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

x

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

węglowodorowa (-CH

x

). 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

o

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

0

„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

1

„clusters”-pojedyncze dipole

. W tym samym czasie

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

1

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

+

/K

+

-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

2

–

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

-

3

,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

10

, zaś liczba połączeń pomiędzy tymi

komórkami – 10

13

. 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”)