Состав ядра калия


Строение атома калия (K), схема и примеры

Общие сведения о строении атома калия

Относится к элементам s — семейства. Металл. Элементы-металлы, входящие в эту группу, носят общее название щелочных. Обозначение – K. Порядковый номер – 19. Относительная атомная масса – 39,102  а.е.м.

Электронное строение атома калия

Атом калия состоит из положительно заряженного ядра (+19), внутри которого есть 19 протонов и 20 нейтронов, а вокруг, по 4-м орбитам движутся 19 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома калия.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

1s22s22p63s23p64s1.

Внешний энергетический уровень атома калия содержит 1 электрон, который является валентным. Степень окисления калия равна +1. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Возбужденного состояния, несмотря на наличие вакантных 3p— и 3d-орбиталей нет.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Nucleus Pulposus - обзор

F. Alonso, D.J. Харт, в Энциклопедии неврологических наук (второе издание), 2014 г.

Пульпозное ядро ​​

Пульпозное ядро ​​- это мягкая студенистая центральная часть межпозвоночного диска, которая перемещается внутри диска с изменением позы. В нормальном диске пульпозное ядро ​​движется кпереди с разгибанием поясницы и часто сообщается с эпидуральным пространством и окружающими структурами. При исследовании инъекции метиленового синего в ядро ​​14% из 105 дисков показали утечки, причем 93% утечек располагались в заднебоковой области латеральнее задней продольной связки (PLL).Введенный краситель показал контакт с прилегающим корнем в 27% протечек. В пульпозном ядре волокна эластина ориентированы радиально и аксиально, ориентация, которая идеально подходит для восстановления деформированного диска из-за изгиба. Способность пульпозного ядра сопротивляться сжатию связана со способностью его протеогликанового состава удерживать воду. Эта способность уменьшается с возрастом диска и уменьшением его содержания аггрекана.

.

»Каковы концентрации различных ионов в клетках?

Каковы концентрации различных ионов в клетках?

Reader Mode

Начинающим студентам-биологам знакомят макромолекулы клетки (белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы) как ключевые игроки в клеточной функции. Что тревожно обманчиво в этой картине, так это то, что в ней нет ссылки на множество видов ионов, без которых клетки вообще не могли бы функционировать.Ионы играют в клетках самые разные роли. Некоторые из наших фаворитов включают роль ионов в электрической коммуникации (Na + , K + , Ca 2+ ) как кофакторы, определяющие функцию белка с целыми классами металлопротеинов (составляющими, по некоторым оценкам, по крайней мере ¼ все белки) в процессах от фотосинтеза до дыхания человека (Mn 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ ), в качестве стимула для передачи сигналов и мышечного действия (Ca 2+ ), а также основа для настройки трансмембранных потенциалов, которые затем используются для поддержки ключевых процессов, таких как синтез АТФ (H + , Na + ).

Рисунок 1: Ионный состав в организмах млекопитающих. Характеризуются три отдельные области: внутренняя часть клетки («внутриклеточная жидкость»), среда между клетками («межклеточная жидкость») и плазма крови, которая находится вне ткани, за стенкой капилляра. По оси ординат отложены единицы концентрации ионов, называемые уравнением для «эквивалентов», которые равны концентрации иона, умноженной на его абсолютный заряд. Эти устройства позволяют легко увидеть, что общее количество положительного и отрицательного заряда в каждом отсеке одинаково, в соответствии с принципом электронейтральности.Хотя это не очевидно из рисунка, общие концентрации свободных растворенных веществ (сумма концентраций как положительных, так и отрицательных компонентов без учета их заряда) одинаковы во внутриклеточной и межклеточной жидкости. Это свидетельствует о том, что два отсека находятся в осмотическом балансе. (По материалам О. Андерсена, «Метаболизм клеточных электролитов» в Encyclopedia of Metalloproteins, Springer, pp. 580-587, 2013, BNID 110754.

Перепись ионных зарядов в клетке ткани млекопитающего, а также в окружающей межклеточной водной среде в ткани показана на левой и средней панелях Рисунка 1.На рисунке также показан состав другой жидкости организма, плазмы крови, которая отделяется от тканей стенками капилляров. Из рисунка видно, что в каждой области сумма зарядов отрицательных ионов равна сумме положительных зарядов с очень высокой точностью. Это известно как закон электронейтральности. Относительно крошечные отклонения, которые мы могли бы ожидать, количественно выражены в виньетке на тему «Какова разница электрических потенциалов на биологических мембранах?». Рисунок 1 также показывает, что ионный состав крови очень похож на состав интерстициальной жидкости.Тем не менее, состав внутренней части клетки заметно отличается от среды вне клетки. Например, доминирующим положительным ионом в клетке является калий, концентрация которого более чем в 10 раз превышает концентрацию натрия. Вне клетки ситуация меняется, когда преобладающим положительным ионом является натрий. Эти и другие различия тщательно контролируются как каналами, так и насосами, и мы обсудим некоторые из их функциональных значений ниже.

Таблица 1: Концентрации ионов в морской воде, в бактериальных и дрожжевых клетках, внутри клетки млекопитающего и в крови.Все концентрации выражены в миллиметрах. Значения округлены до одной значащей цифры. Если не указано иное, концентрация является общей, включая свободные и связанные ионы. Обратите внимание, что концентрации могут изменяться более чем на порядок в зависимости от типа клеток и физиологических условий и условий окружающей среды, таких как осмолярность среды или внешний pH. Концентрацию Na + особенно трудно измерить из-за захвата и прилипания ионов к клеткам. Большинство ионов Mg2 + связаны с АТФ и другими клеточными компонентами.Для построения таблицы используются другие BNID: 104083, 107487, 110745, 110754.

Ионные каналы служат пассивными барьерами, которые можно открывать или закрывать в ответ на сигналы окружающей среды, такие как напряжение на мембране, концентрация лигандов или натяжение мембраны. Насосы, напротив, используют энергию в форме протонов или АТФ, чтобы перекачивать заряженные частицы против их градиента концентрации. Различия в концентрации, опосредованные этими мембранными механизмами, часто могут быть на несколько порядков величины, и в крайнем случае ионов кальция соответствует концентрация ионов вне клетки в 10000 раз выше, чем внутри, как показано в таблице 1.Доминирующими игроками с точки зрения изобилия внутри клетки являются калий (K + ), хлорид (Cl - ) и магний (Mg 2+ ) (хотя последний в основном связан с АТФ, рибосомами и другими макромолекулами и метаболиты, свободная концентрация которых на порядки ниже). В таблице 1 показаны некоторые типичные концентрации ионов в клетках бактерий, дрожжей и млекопитающих. Некоторые концентрации ионов жестко регулируются, в частности, ионы токсичных металлов, которые также необходимы для определенных процессов, а также регулирование K + с помощью осмолярности, что важно для роста.Другие ионы регулируются менее жестко, например Na + . Одно из провокационных наблюдений, которое следует из этой таблицы, заключается в том, что положительных ионов гораздо больше, чем отрицательных. В чем причина такого электрического дисбаланса простых ионов? Многие метаболиты и макромолекулы клетки заряжены отрицательно. Этот отрицательный заряд передается фосфатом в небольших метаболитах и ​​ДНК, а также карбоксильными группами кислых аминокислот, таких как самый распространенный свободный метаболит глутамат.Гораздо больше об этих клеточных игроках можно найти в виньетке «Каковы концентрации свободных метаболитов в клетках?».

Калий обычно близок к равновесию в клетках животных и растений. Учитывая, что его концентрация внутри клетки примерно в 10–30 раз выше, чем вне клетки, как она может быть в равновесии? Предположим, что мы начинаем с этой разницы концентраций на мембране и без разницы электрических потенциалов (на каждой стороне мембраны есть противоионы, чтобы уравновесить начальные заряды, и они не могут двигаться).По мере того, как ионы калия диффундируют вниз по градиенту их концентрации, изнутри наружу, они быстро создают разность электрических потенциалов из-за своего положительного суммарного заряда (движение чистого заряда минимально по сравнению с концентрациями ионов на двух сторонах мембраны, как обсуждается в виньетке «Какова разница электрических потенциалов на мембранах?»). Разность потенциалов будет увеличиваться до тех пор, пока ее действие не уравновесит диффузионный поток, и тогда будет достигнуто равновесие.Этот тип равновесия известен как электрохимическое равновесие. Действительно, из равновесного распределения мы можем сделать вывод, что ячейка имеет отрицательный электрический потенциал внутри и на сколько. Направление разности напряжений на клеточной мембране действительно от положительного снаружи к отрицательному внутри, как можно наивно ожидать от откачки протонов из клетки, и как описано в количественном выражении в виньетке на тему «Какова разница электрических потенциалов на мембраны?».

Описанные выше концентрации никоим образом не статичны.Они меняются в зависимости от организма, окружающей среды и физиологических условий. Чтобы конкретизировать значение этих чисел, мы рассмотрим тематическое исследование из нейробиологии. Например, насколько отличается плотность заряда в нейроне до и во время прохождения потенциала действия? Как отмечалось выше, открытие ионных каналов равносильно временному изменению проницаемости мембраны для заряженных частиц. В присутствии этой временно измененной проницаемости ионы устремляются через мембрану, как подробно описано в виньетке на тему «Сколько ионов проходит через ионный канал в секунду?».Но насколько велика вмятина на общей концентрации заряда? Мышечные клетки, в которых такая деполяризация приводит к сокращению мышц, часто имеют диаметр около 50 мкм, и простая оценка (BNID 111449) показывает, что изменение внутреннего заряда внутри клетки в результате деполяризации мембраны составляет лишь около одной тысячной от процент (10 -5 ) заряда внутри ячейки. Это показывает, как небольшие относительные изменения могут иметь серьезные функциональные последствия.

161417 Всего просмотров 32 Просмотров сегодня

.

Вкусовое ядро ​​- обзор

Вкусовые центры мозга

Множественные вкусовые ядра расположены в стволе мозга, что соответствует трем черепным нервам. Самым заметным вкусовым ядром является увеличенная ростральная шапка солитарного ядра в области соединения понто-мозгового вещества; часть этого ядра каудальнее вкусового ядра является пневмотаксическим центром. Вкусовая часть ядра Solitarius получает особые висцеральные афферентные вкусовые волокна от лицевого и язычно-глоточного нервов.В отличие от обонятельной системы, вкусовая система проецируется в таламус для передачи в кору головного мозга. Область Бродмана 43, самая вентральная (оперкулярная) часть постцентральной извилины, является корковой первичной вкусовой областью. Вкусовые ядерные проекции на верхний холмик задокументированы, хотя как и почему они интегрируются со зрительными сигналами в оптической оболочке среднего мозга, плохо изучено. Вкусовые ядра ствола головного мозга также проецируются в гипоталамус и миндалину, где они интегрируются с обонятельными проекциями. 32,62,150 Рецепторы орексина в миндалине усиливают различные вкусы и могут играть важную роль в изучении вкусов и отвращении. 150 Эти рецепторы, связанные с G-белком, связывают нейропептиды орексин-A и -B, 151 , обнаруженные в холинергических нейронах базального переднего мозга от гипоталамуса, и изменяют как обонятельную, так и вкусовую дискриминацию. 152

.

Смотрите также