84. Потенциал Нернста, мембранный диффузионный потенциал.

величину φNi называют потенциалом Нернста – это разность электрических потенциалов, необходимых для того, чтобы поддерживалось в равновесии асимметричное распределение данного иона относительно мембраны.

Мембранный диффузионный потенциал

Через биологические мембраны, в частности через плазмалемму растительных клеток, проходят потоки различных минеральных элементов. Потоки, идущие внутрь, несут в растущую клетку питательные элементы, а некоторые вещества выводятся из клетки.

Пассивные потоки ионов, которые обусловлены градиентом электрохимического потенциала, сами порождают разность электрических потенциалов между двумя сторонами мембраны.

Эту разность электрических потенциалов называют диффузионным потенциалом и ее можно определить, рассматривая вклады всех ионных потоков с учетом условия электронейтральности.

Для многих растительных клеток общий пассивный поток ионов складывается главным образом из перемещения K+, Na+ и Clˉ. Реальным оправданием того, что можно ограничиться рассмотрением только K+, Na+ и Clˉ, служит следующее обстоятельство.

Диффузионные потенциалы, рассчитанные на основании пассивных потоков этих трех ионов через биологические мембраны, часто очень хорошо согласуются с измеряемой разностью электрических потенциалов.

Используя коэффициенты проницаемости и подставляя суммарный поток для каждого из трех упомянутых ионов, Д. Гольдман получил уравнение Гольдмана икоторое позволяет определить диффузионный потенциал на мембране.

85. Потенциал Доннана, моделирование процессов минерального обмена. Строение эпидермиса корня в связи с его поглощающей функцией.

Потенциал Доннана – это разность электрических потенциалов в биологических системах, связанная с наличием иммобилизованных (фиксированных) зарядов. Потенциал Доннана возникает в растениях на клеточной оболочке и мембранах.

Пектин и другие соединения, встречающиеся в клеточной оболочке, содержат большое число фиксированных карбоксильных групп (–СООН), от которых отщепляются ионы водорода, что сообщает оболочке суммарный отрицательный заряд. Эти заряды электростатически притягивают к клеточной оболочке катионы, например Ca2+.

Притяжение к оболочке положительно заряженных частиц увеличивает локальную концентрацию растворенных веществ вблизи плазмалеммы растительных клеток.

Транспорт через плазматическую мембрану эпидермальных клеток корня является началом пути ионов до места их назначения в растении.

Эпидермальные клетки представлены (примерно 1:1)

трихобластами (образующими корневые волоски) и атрихобластами (необразующими корневые волоски)

Все эпидермальные клетки корня участвуют в поглощении минеральных элементов из почвы, но наиболее активны зона роста растяжением (ЗРР) и кончики корневых волосков (КВ). В этих клетках измерена наибольшая плотность ионных токов (до 5-10 раз выше, чем в зрелых клетках).

Плотность ионных токов определяется количеством активных транспортных систем на единицу площади поверхности мембраны.

Она регулируется:

- размерами клетки (в крупных клетках, вероятно, происходит «разбавление» мембранных белков)

- присутствием минеральных элементов (их больше в новых, еще неистощенных участках почвы, куда первыми проникают кончики КВ и клетки ЗРР)

- синтезом регуляторов (эндо: малые G-белки, фасилитаторы, кальций; экзо: АФК)

- уровнем экспрессии транпортынх белков (недостаток элементов – стресс)