36. Какой вид имеет дифференциальное уравнение, описывающее простейшие представления Бернштейна?

Равновесный потенциал находим из условий равенства электрохимических потенциалов  проникающего иона внутри и снаружи, т.е по двум сторонам мембраны         Величина  называется мембранным потенциалом. Мы будем называть безразмерным мембранным потенциалом величину:     Теперь уравнение равновесного потенциала (уравнение Нернста) может быть записано в довольно простом виде: В 1902 году Бернштейн выдвинул гипотезу, согласно которой потенциал покоя обусловлен тем, что цитоплазматическая мембрана проницаема для ионов калия (+) и на ней создается потенциал, описываемый уравнением Нернста. Опыты проводились на кальмарах и каракатицах, их длинные тяжи  - это толстые аксоны, на которых удобно измерить как мембранный потенциал, так и концентрацию внутриклеточного раствора. Это предположение было подтверждено многими исследователями.  Калиевая теория потенциала покоя до конца несовершенна и не объясняет все факты. 37. Изменение энтропии в открытых системах. Постулат Пригожина

Живые сис-ы являются открытыми, изменение энтропии будет складываться из продукции энтропии внутри организма за счет биохим процессов. dS=dis+des dis-продукция энтропии внутри системы des-обмен энтропии с окруж. ср. Скорость изменения энтропии в орг-ме = алгебраической сумме производства энтропии внутри организма и скорости поступления энтропии из внеш ср в орг-м. Скорость изменения энтр в орг-е: dS/dt=dis/dt+des/dt dS/dt dis/dt-скорость энтр внутри орг-а des/dt-скорость обмена энтр м/у организмом и окр ср. II начало термод-и носит статистич (вероятност) хар-р, повышение энтропии в необратимых прцессах будет отражаться вероят., этот з соблюдается для макроскопической сис-мы, где имеется большое кол-о компонентов В первые доказано Больцманом s=k*lnW т. е. следующая связь м/у энтропией и термодинамич. вероятностью сис-ы k-постоянная Больцмана (1,38*10-23 Дж/моль) lnW-термодн. Вероятность - число всех перегруппировок компонентов внутри сис-ы. Проанализируем ур. II начала терм-и для откр сис-м: des/dt>0 –показывает увеличение энтр в рез-те того, что в орг-м поступает поток вещ-ва и Е; des<0-показывает отток энтр из орг-ма превышает приток; dis/dt>0-считается всегда “+”, т. к. в орг-ме постоянно протекают биофиз и биохим процессы. При условии, что dis/dt>0 возможны след случаи: dS/dt>0, если des/dt>0 или des/dt<0, но при этом dis/dt>des/dt, скорость производства энтр внутри орг-ма будет превышать скорость обмена энтр с окр ср; dS/dt<0, если des/dt<0, т. е. скорость обмена энтр орг-а с окр ср будет превышать скорость производства энтр внутри самой сис-ы, т. е. des/dt>, чем dis/dt; dS/dt=0 это соотношение будет иметь место, если des/dt<0, т. е. скорость обмена энтр с окр ср будет равна скорости производства энтр за счет протекания внутр. биофиз и биохим процессов. последний случай свидетельствует о установлении внутри сис-ы стационарного режима S»const. Такой анализ применителен к жив сис-е показывает, что биол процессы могут сопрвождаться самопроизвольным уменьшением энтр, что позволяет объяснить кажущиеся противоречия м/у II началом термо-и и жив сис-й. Свободная Е не может возрастать лишь в изолированных сис-х. Жив орг-ы как откр сис-ы в процессе автотроф и гетеротроф питания не получают свободной Е из окр ср. II начало термод-и применительно к жив сис-м надо рассматривать с учетом их вз с окр ср, с этой точки зрения < энтр и повыш своб Е  фотосинтезирующих орг-впроисходит благодаря уменьшению своб Е и увеличению энтр в сис-е более высокого порядка. Общ баланс энтр автотрофных соответствует II началу термод-и. Уменьшение Е в разных частях кл, где происходит билхим синтез , происходит за счет увеличения энтр в реакциях десимиляции и общ баланс энтр повышается. В значительной мере процессы обмена в жив орг-ме зависят от скорости биохим превращений. Общ теория роста и развития орг-а была сформулирована Пригожиным, в процессе роста и развития органов происходит уменьшение скорости продуцирования энтр отнесенной еденице массы объекта dS=dis+des<0. Пригожин на основе изучения откр сис-м  сформулировал основное св-во  стац состояния. В стац состоянии при фиксированных внешних параметрах скорость продукции энтр в откр сис-е обусловленная протеканием необратимых процессов постоянна во времени и min по величине dis/dt®min. Согласно ей, стац состояние харак-я min рассеив Е. Эти условия являются справедливыми для сис-м в кот будут выполняться линейные соотношения м/у причинами скорости и движущих сил процессов. Жив орг-ы поставлены в более выгодных условия. Поддержание гомеостаза требует min затрат Е.   

38.  Фоторецепция. Строение зрительной клетки. Процесс фоторецепции происходит в сетчатке глаза. Основными элементами сетчатки являются фоторецепторы — палочки и колбочки, а также соединенные с ними биполярные (первые нейроны зрительной системы) и ганглиозные клетки (вторые нейроны), дающие волокна зрительного нерва. Фотохимические реакции в рецепторе приводят к возбуждению биполярных, а затем ганглиозных клеток, от которых нервные импульсы направляются в головной мозг. Фоторецепторы — это высокоспециализированные клетки, преобразующие световые раздражения в нервное возбуждение. Фоторецепция начинается в наружных сегментах, где на дисках расположены молекулы зрительного пигмента (в палочках — родопсин, в колбочках — иодопсин). Трансформация энергии света в фоторецепторный сигнал у позвоночных происходит в палочках и колбочках. Палочки способны генерировать сигнал в ответ на 1 квант света. Они состоят из дисков, разделенных мембранами толщиной 15-16нм. Мембрана образована фосфолипидным бислоем со встроенным родопсином. Палочки обеспечивают сумеречное зрение! Родопсин- хромопротеин (М=40 000), гидрофобный фрагмент которого находится внутри рецепторной мембраны, а гидрофильный компонент (12 000)- снаружи. Хроматофор родопсина тоже ретиналь- половина молекулы b- каротина. При освещении родопсин обесцвечивается и максимум сдвигается с 500нм в коротковолновую область, в отличие от бактериородопсина. В наружном сегменте много ненасыщенных жирных кислот, поэтому необходима защита от перекисного окисления с помощью a- токоферола. Его недостаток приводит к образованию перекисей. При освещении родопсин переходит в изородопсин и далее наблюдается обратное восстановление за счет биохимических реакций.

В фоторецепторной клетке на один поглощенный родопсином hn в плазматической мембране блокируется 100- 300 Na+- каналов. Одновременно внутриклеточно выделяется медиатор в цитоплазме наружного сегмента вследствие чего блокируются Na+- каналы. Предполагается, что существуют посредники (например Са2+ и циклические нуклеотиды), которые при освещении выбрасываются изнутри фоторецепторных дисков, блокируют Na+- каналы а затем активно "закачиваются" внутрь. По другой гипотезе нуклеотид цГМФ в темноте поддерживает Na+- каналы открытыми, а при освещении их закрывает. Возможный медиатор- фосфоинозитол. Палочки и колбочки различаются по своим функциям. Палочки обладают более высокой чувствительностью, чем колбочки, и являются органами сумеречного зрения. Они воспринимают черно-белое (бесцветное) изображение. Колбочки представляют собой органы дневного зрения. Они обеспечивают цветное зрение. Существуют 3 вида колбочек у человека: воспринимающие преимущественно красный, зеленый и сине-фиолетовый цвет. Разная их цветовая чувствительность определяется различиями в зрительном пигменте. Комбинации возбуждений этих приемников разных цветов дают ощущения всей гаммы цветовых оттенков. Равномерное возбуждение всех 3 видов колбочек вызывает ощущение белого цвета.