plik

153. Omów typy drgań oscylacyjnych oraz zastosowanie pomiaru widma oscylacyjnego

Oscylacje dotyczą cząsteczek wieloatomowych – jeżeli energia pochodząca z zewnątrz wprawi
w drganie jeden atom to energia tego drgania zostanie przekazana na kolejny atom, który również
zacznie drgać.

Wyróżniamy następujące typy drgań oscylacyjnych:

–

drgania symetryczne (normalne) i asymetryczne

–

drgania w płaszczyźnie cząsteczki i poza płaszczyzną cząsteczki

–

drgania rozciągające (walencyjne) i zginające (deformujące)

Jeżeli ruch oscylacyjny jąder atomowych powoduje zmianę momentu dipolowego powstaje widmo
oscylacyjne.
Pomiar widma oscylacyjnego ma szeroki zastosowanie. Widmo jest zastosowane między innymi do
identyfikacji grup funkcyjnych i składników złożonych cząsteczek – po zastosowaniu światła
spolaryzowanego liniowo, następuje wzbudzenie tylko tych drgań, których kierunek wiązań jest
zgodny z kierunkiem wektora elektrycznego padającego promieniowania. Widmo kryształu w
podczerwieni daje wówczas informację o ułożeniu wiązania względem osi kryształu.

Widmo oscylacyjne:

–

dostarcza informacji na temat poziomów energetycznych cząsteczek oraz charakteru ich orbitali
molekularnych

–

umożliwia rozpoznanie niektórych grup atomów po charakterystycznych dla nich oscylacjach

–

pozwala analizować skład gazów oddechowych, określać skład powietrza w danej przestrzeni

–

umożliwia wykrywanie np. nowotworów na podstawie badania steroidów w moczu

–

badania widma w podczerwieni przyczyniły się do poznania struktury penicyliny, pierwszego
poznanego ludzkości antybiotyku

154. Podaj przykłady ważnych wiązań wodorowych w przyrodzie

Wiązanie wodorowe to rodzaj stosunkowo słabego wiązania chemicznego polegającego głównie na
przyciąganiu elektrostatycznym między atomem wodoru i atomem elektroujemnym zawierającym
wolne pary elektronowe. Klasyczne wiązanie wodorowe powstaje, gdy atom wodoru jest połączony
wiązaniem kowalencyjnym z innym atomem o dużej elektroujemności (np. tlenem) i w ten sposób
uzyskuje   nadmiar   ładunku   dodatniego.   W  wyniku   tego   oddziaływania   pierwotne,   kowalencyjne
wiązanie wodór – inny atom ulega częściowemu osłabieniu, powstaje zaś nowe, stosunkowo słabe
wiązanie między wodorem i innym atomem (akceptorem wiązania wodorowego).
Donorami   protonu   w   wiązaniach   wodorowych   mogą   być   między   innymi   grupy:   hydroksylowa
(-OH),   aminowa   (-NH

), tiolowa (-SH), halogenowodorowa (-XH), silanolowa, a nawet

węglowodorowa (-CH

). Natomiast akceptorami protonu mogą być wszystkie atomy silnie

elektroujemne takie jak: fluor, azot, tlen, siarka i wszystkie chlorowce, a także układy π-elektronowe
występujące w nienasyconych związkach organicznych. Wiązania wodorowe z układami π-
elektronowymi przypominają kształtem wiązania metal-węgiel w π kompleksach, lecz ich natura jest
zupełnie inna, ponieważ wodór nie ma elektronów na orbitalach d, zaś oddziaływanie metal-układ π-
elektronowy jest kowalencyjne.

W biologii wiązanie wodorowe pełni zasadniczą rolę, ponieważ wartość jego energii jest pośrednia
pomiędzy oddziaływaniem Van der Waalsa a wiązaniem kowalencyjnym. Wiązania wodorowe
mogą stosunkowo szybko powstawać i zanikać, co ma szczególne znaczenie w reakcjach
biochemicznych, które zachodzą zwykle w temperaturze pokojowej. W idealnie czystej wodzie, w
temperaturze 4°C cząsteczki wody tworzą "paczki" składające się ze średnio siedmiu cząsteczek
powiązanych tymi wiązaniami. Gdyby nie wiązania wodorowe, woda wrzałaby już w temperaturze
-80

C, co oznacza, że na Ziemi występowałaby jedynie w stanie gazowym.

Przykładami znaczenia wiązań wodorowych jest np. ich wpływ na budowę cząsteczki DNA. Składa
się ona z dwóch łańcuchów nukleotydowych, które są skręcone jeden dookoła drugiego, tworząc
podwójną   helisę.   Oba   łańcuchy   są   utrzymywane   razem   przez   wiązania   wodorowe   pomiędzy
komplementarnymi   parami   zasad   azotowych.   Inny   przykład   to   białka.   Główny   łańcuch
polipeptydowy   białek   składa   się   z   jednostek,   do   których   przyłączone   są   różne   podstawniki,
charakterystyczne   dla   20   różnych   istniejących   w   przyrodzie   aminokwasów   biogennych.   Grupy
aminowa   i   karbonylowa   tworzą   wewnątrzcząsteczkowe   wiązanie   wodorowe   N-H...O=C,   które
determinuje   konformację   głównego   łańcucha   peptydowego   odpowiedzialnego   za   tworzenie
helikalnej, bądź płaskiej struktury.

wiązanie między wodą
a cząsteczką alkoholu

wiązanie między wodą
a grupą karbonylową ketonu

wiązanie między grupami

peptydowymi w polipeptydach

wiązanie pomiędzy zasadami azotowymi

w cząsteczce DNA

155. Na czym polega hydrofobowość i hydrofilność cząsteczek, omów na przykładach

Hydrofobowość, inaczej wodowstrętność, to skłonność cząsteczek chemicznych do odpychania od
siebie cząsteczek wody, przy tym zaś jest to też szczególny przypadek solwofobowości (odpychania

od   siebie   cząsteczek   rozpuszczalnika).   Hydrofobowe   są   zwykle   cząsteczki,   które   nie   posiadają
momentu dipolowego, czyli są apolarne. Typowym przykładem związków hydrofobowych są np.
węglowodory.
Hydrofilność, czyli  wodolubność to z kolei kłonność cząsteczek chemicznych  do łączenia się z
wodą. Hydrofilowe są zwykle cząsteczki, które posiadają duży moment dipolowy (są polarne), lub
też posiadają grupy funkcyjne o dużym momencie dipolowym. Hydrofilność nierzadko mylona jest
z higroskopijnością związku chemicznego – związki higroskopijne muszą być z definicji również
hydrofilowe, jednak posiadają oprócz tego zdolność wchłaniania dużych ilości wilgoci. Związki,
które   są   tylko   hydrofilowe   chętnie   mieszają   się   z   wodą,   ale   nie   muszą   mieć   tendencji   do   jej
wchłaniania.
Istnieją   cząsteczki,   które   są   jednocześnie   hydrofilowe   i   hydrofobowe,   gdyż   na   jednym   końcu
posiadają grupy polarne, a na drugim niepolarne. Taka właściwość nazywa się amfifilowością, która
jest typowa np. dla cząsteczek fosfolipidowych – hydrofilowa część polarna fosfolipidu z łatwością
rozpuszcza się w wodzie, podczas gdy 2 hydrofobowe łańcuchy węglowodorowe nie mają takiej
zdolności.

schemat cząsteczki amfifilowej

156. Zbilansuj zmianę entropii podczas samorzutnego przyjmowania struktury
uporządkowanej przez układy biologiczne

Układy biologiczne zdolne są do samorzutnego przyjmowania struktury uporządkowanej.
Siłą   napędową   procesów   spontanicznych   zachodzących   w   organizmach   żywych   jest   energia
oddziaływań cząsteczek wody.
Cząsteczki wody zdolne są do wytwarzania wiązań wodorowych, które oddziałują we właściwy
sobie   sposób   z   podstawnikami   hydrofilowymi   i   hydrofobowymi   różnych   związków.   Można   to
zaobserwować   przy:   odbudowie   i   tworzeniu   błon   lipidowobiałkowych,   formowaniu   białek   z
łańcuchów polipeptydowych (bezpośrednio po translacji), odtwarzaniu białkowej struktury wirusów,
utrzymywaniu stabilnej struktury B–DNA.
Zmianę   entropii   można   prześledzić   na   podstawie   spontanicznego   przyjmowania   struktury
uporządkowanej   białka   z   pierwotnego   łańcucha   polipeptydowego.   Początkowo   łańcuch
polipeptydowy  posiada   wysoką  entropię  .  Natomiast  entropia   wody, która   występuje  w  postaci
uporządkowanej   „clusters”   wynosi   S

„clusters”-pojedynczy dipol

. Aby polipeptyd uzyskał formę

uporządkowaną białka, formy„clusters” zostają rozbite – entropia ośrodka wodnego w związku z
utratą formy uporządkowanej rośnie do wartości S

„clusters”-pojedyncze dipole

. W tym samym czasie

entropia polipeptydu przekształcającego się w białko maleje, gdyż rośnie stopień jego
uporządkowania i osiąga wartość S

polipeptyd-białko.

Bilans dla danego procesu przedstawia się następująco:

Z tego wynika, że entropia układu polipeptyd–białko oraz „clusters”–pojedyncze
dipole rośnie. Wynika to z reguły, iż entropia układu nigdy nie maleje:

157. Scharakteryzuj funkcje błon biologicznych, podaj przykłady

Podstawową, najbardziej oczywistą funkcją błon biologicznych jest ich funkcja ochronna. Dzięki
błonie   komórka   utrzymuje   swoją   integralność:   zniszczenie   błony   prowadzi   do   natychmiastowej
śmierci komórki. Funkcja ochronna nie ogranicza się się tylko do zapobiegania wymieszaniu się
cytoplazmy z otoczeniem, ale obejmuje również regulację transportu różnych substancji (np. cząstek
pożywienia, leków, substancji szkodliwych) do wnętrza komórki i usuwanie produktów rozkładu na
zewnątrz.   W   błonach   zachodzą   pierwsze   etapy   reakcj   fotosyntetycznych   i   procesy   oddychania
komórkowego,   dzięki   którym   komórka   może   wypełniać   swoje   funkcje   energetyczne.   Dzięki
specyficznym   właściwościom   błony   odpowiedzialnym   za   aktywny   transport   jonów   między
wnętrzem komórki a ośrodkiem zewnętrznym powstaje napięcie (na ogół nazywane potencjałem)
elektryczne,   nazywane   napięciem   bądź   potencjałem   spoczynkowym.   Zaburzenie   tego   napięcia
prowadzi do powstania napięcia (potencjału) czynnościowego, które w komórkach pobudliwych
(przede   wszystkim   w   komórkach   nerwowych)   jest   po   prostu   impulsem   nerwowym.   Organelle
komórkowe mają swoje własne błony, co powoduje, że wnętrze komórki możemy traktować jako
wzór   przedziałów   oddzielonych   od   siebie   błonami   o   różnych   właściwościach.   Z   tego   względu
wewnątrz komórki mogą przebiegać różne (niekiedy nawet konkurencyjne) reakcje biochemiczne
odpowiedzialne za procesy życiowe. Błona biologiczna spełnia także funkcję receptorową, która
sprowadza   się   do   przekazywania   informacji,   co   w   organizmach   wyższych   związane   jest   z
oddziaływaniem hormonów, neurotransmieterów i antygenów z błoną. Podstawowe funkcje błon
zebrano poniżej:

FUNKCJE BŁON:

●

transportowa:

✗

transport bierny

✗

transport aktywny

✗

regulacja transportu

●

funkcja ochronna

●

funkcja energetyczna

✗

fotosynteza

✗

oddychanie

✗

przemiany energii

✗

praca:

–

mechaniczna

–

chemiczna

–

elektryczna

–

osmotyczna

●

funkcja elektryczna

✗

potencjał spoczynkowy

✗

potencjał czynnościowy

✗

impulsy nerwowe

●

funkcja przedziałowa

✗

rozkład stężeń

✗

konkurencyjne reakcje chemiczne

●

funkcja receptorowa

✗

transdukcja:

–

hormony

–

neurotransmitery

–

antygeny

Omówione funkcje błon stanowią przedmiot zainteresowania nauk o charakterze praktycznym. W
rolnictwie np. i nauce o żywieniu znajomość praw przenikania cząstek pożywienia, wody czy też
nawozów mineralnych przez błony mogłaby umożliwić udoskonalenie przepisów dietetycznych czy
też nawozowych. W zastosowaniach inżynierii genetycznej wykorzystywane są tzw. reaktory
membranowe, w których stosuje się syntetyczne błony o właściwościach zbliżonych do właściwości
błon biologicznych. W naukach medycznych procesy związane z zaburzeniami napięć
spoczynkowych i czynnościowych są teoretyczną podstawą neurologii, a różne inne zaburzenia w
strukturze i funkcjach błon stanowią istotę wielu chorób nazywanych chorobami membranowymi.

158. Omów ruchy cząsteczek w obrębie błony

Dyfuzja prosta - dotyczy cząsteczek o charakterze niepolarnym i małych cząstek polarnych, nie
posiadających ładunku elektrycznego. Zasadniczo, transportowane są gazy – tlen, azot, dwutlenek
węgla, oraz etanol i mocznik. Transport substancji zależy od różnicy stężeń oraz przepuszczalności
błony, na podstawie prawa Ficka:

Dyfuzja ułatwiona – polega na przenoszeniu cząsteczek z zewnątrz komórek do ich wnętrza za
pomocą przenośników – białek integralnych i nośnikowych. Najczęściej transportuje naładowane
cząsteczki wody. Zasadnicze różnice pomiędzy dyfuzją ułatwioną a prostą: znacznie większa
szybkość, specyficzność (gdyż przenoszone są pojedyncze cząsteczki lub odpowiednie jony),
charakteryzuje ją szybkośc maksymalna, można ją hamować.

Pompa sodowo-potasowa:
Składa   się   z   dwóch   rodzajów   podjednostek:   α   (112   kDa)   i   β   (35   kDa)   tworzących   w   błonie
komórkowej heterotetramer α-2β-2. Miejsce wiązania ATP znajduje się na podjednostce α. Na tej
podjednostce,   na   powierzchni   skierowanej   do   środowiska   zewnątrzkomórkowego,   znajdują   się
również   miejsca   wiązania   dla   steroidów   kardiotonicznych   (np.:   digitoksygenina),   które   hamują
aktywność pompy przez blokowanie defosforylacji.

Hydroliza   ATP   jest   siłą   napędową   tego
enzymu, potrzebną do pompowania jonów
sodu i potasu:
ATP-aza jest fosforylowana przez ATP w
obecności   jonów   sodu   i   magnezu.   Do
podjednostki α, która jest związana z ATP
wiązane są trzy jony sodu. Następnie ATP
ulega   hydrolizie,   a   zmiana   konformacji
białka   pozwala   na   przetransportowanie
jonów   sodu   na   zewnątrz   komórki,   gdzie
jony   zostają   uwolnione   z   kompleksu.
Następuje   tu   związanie   dwóch   jonów
potasu,   a   następnie   defosforylacja   -
wywołująca

ponowną

zmianę

konformacji, pozwalającą na przeniesienie
jonów potasu do wnętrza komórki. Tu
uwolnienie jonów następuje po
przyłączeniu cząsteczki ATP.

Fosforylacja zależna od Na+ i defosforylacja zależna od K

są krytycznymi reakcjami enzymu. Cykl

enzymatyczny trwa 10 ms. Pojedyncza ATP-aza kosztem hydrolizy jednej cząsteczki ATP
transportuje, przy maksymalnej prędkości 100 obrotów na s, w ciągu sekundy 300 jonów Na

i 200

jonów K

. Gradient sodowo-potasowy wytwarzany dzięki enzymatycznej aktywności Na

-ATP-

azy:

–

kontroluje objętość komórki;

–

jest niezbędny dla pobudzenia nerwów i mięśni;

–

jest siłą napędową transportu aktywnego cukrów oraz aminokwasów.

Działanie pompy wymaga:

–

stałego dopływu glukozy i tlenu

–

stałej resyntezy ATP

–

zachowania temperatury ok. 37°C

–

odprowadzania CO

–

odpowiedniego stężenia jonów Mg²+

–

odpowiedniego stężenia jonów Na

i K

Zatrzymanie pompy prowadzi do:

–

zmian składu płynu wewnątrzkomórkowego

–

zmian składu płynu zewnątrzkomórkowego, w którym stężenie jonów Na

zmniejsza się i

zwiększa stężenie jonów K

–

utraty przez komórki własnych właściwości

–

braku reakcji komórek na bodźce i do ich niepobudliwości.

Stężenie jonów potasowych jest 20-40 razy większe
wewnątrz komórki, niż na zewnątrz – w przypadku jonów
sodowych – odwrotnie.

Pompa zależna od jonów wapniowych:
Jest   ATPazą   o   masie   cząsteczkowej   100   kDa.
1 cząsteczka hydrolizowanego ATP transportuje dwa jony
wapniowe.   Do   jej   działania   wymagany   jest   też   kation
magnezowy. Pompa ta ma bardzo duże powinowactwo do
jonów   wapniowym,   co   pozwala   na   natychmiastowe
usuwanie   ich   z   cytozolu   do   retikulum
sarkoplazmatycznego.   Usunięte   jony   są   wyłapywane
następnie przez kalmodulinę i kalsekestrynę (silnie kwaśne

białko, wiążące 43 jony wapniowe). Wykazuje pewne analogie z pompą sodowo-potasową: 2 jony
wapnia wiążąc się z formą E1 uruchamiają fosforylację, która warunkuje powstanie formy E2 – z
kolei defosforylacja wymusza konformację formy E1. Miejsca wiązania jonów ulegają ewersji, a ich
powinowactwo po przejściu z formy E1 na E2 zmniejsza się 1000x

Pompa protonowa to białko, które
przenosi protony (jony wodorowe H

)

przez błonę komórkową mitochondrium
w procesie syntezy ATP.
Zwiększaniu   się   produkcji   kwasu
solnego   żołądkowego   przeciwdziałają
inhibitory pompy protonowej. Leki z tej
grupy hamują enzym  (ATPazę zależną
od   jonu   potasowego   i   wodorowego)
obecny   w   komórkach   okładzinowych
żołądka,   niezbędny   do   produkcji   i
uwalniania   kwasu   solnego.   Enzym   ten
nazywany   jest   pompą   protonową,   z
uwagi na fakt, że jego rolą jest transport
jonów H+ do światła żołądka. W efekcie

zmniejszają wydzielanie kwasu żołądkowego i podwyższają pH w żołądku.

Transport bez udziału ATP

Endocytoza   -   jeden   ze   sposobów   transportowania   większych   cząsteczek   (np.   cholesterolu)   do
wnętrza   komórki.   Cząsteczki   te   są   zbyt   duże,   żeby   mogły   być   transportowane   za   pomocą
przenośników   białkowych,   dlatego   przenikają   do   komórki   w   wyniku   tworzenia   się   wakuol.
Przedostają się do komórki wraz z fragmentami błony komórkowej. Przez endocytozę odbywa się
transport cieczy i cząsteczek. Endocytoza  dzieli się na pinocytozę,  fagocytozę,  potocytozę  oraz
transcytozę (transcytoza jest także zaliczana do egzocytoz).

Egzocytoza   -   inaczej   cytopempsja   -   proces   uwalniania   metabolitów   powstających   wewnątrz
komórki (na przykład hormonów, neurotransmiterów, enzymów), ale także i produktów ubocznych
metabolizmu   i   wydalin   do   przestrzeni   pozakomórkowej.   Proces   ten   zachodzi   na   drodze   fuzji
pęcherzyków   transportujących   metabolity   z   błoną   komórkową   od   wewnątrz,   co   skutkuje
wyrzuceniem ich zawartości do środowiska pozakomórkowego. Za przebieg tego procesu oraz za
wyznaczanie miejsc egzocytozy odpowiedzialne są kompleksy egzocystu. Procesem odwrotnym do
egzocytozy   jest   endocytoza   -   wchłanianie   substancji   z   zewnątrz   do   wnętrza   komórki,   poprzez
wypuklenia   błony   komórkowej,   dające   początek   pęcherzykom   transportującym   w   komórce.
Zamieniane są następnie w energię, potrzebną do podziału komórkowego.

159. Modele dyfuzji ułatwionej

W   dyfuzji   ułatwionej   ruch   cząsteczek
odbywa się tylko w kierunku zgodnym ze
spadkiem   gradientu   stężenia   (od
wyższego   do   niższego)   -   błona   jest
przepuszczalna   dla   przemieszczanej
substancji   przy   pomocy   przenośników
(po   lewej)   bądź   kanałów   (po   prawej).
Przenośniki   błony   dzielimy   na
przenośniki   antybiotykowe   oraz
przenośniki

białek

błonowych

nośnikowych.   Przenośnikami   jonów   są   takie   związki   jak   walinomycyna   (jonofor   pochodzenia
naturalnego,   który   selektywnie   kompleksuje   kation   potasu),   nonaktyna   (antybiotyk   jonoforowy
należący  do grupy naktyn),  eniatyna  (w  większych  ilościach mikotoksyna),  nigerycyna.  Kanały
dzielimy zaś na kanały antybiotykowe oraz kanały białek integralnych błony.

160. Omów współdziałanie systemów transportu podczas wytwarzania kwasu solnego
w żołądku

W   procesie   wytwarzania   kwasu   solnego   w   żołądku   mamy   do   czynienia   z   czterema   różnymi
systemami transportu.
Pierwszy  rodzaj  transportu to dyfuzja  prosta  dwutlenku węgla  (punkt 1 na rysunku)  z krwi do
komórek   wydzielniczych   żołądka,   która   zachodzi   zgodnie   z   gradientem   stężeń.   Przy   udziale
anhydrazy wodorowęglanowej dwutlenek węgla reaguje w komórce wydzielniczej żołądka z wodą
tworząc   anion   wodorowęglanowy   i   kation   wodorowy.   Powstały   anion   wodorowęglanowy   jest
wyprowadzany z komórki wydzielniczej  żołądka przez białko  tworzące  antyport  (HCO

,Cl

) ,

(punkt   2   na   rysunku)   które   równocześnie   wprowadza   do   komórki   wydzielniczej   żołądka   anion
chlorkowy – następuje zatem wymiana anionów w komórce żołądka. Rozkład ATP w komórkach
wydzielniczych żołądka indukuje pompę protonową zależną od ATP (punkt 3 na rysunku) , która
rozpoczyna   przerzucanie   kationów   wodorowych   z   wnętrza   komórki   wydzielniczej   do   wnętrza
żołądka.   Z   pompą   protonową   zależną   od   ATP   sprzężone   jest   integralne   błonowe   białko
transportujące Cl

–

, które przerzuca aniony chlorkowe z wnętrza komórki wydzielniczej żołądka do

wnętrza żołądka. We wnętrzu żołądka aniony chlorkowe łączą się z kationami wodorowymi tworząc
kwas solny.
Powyżej opisany proces został przedstawiony na rysunku:

161. Omów endocytozę na drodze pęcherzyków klatrynowych i kaweolinowych

Endocytoza polega na przenoszeniu cząsteczek z zewnątrz komórek do ich wnętrza i związana jest
ze zmianą kształtu błony komórkowej.
Transport za pomocą pęcherzyków  klatrynowych  jest możliwy dzięki obecności na zewnętrznej
stronie błony komórkowej receptorów wrażliwych na obecność cząsteczek substancji, z którymi
mogą   utworzyć   kompleks.   Gdy   cząsteczki   substancji   spowinowaconej   z   receptorem   zostaną
rozpoznane   przez   ten   receptor   i   utworzą   kompleks,   po  wewnętrznej   stronie   błony   komórkowej
gromadzą   się   cząsteczki   klatryny.   Cząsteczki   klatryny   łączą   się   ze   sobą   tworząc   strukturę
pęcherzykowatą i wpuklają błonę komórkową do środka komórki wraz ze znajdującymi się na jej
zewnętrznej   stronie   kompleksami   receptor–substancja   transportowana   –   powstaje   pęcherzyk
klatrynowy.  Białko pomocnicze – dyneina w momencie utworzenia pęcherzyka zaczyna zwężać
jego światło zaciskając się wokoło jego ujścia i ostatecznie separuje pęcherzyk klatrynowy od błony
komórkowej. Pęcherzyk klatrynowy wędruje do miejsca docelowego, gdzie zostaje rozpuszczony
i   uwalnia   cząsteczki   substancji,   którą   transportował.   Pęcherzyki   klatrynowe   transportują   prawie
wszystkie substancje ożywcze i niezbędne do utrzymania homeostazy.
Transport   za   pomocą   pęcherzyków   kaweolinowych   jest   możliwy   dzięki   obecności   w   błonie
dwuwarstwy lipidowej bogatej w cholesterol i sfingolipidy, w której zanurzone są receptory zdolne
do utworzenia kompleksu z odpowiednim białkiem. Po wewnętrznej stronie dwuwarstwy lipidowej
zlokalizowane   są   wzajemnie   ze   sobą   połączone   dimery   kaweoliny,   które   tworzą   mocną   sieć.
W   momencie   połączenia   receptorów   z   białkami   sieć   zaczyna   zaciskać   się   wokół   pęcherzyka
i zostaje on odseparowany od błony komórkowej. Białka są transportowane do miejsca docelowego.
Pęcherzyki kaweolinowe transportują białka osocza, np. albuminy do tkanek

162. Omów sposoby przetwarzania informacji przez sieci nerwowe

Na sieć nerwową składają nerwy obwodowe oraz komórki ośrodkowego ukłdu nerwowego. Liczba
komórek u dorosłego człowieka przekracza wartość 10

, zaś liczba połączeń pomiędzy tymi

komórkami – 10

. Zasadniczo, ich funkcja polega na analizie odbieranych bodźców zewnętrznych,

przechowywanie informacji w pamięci oraz ich kojarzenie i porównywanie, jak też sterowanie
czynnościami organizmu. Sposoby przetwarzania informacji poprzez komórki sieci zostały
przedstawione poniżej:

163. Omów mechanizmy pamięci

Pamięć to odtwarzanie impulsów dochodzących do ośrodkowego układu nerwowego po pewnym,
nieraz długim, czasie.
Podłożem   pamięci   krótkotrwałej   są   impulsy   elektryczne   krążące   po   obwodach   zamkniętych
składających się z komórek nerwowych. Impuls dochodzący z zewnątrz do pętli składającej się
z   neuronów   od   czasu   do   czasu   dochodzi   do   neuronu,   który   aktywowany   jest   dodatkowo
zewnętrznym impulsem. Pamięć krótkotrwała może być trwale usunięta poprzez: szok elektryczny,
silny  mechaniczny,   raptowne   impulsy   elektryczne,   przerwanie   dopływu   tlenu,   oziębienie   tkanki
nerwowej.
Informacje   z   pamięci   krótkotrwałej   są   przekazywane   do   pamięci   długotrwałej   i   mogą   być   tam
przechowywane  nawet dziesięciolecia.  Podłoże  pamięci  nie jest znane. Jedna z hipotez zakłada
utrwalenie   się   połączeń   miedzy   neuronami,   szczególnie   łatwo   przewodzącymi   impulsy.   Inna
hipoteza zakłada modyfikacje biosyntezy kwasów nukleinowych i białek przez impulsy elektryczne
pamięci krótkotrwałej.
Pamięć długotrwała nie zanika przy przejściowym zaburzeniu czynności elektrycznych mózgu.

164. Transmisja dźwięku z ucha środkowego
do wewnętrznego

Na   ucho   środkowe   składają   się   3   kosteczki
słuchowe – młoteczek, kowadełko i strzemiączko,
ucho   zewnętrzne   buduje   zaś   ślimak   z   kanałami
półkolistymi.   Strzemiączko   pod   wpływem
uderzeń młoteczka wprawia w ruch błonę okienka
owalnego. Wywołuje  to ruch cieczy w ślimaku.
Wtłaczanie   błony   okienka   owalnego   wywołuje
ruch   błony  okienka   okrągłego   w   kierunku   ucha

srodkowego. Zmieniające sie ciśnienie przenosi się na perylimfe schodów przedsionka, a stamtąd,
poprzez błonę przedsionkowa do endolimfy oraz – przez szparkę osklepka do schodów bębenka.
Ruch cieczy wprawia z kolei w ruch błonę podstawną, na której znajduje się narząd spiralny. W

narządzie spiralnym odbywa się wstępna analiza dźwięku oraz zamiana sygnału mechanicznego
(ruch   błony   podstawnej)   na   ciąg   impulsów   bioelektrycznych.   W   przypadku   narastającego
niedosłuchu,  możemy  mówić o otosklerozie – chorobie,  dotyczącej  struktur ucha środkowego i
wewnętrznego, które ulegają anatomicznej i czynnościowej degeneracji. Zmiany chorobowe w uchu
środkowym powodują upośledzenie ruchomości jednej z kosteczek słuchowych (strzemiączka), co
pogarsza   przewodzenie   dźwięków   do   ucha   wewnętrznego   i   objawia   się   niedosłuchem
przewodzeniowym.  Zmiany w uchu wewnętrznym  wpływają  na pogorszenie wydolności  układu
odbiorczego ucha, powodując niedosłuch odbiorczy i są przyczyną powstawania szumów usznych i
ewentualnych   zawrotów  głowy.   Często  oba   typy   niedosłuchu   współistnieją   -  mówimy   wtedy  o
niedosłuchu mieszanym.

165. Omów, na czym polega zmiana sygnału mechanicznego na elektryczny w
komórkach zmysłowych

166. Właściwości optyczne rodopsyny (+dodatkowo na w części na 169.)

Rodopsyna, inaczej purpura wzrokowa bądź czerwień wzrokowa,  to związek chemiczny znajdujący
się w siatkówce kręgowców, w tym też i człowieka. Znajduje się ona w pręcikach, składa się z
białka   –   opsyny   -   i   retyniny.   Rodopsyna   pod   wpływem   światła   (czyli   absorpcji   fotonu,   która
dodatkowo uwalnia później z błony fotoreceptora jony wapniowa, zmieniając elektryczny potencjał
komórki) rozdziela się na swoje dwa podstawowe składniki. Retynina zmienia swoją konformację
ze stanu 11-cis na 11-tran. W ten sposób rodopsyna rozpada się w następującym ciągu reakcyjnym:
rodopsyna > batorodopsyna > luminodopsyna > metadopsyna > metadopsyna II.
Batorodopsyna jest prekursorem dalszych postaci, powstałych już bez udziału światła – są to reakcje
chemiczne i reakcje cieplne. Metadopsyna II wywołuje specyficzną reakcję komórek pręcikowych
na światło (Pręciki są odpowiedzialne za widzenie w nocy, z uwagi na ich większą wrażliwość na
światło   od   czopków,   które   natomiast   odpowiadają   za   widzenie   w   dzień,   ostrość   widzenia   oraz
widzenie kolorów) – dodatkowo, pod wpływem witaminy A, metadopsyna II przechodzi spowrotem
do retyniny i opsyny, z tą różnicą, iż retynina powraca do formy 11-cis. Oba składniki łączą się na
powrót w cząsteczkę rodopsyny, która na nowo jest gotowa do rozpadu. Ten specyficzny przebieg
zmian, polegający na zamianie bodźca świetlnego w elektryczny, zachodzący w komórce nazywa
się cyklem widzenia.

167. Odpowiedź komórek zwojowych na pobudzenie światłem

168. Scharakteryzuj współdziałanie systemów transportu jonów podczas pobudzenia
fotoreceptora

170. Metody otrzymywania dwuwarstw lipidowych

Zasadniczą częścią struktury błon bilogicznych jest podwójna warstwa, złożona z podwójnej
warstwy lipidowej, których cząsteczki są zorientowane prostopadle do powierzchni błony –
hydrofilowe końce cząsteczek mają kontakt z fazami wodnymi po obu stronach błony, podczas gdy
wnętrze błony jest wypełnione hydrofobowymi końcówkami cząsteczek.
Metody otrzymywania bimolekularnych błon lipidowych:

A - otrzymywanie błony o powierzchni sferycznej – na końcu cienkiej igły,

połączonej ze strzykawką, umieszcza się krople roztworu lipidu w niepolarnym

rozpuszczalniku, a następnie przez powolne wyciskanie roztworu wodnego ze

strzykawki uzyskuje się błonę.

B – otrzymywanie błon niesymetrycznych, złożonych z 2 różnych lipidów – do

bazy wodnej zanurza się przegrodę z otworem – na ściankach przegrody

odkładają się 2 błony powierzchniowe, zlepiając się ze sobą na wyżej

wymienionym otworem.

C – na otwór z środkowej ściance pojemnika, wypełniony roztworem wodnym

elektrolitu nanosi się niewielką ilość lipidu w rozpuszczalniku niepolarnym.

Otrzymaną w ten sposób błonę, początkowo o dużej grubości, obserwuje się w

świetle odbitym – dopóki grubość błony jest porównywalna z długością fali

światła widzialnego, widoczne są na całej jej powierzchni barwy interferencyjne.

Obszar, w którym błona jest bimolekularna odbija znacznie mniej światła, przez

co jest widoczny jako czarna plama w otoczeniu jasnej, barwnej błony (stąd określenie - „czarna

błona lipidowa”)