Biofyzika bunky

Štruktúra bunky

Plazmatická membrána

• molekulová dvojvrstva lipidov

– fosfolipidy

• polárna hlavica
• 2 nepolárne hydrofóbne reťazce

– cholesterol

• zabudované proteíny

– integrálne
– periférne

Pasívny transport
• prebieha v smere elektrochemického gradientu
• nevyžaduje prísun energie
Difúzia

- Jednoduchá
- Facilitovaná

Osmóza
Prestup bielkovinovými kanálmi

Transportné mechanizmy cez bunkovú

membránu (I)

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:

x

c

D.S.

t

m













x

c

D.

J









S

t

m

J

1

.







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 (c

e – ci)

kde

P - koeficient permeability membrány pre danú látku

c

e – ci - koncentrácie látok vo vonkajšom a vnútornom prostredí

Transport iónov (Planckova rovnica)

Iónový tok:

kde

u -pohyblivosť iónov

C -koncentrácia iónov v membráne

dU/dx

-gradient elektrického poľa (intenzita elektrického poľa)

x

U

u.C.

x

c

D.

Fi















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

J = k .S . (π

1 – π2)

kde
π

1 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

Tok rozpúšťadla (osmóza):

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 c2 - koncentrácie látky na oboch stranách membrány

F -Faradayova konštanta
z -valencia iónov
Φ

1 – Φ2 -rozdiel potenciálov na oboch stranách membrány

W n.R.T.

c

c

n.F.z.(

)







ln

1

2

1

2

 

Sodíkovo – draslíková pumpa

Elektrické prejavy buniek

• nerovnomerné rozdelenie základných

fyziologických iónov po oboch stranách
semipermeabilnej bunkovej membrány



vznik elektrickej potenciálovej diferencie

Koncentrácia (mmol/H

2O)

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 mV)
Nerstova rovnica:

V

RT

F

.ln

[K ]

[K ]

K

+

e

+

i



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)