Механочувствительные каналы (MscS) бактерии Escherichia coli встроены в цитоплазматическую мембрану и защищают клетку от лизиса при резком снижении осмотического давления среды. В норме периплазматическое пространство занимает около 10% от общего объёма клетки. Однако при помещении клетки в гипертонический раствор происходит плазмолиз: цитоплазма сжимается, и объём периплазмы увеличивается за счёт притока внешнего раствора через поры наружной мембраны. Учёные наблюдают за клеткой E. coli в форме цилиндра с диаметром 0,8 мкм и длиной 2 мкм. В исходном состоянии периплазма составляет ровно 10% от объёма клетки. После плазмолиза объём цитоплазмы сократился на 20%.

Для активации защитных каналов необходимо, чтобы в увеличившейся периплазме накопилось не менее 600 сигнальных молекул пептида.


Порядок выполнения задания:
1) рассчитайте исходный объём всей клетки и исходный объём цитоплазмы;
2) определите объём периплазмы после плазмолиза в мкм³ и литрах.


Используя данные, выполните задания (a–b):
a) определите минимальную молярную концентрацию (моль/л) сигнального пептида в периплазме, необходимую для срабатывания каналов в состоянии плазмолиза. Ответ дайте в стандартном виде (X · 10^−Y);
b) объясните, как изменится порог активации каналов (в моль/л), если клетка вернётся в исходное состояние, при условии, что для срабатывания по-прежнему требуется 600 молекул.


Справочные данные:
N_A=6,02⋅10²³ моль⁻¹; V_цил=πr²h; π≈3,14. Примите 1 мкм³ = 10⁻¹⁵ л. Все промежуточные вычисления округляйте до десятых. Ответ (а) дайте в виде обыкновенной дроби.