suunal väljast sisse? a) 0 V b) + 0,1 V c) 0,1 V Kui sees on ülekaalus negatiivne laeng, on pot. negatiivne, positiivse laengu ülekaalu korral positiivne. Aga tavajuhul jah 0,1 V 6. Rakumembraanil esineb membraanpotentsiaal + 70 mV (suunal seest välja). Milline on Na+ ioonide kontsentratsioonide suhe ([Na+]sees/[Na+]väljas) tasakaaluolekus ja kumbal pool membraani on Na+
poolt. Madalate pH väärtuste juures on kõige paremaks puhverdajaks glutamaat. Aktiivne homöostaas Aktiivne homöostaas saavutatakse ioonide prootonite, kaaliumi- ja naatriumiioonide ringlemisega. Na+ ioonide translokatsioon on oluline komponent homöostaasi säilitamisel alkalofiilidel (Na+/H+ antiport süsteem soodustab aluselises keskkonnas prootonite rakku sisenemist). Prootonite translokatsioon läbi membraani genereerib membraanpotentsiaali, mis seab prootonite edasisele liikmisele läbi membraani piirangud. Membraanpotentsiaali genereerimiseks piisab juba vähese arvu prootonite translokatsioonist läbi membraani. Prootonite rakust väljaviimine jätkub siis, kui nad vahepeal uuesti energiat muundavate valk-komplekside (näiteks ATP süntaaside ja transportvalkude) abil rakku sisenevad. Ulatuslikum prootonite liikumine läbi membraani toimub juhul, kui membraanpotentsiaal on ajutiselt
passiivne transtport molekulide soojusliikumisest põhjustatud kooskõlas kontsentratsioonigradiendiga 16. Sooleepiteeli rakkudes saab glükoosi transportimine vastu kontsentratsiooni gradienti toimuda tänu glükoosi sisenemisega kaasnevale Na+ iooni sisenemisele rakku. Kas tegemist on: a) primaarse aktiivse transpordiga b) sekundaarse aktiivse transpordiga c) kiirendatud difusiooniga 17. Milliste ühendite transport rakku on soodustatud membraanpotentsiaali poolt (rakust väljuval suunal + 100 mV)? (võivad olla erinevad ühendid) a) Na+ b) Cl c) glükoos 18. Kas tagurpidi töötav ioonpump: a) loob rakumembraanile pumbatava iooni gradiendi b) võimaldab fosfoanhüdriidsideme efektiivset hüdrolüüsi c) võimaldab fosfoanhüdriidsideme sünteesi 19. Erütrotsüütides on kogu O2 kontsentratsioon oluliselt kõrgem, kui rakke ümbritsevas vereplasmas. Samas ei sea erütrotsüütide membraanid O2 liikumisele erilist takistust
Mõlemad on karbonaatsed hingamised, elektroni doonoriks vesinik. Membraanile luuakse ioongradient, toimub membraanne fosforüülimine. Atsetogeneesil ka substraatne fosforüülimine. Atsetogeneesil toimub ka CO2 fikseerimine AcCoA rajas. Metanogenees võib käsitleda kui anaeroobset hingamist. Elektroni doonorina sobivad vesinik, formiaat, atsetaat jmt ühendid ja elektroni lõppaktseptoriks on CO2, mis redutseeritakse metaanini. Protsessi käigus toimub membraanpotentsiaali genereerimine ja selle arvel ATP süntees. Metanogeenid on arhed. Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina, Methanospirillum. Metaani teke toimub anaeroobsetes piirkondades: muda, muld, soolestik, loomavats, termiitide sooles, vee anaeroobsetes kihtides. Metanogeenid on lõplik lüli anaeroobses orgaaniliste ühendite katabolismis. Looduses elavad sageli koos bakteriga, kes H2 toodavad ja osalevad liikidevahelises H ülekandes. Hapnikukartlikud ei ole. Kemolitotroofia olemus
võimaldades substraadi akumuleerumist rakku väga suurel hulgal ka siis, kui seda on väliskeskkonnas vähe. Näiteks maltoosi transpordil rakku ATP-d tarbiva substraadiga seonduvate valkude kaudu vahendatud transportsüsteemi (MalE, MalF ja MalK) abil toimub maltoosi 2x105 kordne kontsentreerimine. 42 Sekundaarsed transportsüsteemid on lihtsad, koosnedes ühest subühikust ning nad toimivad primaarsete süsteemide poolt tekitatud membraanpotentsiaali varal. Sekundaarsed süsteemid toimivad sageli mõlemasuunaliselt. Vastassuunaline protsess võib käivituda vähese energia korral või siis, kui transporditava komponendi rakuväline kontsentratsioon on väga madal. Sekundaarsete transportsüsteemide puhul ei ületa transporditava substraadi akumuleerumise suhe (rakusisene/rakuväline) väärtust 10 2-103. Näiteks käärimine toodab rakule suhteliselt vähe kasulikku energiat. Seetõttu on oluline, et substraadi rakku
annaabi.ee 
