Естественные науки
Что такое разность электрических потенциалов? Как этопо влияет на процессы, происходящие в живой клетке?
А в особенности на пропускающую способность мембраны клетки? Только очень доступно (10 класс) . Заранее спасибо.
РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ электрическая (для потенциального электрического поля то же, что напряжение электрическое) между двумя точками пространства (цепи) ; равна работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую. В СИ измеряется в вольтах.
Ключевые процессы, определяющие разницу между живой и неживой природой, происходят на клеточном уровне. Решающую роль в трансформации и переносе энергии внутри живой клетки играет движение электронов. Но энергия не зарождается внутри самих клеток: она поступает извне. Специальные молекулярные механизмы лишь замедляют ее движение в десятки тысяч раз, позволяя другим молекулам использовать эту энергию при выполнении полезной для клетки работы. Нерастраченная энергия уходит во внешнюю среду в виде тепла.
Неспособные к фотосинтезу клетки (нпр. человека) получают энергию из пищи, которой служит или биомасса растений, созданная в результате фотосинтеза, или биомасса других живых существ, питающихся растениями, или останки любых живых организмов.
Питательные вещества (белки, жиры и углеводы) преобразуются животной клеткой в узкий набор низкомолекулярных соединений – органических кислот, построенных из атомов углерода, которые с помощью молекулярных механизмов окисляются до СО2 и воды. При этом освобождается энергия, она аккумулируется в форме электрохимической разности потенциалов на мембранах и используется для синтеза АТФ или прямо для совершения определенных видов работы.
У аэробных организмов окисление углеродных атомов органических кислот до СО2 и воды протекает с помощью кислорода и называется внутриклеточным дыханием, оно происходит в специализированных частицах – митохондриях. Трансформация энергии окисления осуществляется ферментами, расположенными в строгом порядке во внутренних мембранах митохондрий. Эти ферменты составляют дыхательную цепь и работают как генераторы, создавая разность электрохимических потенциалов на мембране, за счет которой синтезируется АТФ, так же, как это происходит при фотосинтезе.
Механизм создания АТФ оставался загадкой, пока не обнаружилось, что процесс по сути своей является электрическим. В обоих случаях: и для дыхательной цепи (набора белков, которые осуществляют окисление субстратов кислородом) и для аналогичного фотосинтетического каскада, - генерируется ток протонов через мембрану, в которую погружены белки. Токи обеспечивают энергией синтез АТФ, а также служат источником энергии для некоторых видов работы. В современной биоэнергетике принято считать АТФ и протонный ток (точнее, протонный потенциал) альтернативными и взаимно конвертируемыми энергетическими валютами. Некоторые функции оплачиваются одной валютой, другие – второй. К середине XX в. биохимики точно знали, что в бактериях и митохондриях электроны переходят от восстанавливаемых субстратов к кислороду через каскад электронных переносчиков, называемых дыхательной цепочкой. Загадка была в том, каким способом сопряжены перенос электрона и синтез АТФ. Сопряжение оказалось в принципе не химическим, а электрическим. Цепь переноса электрона оказалась не просто связана с мембраной, но вплетена в нее таким образом, что при движении электрона от субстрата к кислороду протоны перемещаются с внутренней поверхности наружу. Мембрана образует замкнутый пузырек, который плохо пропускает протоны, поэтому в результате «выкачивания» протонов генерируется разность потенциалов через мембрану: электрическая отрицательность внутри. Одновременно увеличивается рН: защелачивается среда внутри пузырька. Протоны снаружи оказываются под гораздо более высоким электрохимическим потенциалом, чем внутри, как бы под «давлением» со стороны и электрического потенциала и градиента рН, которые толкают протоны обратно через мембрану внутрь пузырька. Живая клетка использует энергию таких протонов для совершения разных видов работы.
Подробно процессы в живой клетке описаны в ссылке – здесь мало места, а вопрос – большой и интересный. Там все доступно и с картинками
Ключевые процессы, определяющие разницу между живой и неживой природой, происходят на клеточном уровне. Решающую роль в трансформации и переносе энергии внутри живой клетки играет движение электронов. Но энергия не зарождается внутри самих клеток: она поступает извне. Специальные молекулярные механизмы лишь замедляют ее движение в десятки тысяч раз, позволяя другим молекулам использовать эту энергию при выполнении полезной для клетки работы. Нерастраченная энергия уходит во внешнюю среду в виде тепла.
Неспособные к фотосинтезу клетки (нпр. человека) получают энергию из пищи, которой служит или биомасса растений, созданная в результате фотосинтеза, или биомасса других живых существ, питающихся растениями, или останки любых живых организмов.
Питательные вещества (белки, жиры и углеводы) преобразуются животной клеткой в узкий набор низкомолекулярных соединений – органических кислот, построенных из атомов углерода, которые с помощью молекулярных механизмов окисляются до СО2 и воды. При этом освобождается энергия, она аккумулируется в форме электрохимической разности потенциалов на мембранах и используется для синтеза АТФ или прямо для совершения определенных видов работы.
У аэробных организмов окисление углеродных атомов органических кислот до СО2 и воды протекает с помощью кислорода и называется внутриклеточным дыханием, оно происходит в специализированных частицах – митохондриях. Трансформация энергии окисления осуществляется ферментами, расположенными в строгом порядке во внутренних мембранах митохондрий. Эти ферменты составляют дыхательную цепь и работают как генераторы, создавая разность электрохимических потенциалов на мембране, за счет которой синтезируется АТФ, так же, как это происходит при фотосинтезе.
Механизм создания АТФ оставался загадкой, пока не обнаружилось, что процесс по сути своей является электрическим. В обоих случаях: и для дыхательной цепи (набора белков, которые осуществляют окисление субстратов кислородом) и для аналогичного фотосинтетического каскада, - генерируется ток протонов через мембрану, в которую погружены белки. Токи обеспечивают энергией синтез АТФ, а также служат источником энергии для некоторых видов работы. В современной биоэнергетике принято считать АТФ и протонный ток (точнее, протонный потенциал) альтернативными и взаимно конвертируемыми энергетическими валютами. Некоторые функции оплачиваются одной валютой, другие – второй. К середине XX в. биохимики точно знали, что в бактериях и митохондриях электроны переходят от восстанавливаемых субстратов к кислороду через каскад электронных переносчиков, называемых дыхательной цепочкой. Загадка была в том, каким способом сопряжены перенос электрона и синтез АТФ. Сопряжение оказалось в принципе не химическим, а электрическим. Цепь переноса электрона оказалась не просто связана с мембраной, но вплетена в нее таким образом, что при движении электрона от субстрата к кислороду протоны перемещаются с внутренней поверхности наружу. Мембрана образует замкнутый пузырек, который плохо пропускает протоны, поэтому в результате «выкачивания» протонов генерируется разность потенциалов через мембрану: электрическая отрицательность внутри. Одновременно увеличивается рН: защелачивается среда внутри пузырька. Протоны снаружи оказываются под гораздо более высоким электрохимическим потенциалом, чем внутри, как бы под «давлением» со стороны и электрического потенциала и градиента рН, которые толкают протоны обратно через мембрану внутрь пузырька. Живая клетка использует энергию таких протонов для совершения разных видов работы.
Подробно процессы в живой клетке описаны в ссылке – здесь мало места, а вопрос – большой и интересный. Там все доступно и с картинками
Юрий Шошев
А второй вопрос?)
Похожие вопросы
- Физика.Электрический потенциал.Помогите!!!!
- Что такое электрический потенциал, простыми словами.
- Вирусы это всё-таки живые существа, или некие химические полимеры которые внедряют свой код в живые клетки?
- Что такое ион? И как он влияет на процессы в электричестве? Что такое ион? И как он влияет на процессы в электричестве?
- Как процессы происходят в толстом кишечнике?
- Влияет ли гравитация на скорость деления клеток?
- Я одного не понимаю, какая сила объединяет не живые молекулы в живую клетку?
- А можно искусственно сделать живую клетку из неживого вещества?
- Учёные не могут создать живую клетку из неживой материи. Как же появилась ЖИЗНЬ ?
- В результате каких процессов происходит инактивация витаминов в организме человека?