Kafli 5 - Svör við æfingum

Svör við æfingum

5.1 Íhlutir og bygging

A

D

A

B

Vökvakenndur eiginleiki frumuhimnunnar veitir frumunni meiri sveigjanleika en ef himnan væri stíf. Hann leyfir einnig hreyfingu himnuíhluta, sem er nauðsynlegt fyrir sumar tegundir flutnings yfir himnuna.

Vatnsfælnu, óskautuðu svæðin verða að raðast saman til að byggingin hafi lágmarks stöðuorku og þar af leiðandi meiri stöðugleika. Fitusýruhalar fosfólípíðanna geta ekki blandast vatni, en fosfat-„haus“ sameindarinnar getur það. Þess vegna snýr hausinn að vatni og halinn að öðrum lípíðum.

Úthimnuprótín geta bundist öðrum sameindum í utanfrumurýminu. Hins vegar geta þau ekki sent boð beint inn í frumuna þar sem þau hafa ekki himnufar (svæði sem fer í gegnum frumuhimnuna inn í frumuna). Þau verða að tengjast gegnhimnuprótínum til að koma boðunum áfram inn í frumuna.

5.2 Óvirkur flutningur

Mynd 5.12 Nei, hún hlýtur að hafa verið undirtónísk þar sem undirtónísk lausn myndi valda því að vatn færi inn í frumurnar og fengi þær þannig til að springa.

C

C

A

D

Þungar sameindir hreyfast hægar en léttari. Það þarf meiri orku í miðlinum til að hreyfa þær. Aukið eða minnkað hitastig eykur eða minnkar orkuna í miðlinum og hefur þannig áhrif á hreyfingu sameinda. Því þéttari sem lausn er, því erfiðara er fyrir sameindir að hreyfast í gegnum hana, sem veldur því að flæði hægir á sér vegna núnings. Lifandi frumur þurfa stöðugt framboð af næringarefnum og stöðuga losun úrgangsefna. Ef vegalengdin sem þessi efni þurfa að fara er of löng getur flæði ekki flutt næringarefni og úrgangsefni á skilvirkan hátt til að viðhalda lífi.

Vatn hreyfist í gegnum himnu með osmósu vegna þess að það er styrkfallandi uppleystra efna og leysis yfir himnuna. Uppleysta efnið getur ekki hreyfst á skilvirkan hátt til að jafna styrkinn beggja vegna himnunnar, þannig að vatn hreyfist til að ná þessu jafnvægi.

Gjöf ísótónískra lausna tryggir að engin röskun verði á osmósujafnvægi og ekkert vatn sé tekið úr vefjum eða bætt við þá úr blóðinu.

Lækkun hitastigs mun minnka hreyfiorkuna í kerfinu. Lægra hitastig þýðir minni orku í sameindunum, þannig að þær munu hreyfast hægar. Lækkun hitastigs minnkar einnig hreyfiorku sameindanna í frumuhimnunni og þjappar þeim saman. Þetta eykur þéttleika frumuhimnunnar, sem hægir á flæði inn í frumuna.

Án virkra kalíumganga munu kalíumjónirnar sem dælt er inn í frumuna safnast fyrir. Þetta eykur osmólarítet inni í frumunni og skapar hýpótóníska lausn. Þar sem frumuhimnan er enn valgegndræp fyrir vatni vegna vatnsganganna mun vatn flæða inn í frumuna. Ef kalíumstyrkurinn er nógu hár mun að lokum nægilegt vatn flæða inn í frumuna til að valda frumurofi.

5.3 Virkar flutningar

Mynd 5.17 Frumurnar hafa yfirleitt háan styrk kalíums í umfryminu og eru umluktar háum styrk natríums. Inndæling kalíums eyðir þessum rafefnastigli. Í hjartavöðva er natríum/kalíum-spennan ábyrg fyrir því að senda boðið sem veldur því að vöðvinn dregst saman. Þegar þessi spenna er horfin er ekki hægt að senda boðið og hjartað hættir að slá. Kalíumsprautur eru einnig notaðar til að stöðva hjartslátt í skurðaðgerðum.

Mynd 5.20 Lækkun á sýrustigi (pH) þýðir aukningu á jákvætt hlöðnum H⁺ jónum og aukningu á rafstiglinum yfir himnuna. Flutningur amínósýra inn í frumuna mun aukast.

D

C

D

Fruman nýtir orku úr ATP sem framleitt er með eigin efnaskiptum til að knýja virk flutningsferli, svo sem virkni dæla.

Natríum-kalíum dælan þvingar út þrjár (jákvæðar) Na⁺ jónir fyrir hverjar tvær (jákvæðar) K⁺ jónir sem hún dælir inn, þannig tapar fruman jákvæðri hleðslu í hverri lotu dælunnar.

Þekjufrumur þarmanna nota virkan flutning til að gegna sínu sérstaka hlutverki sem frumurnar sem flytja glúkósa úr meltum mat yfir í blóðrásina. Þarmafrumur eru í umhverfi með sveiflukenndu glúkósastigi. Strax eftir máltíð verður glúkósastig í þarmaholinu hátt og gæti safnast fyrir í þarmafrumum með flæði. Hins vegar, þegar þarmaholið er tómt, er glúkósastig hærra í þarmafrumunum. Ef glúkósi flyttist með mögnuðum flæðiflutningi myndi það valda því að glúkósi flæddi aftur út úr þarmafrumunum og inn í þarmana. Virk flutningsprótein tryggja að glúkósi flytjist inn í þarmafrumurnar og geti ekki farið aftur inn í þarmana. Það tryggir einnig að glúkósaflutningur haldi áfram jafnvel þótt hátt glúkósastig sé þegar til staðar í þarmafrumunum. Þetta hámarkar magn orku sem líkaminn getur nýtt úr fæðu.

NCX flytur natríum niður rafefnastigul sinn inn í frumuna. Þar sem rafefnastigull natríums er myndaður af Na+/K+ dælunni, flutningsdælu sem krefst ATP vatnsrofs til að koma stiglinum á, er NCX síðvirkt flutningsferli.

5.4 Magnflutningur

C

B

C

C

A

B

Prótínin gera frumunni kleift að velja hvaða efnasamband er flutt, sem uppfyllir þarfir frumunnar og kemur ekki með neitt annað inn.

Jónir eru hlaðnar og þar af leiðandi vatnssæknar og geta ekki tengst fituhluta himnunnar. Jónir verða að vera fluttar með burðarprótínum eða jónagöngum.