Потенциал электрический мембранны

Стехиометрические соотношения в натрий-калиевом насосе весьма своеобразны. При распаде каждой молекулы АТР из клетки выкачиваются 3 иона натрия, а извне в клетку накачиваются 2 иона калия. Поскольку из клетки выкачивается больше положительно заряженных ионов, чем пО падает в нее, внутри клетки создается избыточный отрицательный заряд. Наличие отрицательного заряда внутри клетки было установлено уже давно путем измерения электрического мембранного потенциала (разд. Б.З). Поскольку клеточная мембрана все же проницаема для ионов К+, возникновение мембранного потенциала приводит к диффузии этих ионов через мембрану внутрь клетки, что обусловливает частичную нейтрализацию отрицательно-го заряда на мембране. Когда скорость пассивной диффузии уравновешивает мем бран- [c.363]

Плазматическая мембрана имеет избирательную проницаемость для малых ионов и молекул простых веществ. Кроме того, она может поддерживать определенную концентрацию ионов внутри клетки, в частности Ма" и К" , что создает градиент концентрации этих ионов по сравнению с внеклеточной жидкостью, а также электрический потенциал на мембране. [c.33]

Какие характеристики липидного бислоя можно изучать, используя БЛМ как мембранную модель На рисунке 302 показана схема экспериментальной установки, обычно применяемой для проведения измерений на бислойных мембранах. Лучше всего эта модельная система подходит для измерения электрических характеристик липидного бислоя, таких, как электрическая емкость, проводимость, потенциал пробоя, мембранные потенциалы и др. Именно благодаря возможности проведения разнообразных электрических измерений БЛМ сыграли исключительно важную роль в изучении ионного транспорта через биологические мембраны. В таблице 25 сравниваются некоторые физические характеристики БЛМ и биологических мембран. [c.574]

Возникновение диффузионного потенциала в мембране ионообменного электрода объясняется тем, что в общем случае растворы, прилегающие к обеим сторонам мембраны, имеют различные состав и активности ионов Н и Ме. Поэтому в результате ионообменного процесса должны быть разными активности и концентрации этих ионов в поверхностных слоях мембраны, прилегающих к тому и другому раствору. При этом, если концентрация ионов Н будет больше в одном из слоев, то для ионов Ме соотношение концентраций в слоях будет обратным. Это приведет к встречной их диффузии от одного слоя к другому и при различии в скоростях движения ионов возникнет градиент электрического потенциала, который и определяется как диффузионный. В стеклянных мембранах, в отличие от собственно ионитовых, практически в течение всего срока существования электрода остается незатронутым этим процессом слой в толще мембраны [10—12]. Поэтому здесь имеется два слоя (прилегающие к наружному и внутреннему растворам), в которых потоки ионов Ме направлены из толщи мембраны к ее поверхности, а ионов Н в обратном направлении. Таким образом возникает градиент потенциала в том и другом поверхностном слое мембраны, а в толще мембраны его нет. [c.305]

Важный фактором, влияющим на скорость работы АТФ-аз, может быть электрический потенциал на мембране, если помпа электрогенна. Как и в случае пассивного транспорта I m. уравнение (6.11)], перенос положительного заряда замедлен при положительном потенциале по другую сторону мембраны и ускорен при отрицательном значении потенциала. Вопрос в том, происходит ли перенос заряда при работе ионных насосов. Данные, полученные на природных мембранах или реконструированных везикулах, состоящих из синтетических фосфолипидов и очищенных АТФ-аз, показали, что все три помпы Са -АТФ-аза, Na — К -АТФ-аза и Н -АТФ-аза переносят ионы вместе с зарядом (а не в обмен на другой ион, т. е. без суммарного переноса заряда). [c.134]

Электрические потенциалы, возникающие на мембранах, разделяющих два раствора электролита, можно назвать мембранными. Выше показано, что последние могут возникнуть как диффузионный потенциал в мембране из-за различий в подвижностях ионов. Возможны и другие пути появления потенциала на мембране. Наиболее простой из них — возникновение его за счет омического падения напряжения вследствие протекания тока от внешнего источника э. д. с. через систему растворов, разделенных мембраной. Другой путь возникновения потенциала, но уже статического, связан с добавлением в один из растворов каких-нибудь заряженных частиц, которые не могут пройти сквозь мембрану. Это — система Гиббса — Доннана [15, 16]. Если мембрана не имеет фиксированных зарядов, мембранный потенциал эквивалентен диффузионному и для его описания становятся применимы результаты интегрирования уравнений потока Нерн-ста — Планка (111.48), выполненные Планком [6], Беном [12], Плейелем [11], Джонсоном [10] и Шлёглем [17]. [c.67]

В работе [1030] отмечается, что для определения концентрации нитрат-ионов по методу добавок в электрической цепи с нитрат-селективным мембранным электродом очень удобен в качестве электрода сравнения мембранный электрод, селективный к Районам. К анализируемому раствору добавляют постоянное количество NaF, измеряют потенциал нитратного мембранного электрода, затем добавляют из бюретки стандартный раствор NO3 до изменения э.д.с. на 10 мв, делают второй замер и повторяют добавку до отклонения э.д.с. на - 15 мв, а затем на 20 мв. При концентрации NO3 10 —10 г-ион/л ошибка составляет 1%. [c.120]

Измерения потенциалов и токов течения в четырехэлектродной ячейке (два дисковых электрода, наложенных на диафрагму, и два — в растворе, вдали от диафрагмы) показали, что эти величины изменяются по мере течения и тем сильнее, чем выше электрохимическая активность диафрагмы. Эти изменения обусловлены фильтрационным эффектом (тормозящим влиянием поля двойного электрического слоя на конвективный перенос тонов). Изменения значительны для коллодиевых мембран и почти отсутствуют в порошковых кварцевых диафрагмах. Изучено влияние различных компонент (потенциал течения, мембранный потенциал, концентрационная э.д.с.) на величину измеряемого суммарного потенциала в обычных условиях измерения потенциала течения и при шунтировании электродов (переход к методике тока течения). Показано, что медленный спад потенциала после прекращения течения обусловлен концентрационной поляризацией. [c.189]

Хлор не входит в состав биологически активных веществ. Хлорид-ионы — главные отрицательно заряженные ионы внутриклеточного раствора и межклеточных жидкостей, они образуют тонкие ионные слои по обеим сторонам клеточных мембран и участвуют таким образом в создании электрического мембранного потенциала, который регулирует процессы переноса неорганических и органических веществ сквозь мембраны. Гидратированные хлорид-ионы участвуют в поддержании физиологически требуемой наполненности клетки водой. [c.510]

Интенсивное изучение химического строения каналов началось в биофизике в конце 1960-х годов. К этому времени стало ясно, что для выяснения механизмов активации и инактивации каналов, их селективности, блокировки, прохождения ионов через пору и других функциональных свойств необходимо знание структуры макромолекул, входящих в состав канала. В середине 70-х годов было установлено, что Na+ -канал представляет собой трансмембранный белок, погруженный в липидный бислой. Этот же вывод был получен и в отношении другого типа каналов, изменение проводимости которых достигается не за счет изменения электрического потенциала на мембране, а в результате действия химических нейромедиаторов. [c.132]

А выяснить это было чрезвычайно трудно, и не только потому, что процесс возбуждения, как мы уже не раз отмечали, очень быстрый. Дело еще и в том, что всякое изменение потенциала на мембране — а в этом, по существу, и состоит явление возбуждения — вызывает, согласно гипотезе, изменение проницаемости и для натрия, и для калия, а изменение проницаемости сейчас же меняет потенциал. Существенно также, что всякое изменение потенциала сейчас же вызывает в мембране емкостный ток ведь в электрическом отношении мембрана — это сопротивление и емкость, включенные параллельно. [c.84]

Уравнение Гольдмана именуют также уравнением постоянного поля. Гольдман ввел "приближение постоянного поля" для того, чтобы рассчитать величину мембранного потенциала с учетом основных ионных потоков, текущих через мембрану. Оно заключается в том, что градиент изменения электрического потенциала в мембране линеен (мембрана гомогенна). Ходжкин и Катц, сделав затем дополнительное допущение о пропорциональности концентрации ионов в мембране концентрации этих ионов в средах, получили так называемое уравнение постоянного поля Гольдмана—Ходжкина—Катца для плотности потока ионов сорта ] (или просто уравнение Гольдмана для потока) в его окончательном виде [c.32]

Проводимость каналов. Воротные токи. Изменение потоков Ма и К ( На и г к) во время потенциала действия (рис. 16.1) обеспечивается двумя типами ионных каналов для Ма и К, проводимость которых по-разному меняется в зависимости от электрического потенциала на мембране. Ма - проводимость быстро нарастает и затем быстро экспоненциально уменьшается. Калиевая проводимость нарастает по 5-образной кривой и за 5 - 6 мс выходит на постоянный уровень. Восстановление натриевой проводимости до исходных значений происходит в 10 раз быстрее, чем калиевой проводимости. Вопрос о том, каким образом проводимость ионных каналов управляется электрическим полем, является одним из центральных в биофизике мембранных процессов. В модели Ходжкина - Хаксли предполагается, что проводимость для ионов Ма и К регулируется некоторыми положительно заряженными управляющими частицами, которые перемешаются в мембране при изменениях электрического поля. Смещение положения этих частиц в мембране зависит от приложенного потенциала и соответствующим образом открывает или закрывает ионный канал. Считается, что в случае калиевой проводимости имеются четыре активирующие канальную проводимость частицы. В случае Ма - канала предполагается наличие трех активирующих частиц, необходимых для открывания, и одной инактивирующей частицы-для закрывания канала. На основе этих предположений удалось построить математическую модель, с высокой точностью воспроизводящую нервный импульс. Главное достижение состоит в разделении трансмембранных токов на отдельные компоненты (г на и г к) и в экспериментальном изучении их свойств. В функциональной структуре канала были выделены элементы, ответственные за механизмы селекции ионов (селективный фильтр), активации (активационные ворота) и инактивации канала (инактивационные ворота) (рис. 16.2). Движение заряженных управляющих частиц в канале (воротных частиц) обнаруживается экспериментально по возникновению воротных токов. Они появляются в результате смещения частиц в мембране под влиянием наложенного на мембрану электрического импульса. Удалось обнаружить воротные токи смещения, связанные с частицами, отрывающими Ма-канал. Вместе с [c.154]

Либерман Е. А. и др. Транспорт ионов и электрический потенциал митохондриальных мембран.— Биохимия, 1969, т. 34, с. 1083. [c.250]

Распределение электрического потенциала в мембране и у ее границ можно считать главным фактором, определяющим направление и скорость переноса ионов через мембрану. В частности, разность потенциалов Аф —основная движущая сила переноса ионов через мембрану. Действительно, как показывает уравнение 1.19, величина ионного потока определяется производной dф/dx, которая, как мы видели, пропорциональна А ф. С другой стороны, [c.112]

В функционировании биоэнергетических систем важное место принадлежит транспорту протонов. Перенос электронов в энергосопрягающих мембранах митохондрий, хлоропластов и бактерий сопровождается трансмембранным переносом Н+ и образованием градиента электрохимического потенциала этого иона А[ан+5 который включает электрический (мембранный потенциал) и концентрационный (градиент pH) компоненты [c.162]

При рассмотрении возможности существования электрического потенциала на мембране саркоплазматического ретикулума следует учитывать, что вещества, шунтирующие мембрану по таким ионам, как Na+, К и Н+, практически не влияют на аккумуляцию кальция ретикулумом и не вызывают выброс этого катиона в среду. Кроме того, мембрана саркоплазматического ретикулума, не проницаемая в обычных условиях для Са2+, свободно пропускает одновалентные катионы и анионы. Маловероятно поэтому, что потенциал, возникающий при энергозависимом поглощении Са +, не компенсируется немедленно симпортом аниона или антипортом одновалентного катиона. Таким образом, до настоящего времени не получено однозначных доказательств не только потенциалзависимого выброса Са + из саркоплазматического ретикулума, но и существования на мембране ретикулума стойкого электрического потенциала. [c.84]

A. Поддерживать электрический потенциал на мембране. [c.103]

Вызывает возникновение электрического потенциала на мембране. [c.103]

Существует возможность также очищать растворы неэлектролитов от солей. В этом случае трехкамерный электродиализатор (рис. 3, а) представляет собой соединенные друг с другом узкие и высокие прямоугольные камеры. Очищаемый раствор непрерывно движется через среднюю камеру. При этом наблюдается как перенос ионов, так и потеря очищаемого вещества вследствие диффузии его через мембраны. Однако при градиентах потенциала 250 в см очистка идет н астолько быстро, что эти потери невелики. При очистке растворов происходит сильное перемешивание жидкости из-за ее нагревания. В этом случае перемешение ионов внутри камеры не играет существенной роли. Скорость очистки определяется перемещением ионов в мембране и пристенном слое жидкости. Поэтому существенно падение потенциала на мембране и мембраны следует применять толстые (порядка 0,1—0,2 мм) с большим электрическим и диффузным сопротивлением. Это одновременно увеличивает диффузионные потери, что проверено нами (табл. 9) при очистке растворов сахарозы (градиент потенциала 250 в см). [c.64]

Настоящая работа посвящена изучению влияния ионообменных наполнителей в камере обессоливания на поляризацию ионитовых мембран. С этой целью измеряли падение потенциала на мембране и прилегающих к ней слоях электролита в зависимости от плотности тока на установке, схема которой йоказана на рис. 1. Установка состояла из электродиализатора, электрической цени для поляризации ионообменных мембран и цепи для измерения падения потенциала на мембране. Электродиализатор 8, выполненный из органического стекла, имел пять камер, разделенных попеременно аниопи-товыми 2 мембранами марки МА-40 и катионитовыми 1 мембранами марки МК-40. Рабочая поверхность каждой мембраны была равна 20 см при длине 20 см. Толщина камеры обессоливания составляла 1,2 см, толищна камер концентрирования 0,8 сж, толщина электродных камер 1 см. [c.166]

В 4 отмечалось, что значения потенциала в мембранах малой толщины, сформированных из неполярного растворителя, при отсутствии внешнего поля не отличаются от уровня потенциала в окружающих растворах. На рис. ХУП1.4 схематично показано, что для таких незаряженных мембран электрический потенциал одинаков на любом удалении от мембраны. Этот вывод не распространяется на мембраны, в структуре которых находятся фиксированные заряды. [c.89]

Если профиль электрического потенциала в мембране с толщиной h линеен d(f/dx = (f/h = onst), то уравнение Нернста—Планка (XIX.1.2) приобретает вид неоднородного линейного дифференциального уравнения [c.98]

Эксперименты по импульсному фотовозбуждению пленки ПМ в присутствии внешнего электрического поля показывают, что количество молекул Бр, вовлеченных в этих условиях в цикл фотонревращений, уменьшается примерно на 30%. Таким образом, если в нормальных условиях в клетке произойдет повышение трансмембранной разности потенциалов до определенной величины, то это приведет к снижению количества молекул Бр, вовлекающихся в фотоцикл. В результате создается препятствие для дальнейшего увеличения фотоиндуцированного потенциала на мембране, что может быть важно с точки зрения сохранения ее целостности. [c.407]

Несомненным шагом вперед явилось возникновение в ходе эволюции специфических канальных систем, работа которых управлялась полем на мембране. Это позволило генерацию ПД "перевести" с преимущественно метаболического типа на тип "комбинированный", когда кроме метаболической помпы в генерации электрического импульса важную роль играют и диффузионные процессы, связанные с резким увеличением проницаемости мембран для ПД-образующих ионов. Процесс деполяризации при генерации ПД становится более совершенным, обусловленным резким увеличением канальной ионной проводимости. Это обеспечивает четкость и быстроту деполяризацион-ного ответа и его большую надежность. Входящий электрический ток при деполяризации шунтирует ток, генерируемый помпой, и на этой стадии играет определяющую роль в изменении потенциала на мембране. [c.193]

Хемиосмотическая концепция П. Митчелла. Данная концепция относится к числу наиболее обоснованных и общепризнанных. Согласно работам [88,89,93] система переноса электронов, расположенная в биомембране, создает в ней градиент электрохимического потенциала протонов (Д1хн+), который состоит из двух слагаемых Д ф — электрического потенциала, заряжающего мембрану, и А pH — градиента концентрации протонов по обе стороны мембраны. По определению электрохимического потенциала [c.39]

Говоря об энергетическом состоянии клетки, следует отметить также важную роль энергизации мембраны, которая возникает в результате работы так называемого протонного насоса. Этот механизм, существующий в различных прокариотических и эукариотических мембранах, использует энергию окисления, света и гидролиза АТФ для откачивания протонов из клетки через мембрану. В результате создаются градиент концентрации ионов водорода (АрН) и электрический мембранный потенциал (АЧ ), которые в совокупности образуют трансмембранный электрохимический потенциал ионов водорода (Др1н+). Энергия, запасенная в этом потенциале (протонодвижущая сила), используется в процессах синтеза АТФ, активного транспорта и движения клеток с помощью жгутиков. Кроме того, со значением мембранного потенциала может быть связана активность некоторых ключевых ферментов, контролирующих, в частности, синтез и стабильность таких регуляторных молекул, как ффГфф и цАМФ. [c.49]

Химическая гипотеза постулирует прямое химическое сопряжение окисление приводит к образованию высокоэнергетического интермедиата, который является движущей силой фосфорилирования [34]. Поскольку известно, что в митохондриях могут поддерживаться градиенты концентрации ионов (в том числе протонов) [23], в эту гипотезу обычно включают и сопряжение с транспортом ионов за счет расщепления высокоэнергетического интермедиата. В отличие от этого хемиосмоти-ческая гипотеза постулирует, что окисление сопряжено с выбросом протонов из митохондрий [24,25]. Образующийся при этом градиент электрохимического потенциала протонов движет фосфорилирование в мембранах путем обращения работы АТФазного протонного насоса. Градиенты концентрации катионов рассматриваются как прямой результат электрического мембранного потенциала, возникающего благодаря переносу протонов. [c.312]

Гипотеза об изменении электрического потенциала на мембране саркоплазматического ретикулума в ответ на деполяризацию поверхностной мембраны и ее внутриклеточных ответвлений (7-трубочек) непротиворечиво объясняет быстрое увеличение концентрации Са + в цитоплазме активированной мышечной клетки (А. F. Huxley, F. E. Taylor, 1958 M. Endo, [c.82]

Данную гипотезу в течение многих лет физиологи рассматривают как наиболее вероятную, если не единственную, несмотря на отсутствие данных о существовании электрического потенциала на мембране сакроплазматиче-ского ретикулума в состоянии покоя мышцы. Для проверки этой гипотезы были выполнены эксперименты по замене ионных сред в цитоплазме мышечных клеток, лишенных сарколеммы, или в суспензии ретикулярных пузырьков (L. [c.83]

Механизм всасывания также связан с работой Н+-помпы в плазмалемме. При закислении наружной примембранной зоны снижается диссоциация органических кислот и они проникают в клетки в виде нейтральных молекул. Сахара и аминокислоты поступают в цитоплазму гифы в симпорте с ионами Н+ с помощью специальных липопротеиновых переносчиков. Источником энергии для переноса органических веществ в симпорте с ионами Н+ служит протондвижущая сила, включающая как АрН, так и электрический мембранный потенциал, возникающие благодаря работе Н+-помпы в плазмалемме (см. рис. 6.8). [c.278]

Электрический мембранный потенциал (Д р) является той первичной формой энергии, которая вырабатывается Д1х1-генератора-ми — протонными или натриевыми насосами. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология