Pho.rs: Исследование бактериородопсина

A1 ^0.50 Пусть плоские куски мембран, содержащие бактериородопсин, освещаются достаточно мощным светом. Какой ток $I_{bR}$ течет через $1~\text{мм}^2$ таких мембран (в $\text{мкА}/\text{мм}^2$)? Из исследования этих мембран методом электронной микроскопии известно, что плотность белковых молекул в них $9\cdot{10^{12}~\text{см}^{-2}}$

B1 ^0.50 Нарисуйте простейшую эквивалентную электрическую схему мембраны, которая хорошо описывает полученные результаты. Нарисуйте эквивалентную электрическую схему эксперимента, описанного выше.

B2 ^1.00 Используя Рис. 6 и 7, оцените емкость $C_m$ мембраны. С помощью формул, графиков и диаграмм объясните свое решение

B3 ^0.50 Используя Рис. 6 и 7, оцените проводимость $G_m$ мембраны. С помощью формул, графиков и диаграмм объясните свое решение.

C1 ^0.50 Пусть описанная система мембран освещается достаточно мощным светом, таким, что суммарный ток, создаваемый всеми белками постоянен и равен $I_p$, а через амперметр течет ток $I$. Нарисуйте эквивалентную электрическую схему для такого эксперимента.

C2 ^2.00 Получите теоретическое выражение для фототока $I(t)$, измеряемого амперметром, в зависимости от времени. Ответ выразите через суммарный ток белков $I_p$, электрические характеристики мембраны с белком $C_p$ и $G_p$ и электрические характеристики черной липидной мембраны $C_m$ и $G_m$. Начало отсчета времени $t=0$ возьмите в момент включения света.

C3 ^0.50 Используя Рис. 9 и численные данные полученные ранее, оцените проводимость $G_p$ мембран с белком. С помощью формул, графиков и диаграмм объясните свое решение.

C4 ^0.20 Вычислите отношение проводимости черной липидной мембраны и мембран с белком, т.е. найдите $G_m/G_p$.

C5 ^0.50 Используя Рис. 9 и численные данные полученные ранее, оцените суммарный ток $I_p$, создаваемый белками. С помощью формул, графиков и диаграмм объясните свое решение.

C6 ^0.30 Рассчитайте, какая доля мембран $\alpha$ была ориентирована преимущественным образом на черной мембране. Найдите отношение количества белков, качающих протоны к мембране, к их общему количеству.

D1 ^0.20 Используя результат пункта $\mathrm C4$, сделав необходимые пренебрежения, нарисуйте эквивалентную электрическую схему эксперимента.

D2 ^1.00 Получите выражение для тока, создаваемого белками, $I_p (t)$, считая известным измеряемый амперметром фототок $I(t)$. Ответ выразите через фототок $I(t)$ и электрические характеристики мембран с белком и черной мембраны. Начало отсчета времени $t=0$ возьмите в момент включения света.

D3 ^1.30 Используя результат из пункта $\mathrm D2$ и Рис. 10, численно постройте график зависимости тока $I_p$ от времени $t$. С точностью до коэффициента пропорциональности это будет график зависимости интенсивности падающего света от времени

E1 ^1.00 В условиях эксперимента из части $\mathrm C$ этой задачи, но с увеличенной проводимостью черной липидной мембраны, перерисуйте Рис. 9. Т.е. схематично изобразите зависимость фототока $I^{GR}(t)$ от времени $t$, считая, что доля мембран с белком, ориентированных преимущественным образом, осталась той же, а мощности падающего света достаточно, чтобы все белки прокачивали протоны.

Исследование бактериородопсина

Решение