[Biologia] 4.7 - el movimiento de sustancias a traves de las membranas celulares

4.7 - el movimiento de sustancias a traves de las membranas celulares

세포의 막을 통한 물질의 이동 (karp ,147P)

 

세포의 물질 (contenido celular): 원형질막 m.p 에 의해 완벽히 둘러쌓여있으므로, 세포와 세포외부의 소통은 구조적으로 중간물질이 필요하다.

*En cierto sentido(어떤 식으로든) 

 

원형질막 m.p 는 두가지의 기능을 가짐:

-세포의 용해된 물질이 (빠져나가지 않도록) 보관하는 역활 (conserva los materiales disuelto de celula- para que no escapan del ambiente)

-세포안,바깥의 물질교환을 간섭 (permite el intercambio de los materiales intracelulares y extracelulares)

 

지질 이중층(bicapa lipidica): 전하를 띠거나 극성을 가진 용질 (soluto)을 잃는것을 막는다

(previene la perdida de soluto cargado o polares de una celula

 

*por consiguiente(따라서)

 

영양소(nutrientes),생성된 폐기물(productos desechos), 이온(iones) 및 기타 화합물(otro compuesto)이 세포로 들어오고 나가는 특별한 규정(provision especial)이 있어야한다.

 

막을 이용한 2가지의 물질의 이동(에너지와 결합 된 과정에 의해 나뉜다, por un proceso acoplado con energia)

-수동확산 

-활성확산

:두가지 모두 이온, 특정 화합물의 알짜이동(flujo neto)을 가져온다

 

flujo neto (알짜이동): 세포 물질의 이동에서, 일정한 세포 출입이 아닌 한쪽에서 다른 한쪽으로 치우치는 불안정적인 상태(inequilibrio)

 

 막에서의 다양한 물질의 이동과정이 있다

-difusion simple:

• 지질이중층(bicapa lipidica,인지질 2중층)를 통한 단순 확산 
• 단백질로 덮혀있는 수로(condu cto acuoso)를 통한 단순 확산

 

-difucion facilitada(촉진 확산)

 

• 이동 단백질에 의한 촉진 확산

-능동수송 (transporte activo): 에너지로 인해 일어남, 농도 차(gradiente de concentracion)에 의해 물질을 이동할 수있는 양성자 펌프"bomba protonica"가 필요함

 

 

확산

농도가 높은쪽(alta con.)> 낮은쪽으로 (baja con.)

 

4.33 용질이 막에서 이동하는 4가지 기본적 매커니즘

 

(글씨크기로 농도차를 표기)

 

(a) 이중층을 통한 기본 확산 (농도가 낮은쪽으로 이동)

(b) 통합 단백질과 단백질덩어리를 통해 생성된 수로를 이용한 단순 확산. a 와 마찬가지로 농도차에 의한 확산이다

(c) 용질의 분자가 특별한 방법으로 막의 이동 촉진 양성자에 의해 촉진 확산되는것. a, b 처럼 항상 높은 농도에서 낮은 농도로 이동한다.

(d) 일정부분에 모여있는 이동 양성자에 의한 능동수송. ATP의 가수분해(hidrolisis) 처럼 에너지를 배출(como exergonico;에너지 방출,)친화성 (afinidad) 의 변화를 보인다. 농도이동에 반(反)하는 움직임,(농도가 낮은곳에서 높은곳으로 이동!!!)

exergonic(www.greelane.com/ko/%EA%B3%BC%ED%95%99-%EA%B8%B0%EC%88%A0-%-EC%88%98%ED%95%99/%EA%B3%BC%ED%95%99/endergonic-vs-exergonic-609258))

-G▽ 깁스 자유 에너지!!!외워라 제발

(e) 적혈구를 이용한 모든 움직임의 매커니즘의 예시이다

 

La energetica del movimiento de soluto용질의 움직임에 대한 에너지

difusion: proceso espontaneo (자발적인 과정)

물질이 농도가 높은곳에서>낮은 곳으로 가는 과정, 결국 두 영역끼리의 농도차를 없앤다

용질의 열역학적인 움직임따라 확산의 종류가 변화(88p), entropia(파괴되는것, favorable)의 증가에 의해 촉진되는 움직임

전하가 없는( 전해질-electrolito:cualquier sustancia que contiene en su composición iones libres, que hacen que se comporte como un conductor eléctrico.) 용질의 자유에너지의 변화:

-농도 차에 의해 확산된다

-세포의 안에서 일어남(interior de la celula)

▲G= RT In [C i]/[C o]

▲G= 2.303RT log10 [C i]/[C o]

 

▲G:자유에너지 변화(3.1 참고)

R:가스 상수( constante de gas)

T: 절대 온도( t. absoluta)

[C i]/[C o]: i:표면내부, o: 표면외부, C:  용질의 농도

 

25도에서 

▲G= 1.4 kcal/mol x log10 [C i]/[C o]

 

[C i]/[C o] 이 1.0보다 낮을때, logaritmo: negativo, ▲G: negativa(-): 열역학적으로 favorece entrada neta del soluto(exergonica)

ej) 외부의 농도[C o] 가 내부의 농도 [C i]보다 10배로 높을때, ▲G=-1.4 kcal/mol 이다, 용질이 세포 내부로 들어오게 됨, 농도차가 줄어 듦, 저장된 에너지 소멸(se disipa) ,▲G 안정적인 상태에 도달할때까지 줄어든다. (▲G=0)

 

용질이 전해질일때(=전하O), 두 영역의 일반적인 전하차이를 고려해야함

같은 전하를 가진 이온끼리의 상호 반발(Repulsion mutua): 전해질의 이동은 열역학적으로 desfavorable

다른 전하를 가진 이온끼리의 위치이동: 열역학적으로 favorable(=전하의 차이가 클수록=diferencia de potencial,voltaje 자유에너지의 차이도 커진다)

 

이러한 과정으로 gradiente electroquímico(전기화학적 구배, 전기화학적 기울기) 를 정리할 수 있음

세포 내부를 향한 전해질의 확산은 자유에너지로 다음과 같이 정리된다:

▲G= RT in [C i]/[C o] + zF▲Em

z: 용질의 전하,

F:패러데이의 상수(23.06 kcal/V 와 같음,donde un equivalente es la 전하를 가진 몰의 전해질의 양)Em: 두 범위의 diferencia de potencial 전압차,votage( 단위:볼트 voltios). 세포막에서의 전압(voltaje)은 거의 대부분 -70mV이다 (165pg. 참고)

 

따라서, 앞서말한 조건에서의 농도와 전압의 차이는 세포막의 에너지 저장에서 비슷한 기능을 하게된다.

 

 

농도와 전압의 상호작용은 세포바깥을 향하는 k+이온의 확산을 통해 알수있다. 이온의 방출(salida)은 세포내부의 k+농도가 높을때, k+이온의 농도차에 의해 favorece되지만, 확산으로 인한 전하의 차이(gradiente electronico) 에 의해 방해(obstaculizado)된다. 이 부분은 막의 전위와 신경충격(impulso)에 대해 다루는 4.8에서 좀 더 자세히 배우게 된다.

 

막을 통한 확산

전해질이 아닌 물질이 수동적으로 막을통해 확산되기위한 두가지 조건

-막의 한부분이 다른 한쪽보다 농도가 높아야 함

-막이 물질을 투과할 수 있어야 함(permeable)

 

단순확산: 용질(soluto)의 극성이 중요했음, 극성을 판단하는 기준: coeficiente de particion!

coeficiente de particion: 옥타놀(octanol)이나 식물성 기름과 같은 비극성 용매(solvente no polar)에서의 용해도 사이의 비율과, 비극성 용매와 물이 혼합 된 조건에서의 대한 용해도를 나타냄

 

막의 투과속도를 결정하는 다른 큰 요인은 물질의 크기이다.

-두 분자의 coeficiente de particion 이 거의 비슷하면:큰 분자일때보다 작은분자일때 더 이중층을 빠르게 통과한다. 전하가 없는 분자는 더 빠르게 막을 통과한다. 이러한이유로 투과성이 높은 inorganic 작은 분자들은 O2, CO2, NO, H2O가 있다(fosfolipido adyacente에서 이동함)

-반대로, 극성인 분자(당, 아미노산 ,intermediarios fosforilados)는 투과성이 적다.

=이렇게 대사작용하는 중요 물질(metabolitos esenciales)이 막 바깥으로 확산되는 것을 효과적으로 막는 역활을 한다.

혈액순환을 통에 이동하여야 하는 분자( 당, 아미노산)은 단순확산이 아닌 다른 방법을 통해 이동한다.

 

예시문제!!)

1. 어떤 물질이 막을 통과할때, 분자의 옥타놀-물 분배계수(coeficiente de particion)는

>높다(alto!)

 

2. 두 범위가 인지질만으로 이루어진 인공막에 의해 분리되어 있을때, 다음중 분자의 움직임이 일어날 수 없는 것은?

> H+(양성자 Proton)

 

3. 소포에 저장된 후 신호에 반응하여 원형질막으로 전달되는 것은:

>Un canal de agua presente en celulas tubulares renales (신장 세뇨관 세포의 물 수로(?))

 

4. Voltaje Eucariotas(Kv)에 의해 규제되는 k+통로는:

>cada sub-unidad posee 6helices transmembranas!

 

5.다음 중 유일하게 tetramero 가 아닌것은:

>canal de sodio dependiente de ligando

 

MthK, Kv, KcsA, Acuaporia 모두 tetramero이다!

 

6. 나트륨이 안으로 으로 들어오는 이동을 할때 ▲G= -3,1 kcal/ mol로 표기할 수 있음, 이때 가정할수 있는 것은? :

>나트륨의 이동은 열역학적으로 유리하다 (FAVORABLE!)

 

7.k+통로의 전압으로 인해 규제된 선택적 필터 (filtro de selectividad, 153p)의 배열(sequence)은?

-GYGVT

(GLY-TYR-GLY-VAL-THR

 

8.다음중 Kv 통로에 대해 틀린것은?(154p)

> Permite el paso de 2K+ por segundo

1. Posee un dominio transmembrana y otro citosolico

2. Es tambien denominado conducto Shaker (agitador)

3. permite el paso de iones K+ sin agua

5. posee un canal de 3 A de diametro

 

9.en el agua marina, una celula vegetal:( hipertonica)

>부피와 압력이 줄어든다. (쪼그라든다)

 

15. En las aguaporinas, las moleculas de agua no permiten al paso de H+ gracias a que

>hay una molecula de agua libre que no forma puente

 

16. El Na+ es mas pequeno que el K+ pero no puede atravessar el Kv debido a

:filpro de selectividad GYGVT, QUE DESHIDRATA el K+