Нарисовать простейшие эквивалентные схемы биообъектов.

Эквивалентная схема клеточной мембраны: А – среда, окружающая клетку, В – цитоплазма.

Переменным током называют ток, периодически изменяющийся по величине и направлению. Расп-ым является синусоидальный переменный ток, мгновенные значения кот. изменяются по гармоническому закону: u=Umsinw t или i=Imsinω t, где Um и Im - максимальные знач. соот-но, напряжения и тока, ω=2πn - круговая частота переменного напряжения или тока. При прохождении переменного тока в цепи, состоящей из активного, емкостного и индуктивного сопротивлений, сила тока в цепи I и напряжение U связаны обобщенным законом Ома: I=U/Z, где Z -полное сопротивление, состоящее из индуктивного, емкостного, активного сопротивлений и называется импедансом.

где R - омическое или активное сопротивление, оно обусловливает выделение теплоты в цепи в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Разность индуктивного и емкостного сопротивлений XL -XC называют реактивным сопротивлением. Оно не вызывает нагревания элементов электрической цепи. 22. Кинетика ферментативных реакций. Одним из характерных проявлений жизни является удивительная способность живых организмов кинетически регулировать химические реакции, подавляя стремление к достижению термодинамического равновесия.

Ферментативная кинетика занимается исследованием закономерностей влияния химической природы реагирующих веществ (ферментов, субстратов) и условий их взаимодействия (концентрация, рН среды, температуры, присутствие активаторов или ингибиторов) на скорость ферментативной реакции. Главной целью изучения кинетики ферментативных реакций является получение информации, которая может способствовать выяснению молекулярного механизма действия фермента. Общие принципы кинетики химических реакций применимы и к ферментативным реакциям. Известно, что любая химическая реакция характеризуется константой термодинамического равновесия. Она выражает состояние химического равновесия, достигаемого системой, и обозначается Кр.

Так, для реакции: константа равновесия равна произведению концентраций образующихся веществ, деленному на произведение концентрации исходных веществ. Значение константы равновесия обычно находят из соотношения констант скоростей прямой (k+1) и обратной (k– 1) реакций, т.е. Кp = k+1/k–1. В состоянии равновесия скорость прямой реакции: v+1 = k + 1[ А ] • [ B ] равна скорости обратной реакции: v–1 = k – 1 [ С ] • [ D ], т. е.

v+1 = v–1 соответственно k+1[А]•[B] = k–1[С]•[D], или Изучая явление насыщения, Л. Михаэлис и М. Ментен разработали общую теорию ферментативной кинетики. Они исходили из предположения, что ферментативный процесс протекает в виде следующей химической реакции: т.е.

фермент Е вступает во взаимодействие с субстратом S с образованием промежуточного комплекса ES, который далее распадается на свободный фермент и продукт реакции Р. Математическая обработка на основе закона действующих масс дала возможность вывести уравнение, названное в честь авторов уравнением Михаэлиса–Ментен, выражающее количественное соотношение между концентрацией субстрата и скоростью ферментативной реакции: где v – наблюдаемая скорость реакции при данной концентрации субстрата [S]; KS– константа диссоциации фермент-субстратного комплекса, моль/л; Vmax– максимальная скорость реакции при полном насыщении фермента субстратом. Из уравнения Михаэлиса–Ментен следует, что при высокой концентрации субстрата и низком значении KSскорость реакции является максимальной, т.е. v = Vmax.

При низкой концентрации субстрата, напротив, скорость реакции оказывается пропорциональной концентрации субстрата в каждый данный момент (реакция первого порядка). Скорость любой ферментативной реакции непосредственно зависит от концентрации фермента (рис. 4.19). Существующая линейная зависимость между этими величинами, когда скорость реакции прямо пропорциональна количеству присутствующего фермента, справедлива только в определенных условиях, например в начальный период ферментативной реакции, так как в этот период практически не происходит обратной реакции, а концентрация продукта оказывается недостаточной для обратимости реакции. Именно в этом случае скорость реакции (точнее, начальная скорость реакции v) будет пропорциональна концентрации фермента.

Рис. 4.19. Зависимость скорости реакции от концентрации фермента в присутствии насыщающих концентраций субстрата. Как было отмечено, фермент является одной из реагирующих молекул в химической реакции и при взаимодействии с субстратом образует промежуточный фермент-субстратный комплекс, который далее подвергается распаду на продукт и свободный фермент: Если упростить это уравнение, исключив промежуточный ES-комплекс: то в уравнениях для скоростей прямой и обратной реакций обязательным компонентом является концентрация фермента: Однако в уравнениях для константы равновесия (Keqили Кр) концентрация фермента уже не имеет значения:

Как видно, константа равновесия (Kр) ферментативной реакции не зависит от концентрации фермента. Определяя скорость и направление химической реакции, фермент тем не менее не оказывает влияния на конечные (равновесные) концентрации реагирующих молекул и продуктов, определяющих величину константы равновесия. Ферментативные процессы являются регулируемыми. 1.Конкурентное ингибирование – сродство с активным центром. 2.Неконкурентное ингибирование – аллостерическое.

3.Антиконкурентное ингибирование – ингибитор соединяется с (es) комплексом. 4.Смешанное ингибирование – по активному и аллостерическому центру. 5.Ингибирование избытком субстрата.

23. ДНК как основная внутриклеточная мишень при летальном действии ультрафиолетового света. Эффекты фоторепарации и фотозащиты.

ДНК — основная внутриклеточная мишень при летальном и мутагенном действии коротковолнового УФ-излучения. Основными хромофорами ДНК являются азотистые основания нуклеотидов, причем квантовые выходы фотопревращений пиримидиновых компонентов на порядок выше, чем пуриновых. Поглощение азотистыми основаниями квантов УФ-света приводит к образованию их электронно-возбужденных синглетных и триплетных состояний. Электронно-возбужденные состояния пиримидиновых оснований могут вступать в ряд фотохимических реакций, из которых биологически наиболее важны три реакции присоединения: димеризация, гидратация и образование сшивок с белком. Фотозащита.

Помимо фотоферментативного расщепления ДНК (процесс фотореактивации), уменьшить выход этих фотопродуктов в клетках можно с помощью другого фотобиологического процесса — фотозащиты. Защитный эффект заключается в том, что предварительное облучение клеток длинноволновым УФ-светом приводит к значительному уменьшению их чувствительности к летальному действию коротковолнового УФ-излучения. Недавно такой эффект обнаружен у ряда представителей дрожжевых организмов. Характерная особенность фотозащитного эффекта заключается в том, что для его проявления необходим температурно-зависимый интервал времени между последовательными воздействиями на клетки длинноволнового и коротковолнового УФ-света. В этот интервал времени в клетках происходит фотоинду-цированное образование определенного соединения, идентифицированного как 5-окситриптамин, или серотонин.

Согласно данным, полученным в опытах in vivo и в модельных экспериментах, защитное действие серотонина в процессе фотозащиты осуществляется в результате его связывания с ДНК и уменьшения выхода в ней УФ-индуцированных пиримидиновых димеров.

24. В чем сущность метода определения электроемкости при замыкании на сопротивление

Базовой величиной в электростатике является электроёмкость - физическая величина численно равная заряду, который надо сообщить телу для увеличения его потенциала на 1 Вольт, т.е. C=q/U. Измеряется С в фарадах (Ф=Кл/В).

Для сферического тела его электроёмкость равна C=4πRεε0, где r - радиус тела. В технике и живой природе мы имеем дело с системой типа конденсатор, когда два заряженных тела (пространства) разделены диэлектриком. Для плоского конденсатора: C=Sεε04πd, где S- площадь пластин, d- толщина диэлектрика между пластинами. Заряженный конденсатор обладает энергией: W=CU2/2=q2/2C (измеряется в джоулях) При параллельно соединении С заряды на обкладках конденсаторов складываются (qоб=Sqi), но q=CU, значит qоб=q1+q2 или CобUоб=C1U1+C2U2. Поскольку при параллельном соединении Uоб=U1=U2, то имеем Соб=С1+С2. При последовательном соединении напряжения складываются, т.е.

Uоб=U1+U2 или. Тогда, т.к. при последовательном соединении qоб=q1=q2. Последовательное соединение и эффект увеличения напряжения мы имеем в электрических органах отдельных рыб (электрический скат, сом, угорь), когда U может достигать 800-1000 В. Такое напряжение способно при разрядке создать ток, который парализует жертву.

Если с помощью переключателя П сначала подсоединить С к источнику U и зарядить обкладки конденсатора до напряжения U, а затем переключить на правую половину цепи, в правой цепи при разрядке конденсатора С пойдет убывающий ток I=I(t). При разрядке С убывает экспоненциально. Рассчитать этот закон легко с использованием закона Ома для правой цепи.