Vnitřní prostředí organismu. Procento vody v organismu

Transkript

1 Vnitřní prostředí organismu Procento vody v organismu 2

2 Vnitřní prostředí organismu Obsah vody v různých tkáních % VODY KREV 83% SVALY 76% KŮŽE 72% KOSTI 22% TUKY 10% ZUBNÍ SKLOVINA 2% 3

3 Vnitřní prostředí organismu Distribuční prostory Celková tělesná voda - 60% hmotnosti těla Extracelulární tekutina 20% hmotnosti těla Intracelulární tekutina 40% hmotnosti těla Intersticiální tekutina 15% hmotnosti těla Plazma 5% hmotnosti těla 4

4 Voda a její vlastnosti kovalenční sloučenina vodíku a kyslíku, úhel 105 polární charakter v důsledku rozdílné elektronegativity 5

5 Voda a její vlastnosti voda má větší hustotu než led => led plave na vodě vysoké molární výparné teplo => termoregulace, tlumení výkyvů teploty akumulace tepla a jeho uvolnění 6

6 Iontové složení tělesných tekutin Ca 2+ Mg 2+ SO 4 2-, HPO 4 2-, laktát, ketokyseliny 7

7 Difuze a osmóza DIFUZE o molekuly se pohybují po spádu svého koncentračního gradientu o mezi dvěma roztoky není umístěna žádná membrána OSMÓZA o molekuly se pohybují po spádu svého koncentračního gradientu o mezi dvěma roztoky je umístěna polopropustná membrána, kterou prochází jen molekuly vody 8

8 Difuze a osmóza OSMOTICKÝ TLAK o tlak vyvinutý na koncentrovanější roztok, aby byl kompenzován tok vody přes membránu π = c. R. T o roztoky izotonické, hypotonické, hypertonické o osmolalita plazmy mmol/kg vody o teoretický výpočet => osmolalita = 2.(Na + + K + ) + 5 o o membránou lidských buněk volně prochází voda a molekuly plynů (O 2, N 2, CO 2, NH 3, NO, N 2 O), nízkomolekulární nepolární látky (steroidy, uhlovodíky) a některé polární látky (močovina, ethanol) nepropustná pro elektricky nabité ionty (Na +, K +, HCO 3- aj.) a velké polární molekuly (sacharidy apod.) 9

9 Struktura membrány membrána odděluje buňku od okolí rozděluje buněčné kompartmenty membrána je lipidová dvojvrstva (4-13nm) funkce membrány o komunikace mezi buňkami o transport proteinů o skladování různých látek a jejich následné vylučování 10

10 Transport látek v membráně selektivní transport látek přes membránu regulace buněčného objemu udržování optimální hladiny iontů a ph vylučování toxických látek z buňky tvorba iontového gradientu => základ excitability o pasivní přenos - nevyžaduje energii - difuze ve směru koncentračního spádu o aktivní přenos - využívá energii ATP - může transportovat proti koncentr. spádu - jednosměrný s vysokou specifitou ATP o sekundární aktivní přenos - nevyžaduje nutně energii -využívá gradient vytvořený aktivním transportem 11

11 Pasivní transport koncentrační a elektrochemický GRADIENT 1) prostá difuze- malé molekuly, bez náboje, rozpustné v lipidech ( O 2, N 2, CO 2 ) 2) usnadněná difuze proteinovým kanálem 3) usnadněná difuze proteinovým transportérem 12

12 Typ transportu 1) Uniport - látka je transportována přes membránu individuálně (např. glukosa) 2) Symport - dvě různé látky transportovány najednou jedním směrem (např. Na + a glukosa) 3) Antiport - dvě látky přestupují v opačném směru (např. Cl - a HCO 3- ) 13

13 Aktivní transport = pumpy ATP ADP + P i vyžaduje dodání energie energie získávána většinou hydrolýzou ATP někdy se nazývá ATPasový systém 14

14 Pasivní transport - příklady Sodíkový kanál umožňuje rychlý průnik sodíkových iontů do buňky je úzký a propouští jen hydratované sodíkové ionty pro draslíkové ionty a další elektrolyty je nepropustný vstup je kontrolován negativně nabitými skupinami je důležitou funkční jednotkou nervových tkání, umožňuje neuronům převzetí signálu a jeho propagaci existují toxiny schopné sodíkový kanál selektivně uzavřít tetrodotoxin- smrticí jed čtverzubců rodu Takifugu saxitoxin- produkován mořskými obrněnkami a modrozelenou řasou 15

15 Pasivní transport - příklady Vápníkový kanál umožňuje průchod vápníku přes membránu je řízen buď napětím na membráně nebo ligandem existují různé typy L, N, P/Q, T L-typ -> kosterní a srdeční svaly, hladké svaly cév je citlivý na inhibitory = blokátoryca 2+ kanálu -> nifedipin, verapamil blokací kanálu se sníží průchod Ca 2+ iontů -> snížení krevního tlaku nifedipin verapamil 16

16 Aktivní transport - příklady Sodíko-draslíková pumpa = Na + -K + ATPasa složena ze 4 podjednotek(α,α,β,β) čerpá sodík z cytosolu a draslík do buňky proti konc. spádu, cyklus trvá 10 ms asymetrický přenos 3 Na+ za 2 K+ každý cyklus vyžaduje hydrolýzu 1 ATP trvale udržuje gradient hlavních iontů vnitřního prostředí vzniklý gradient je hnací silou mnoha transportních mechanismů 17

17 Aktivní transport - příklady Sodíko-draslíková pumpa - blokátory je citlivá na kardiotonické steroidy náprstníku a strofantu digoxin strofantin ouabain použití při terapii srdečních chorob částečnou inhibicí pumpy zpomalí dosažení gradientu nutného pro zahájení kontrakce, prodloužení z několika ms až na sekundu srdce nemůže reagovat na patologické impulsy ke kontrakci a dochází k vyloučení extrasystol 18

18 Aktivní transport - příklady Vápníková pumpa = Ca 2+ ATPasa nízká koncentrace Ca 2+ v cytoplazmě vápník je soustředěn v kompartmentech(sarkoplazmatické retikulum ve svalových buňkách) pumpa čerpá vápník jednak z buňky do ECT a rovněž z cytosolu do kompartmentů sarkoplazmatického retikula uvnitř retikula je vápník vázán na bílkovinu kalsekvestrin(1b:40ca 2+ ) na 1 hydrolyzovanou molekulu ATP se přenesou 2 ionty Ca pump na 1µm 2 retikula cytoplazma má 10-5 mol/l Ca 2+ retikulum má 10-2 mol/l Ca 2+ 19

19 Aktivní transport - příklady Protonová pumpa = H + -K + ATPasa v parietálních buňkách žaludeční sliznice přenáší vodíkový iont výměnou za iont draslíku inhibitory: omeprazol 20

20 Nexus gap junction spojení sousedních buněk stejného typu umožňuje přechod metabolitů, iontů, živin a signálních molekul mezi buňkami bez kontaktu s ECT spojů na 1µm 2 povrchu b. za normálního stavu otevřeny některé stavy (např. zvýšení Ca 2+ nebo H + časté při poškození buňky) vyvolají uzavření rotačním pohybem izolace zdravých buněk od poškozených 21

21 Aquaporiny transport vody membránou objeveny v roce 1992, američan Peter Agre Nobelova cena za chemii mnohem rychlejší průchod vody membránou než prostou difuzí zvyšují permeabilitu membrány pro vodu 22

22 Vezikulární transport Endocytóza proces absorbcemateriálu buňkou z vnějšího prostředí prostřednictvím membránového váčku podle velikosti pohlcovaného materiálu se dělí na fagocytózu, pinocytózu a receptorem aktivovanou endocytózu 23

23 Vezikulární transport Exocytóza proces uvolňování (sekrece) materiálu buňkou do svého okolí dochází ke splynutí transportního váčku (vezikulu) s povrchem membrány váček vzniká odškrcenímmembrány endoplazmatického retikula nebo z Golgiho aparátu, ve kterých většina sekretovaných látek vzniká načasování, místo vzniku a směr pohybu váčku stejně jako místo jeho fúze jsou striktně a složitě řízené procesy slouží k vylučování nepotřebných látek nebo látek užitečných v okolí buňky (hormony), vystavení bílkovin a receptorů v membráně, zvětšení povrchu 24

24 Transportní antibiotika jednoduché peptidy pronikající do mikroorganismu, kde znemožňují dosažení koncentračního gradientu Valinomycin sférický peptid z 12 aminokyselin s hydrofilní dutinkou proniká do lipofilní struktury membrány přenáší dehydratovaný iont K + po koncentračním spádu Gramicidin β-helixový peptid z 15 aminokyselin spojením 2 molekul vznikne mokrý kanál průchozí pro většinu iontů, ruší gradient 25