Мембрана биологические поверхностный

Ультрафильтрация через пористые мембраны представляет собой метод диффузии молекул через ряд мембран различной пористости. Скорость диффузии зависит от молекулярного размера и степени проницаемости мембран. Высокопористые мембраны готовят из чистых биологически инертных нитрата целлюлозы, ацетата целлюлозы, регенерированной целлюлозы и других полимеров. Эти мембраны называются поверхностными фильтрами. В противоположность глубинным фильтрам, полученным из волокнистых материалов, они отличаются исключительно высокой эффективностью удерживания, что обусловлено их весьма однородной пористой структурой и одинаковым размером пор. Большая часть вещества при фильтрации раствора задерживается на поверхности эффект сита). [c.86]

Отрицательная и положительная адсорбция различных веществ в крови и протоплазме клеток имеет большое значение для обмена веществ в живых организмах. Поверхностное натяжение биологических жидкостей значительно ниже, чем воды (табл. 32). Поэтому гидрофобные вещества, например кислоты жирного ряда, аминокислоты, стероиды, будут накапливаться у стенок сосудов, клеточных мембран, что облегчает их проникновение сквозь эти мембраны. [c.133]

Тонкую микроскопическую углеводородную пленку можно получить при сближении двух капелек воды в органической среде, содержащей подходящее поверхностно-активное вещество (ПАВ), например моноглицерид олеиновой кислоты, лецитин и др. Самопроизвольное утончение этой пленки завершается скачкообразным образованием участков (в виде круглых пятен) с толщиной около 50 А, представляющих собой структуру, состоящую из двух монослоев ПАВ, обращенных друг к другу углеводородными радикалами с некоторым количеством органического растворителя. Затем пятна разрастаются на всю площадь пленки. В отраженном свете такая пленка выглядит черной, поэтому ее называют черной углеводородной пленкой. В биологической литературе чаще используется термин бимолекулярная (черная) липидная мембрана (БЛМ). Вместе с водными эмульсионными, т. е. пленками одной жидкости, полученными в другой жидкости, и пенными пленками они относятся к классу жидких симметричных, или двухсторонних, пленок, т. е. пленок, ограниченных с обеих сторон одной и той же фазой. Из симметричных пленок наиболее подробно исследованы пенные пленки. [c.9]

Образование комплексов фермент—субстрат и гормон—рецептор предполагает узнавание молекулами друг друга. На более высоком уровне организации такой способностью обладают клетки. Так, лейкоциты в токе крови узнают и разрушают чужеродные клетки, например бактериальные, но не нападают на собственные клетки крови. Узнавание проявляется и в контактном ингибировании некоторые клетки высших организмов (например, клетки мышечной ткани) в питательной среде продолжают делиться до тех пор, пока не придут в контакт с другими клетками, после чего их рост прекращается. Раковые клетки в тех же условиях продолжают делиться. В этих двух примерах клеточного узнавания, имею- щего важное значение в медицине, участвуют поверхностные антигены. Уникальность специфических типов клеток указывает на большое разнообразие их поверхностных антигенов, что дополнительно усложняет строение биологических мембран. Процессы клеточного узнавания зависят от подвижности компонентов мембраны, которая, по-видимому, регулируется с помощью микротрубочек, имеющихся в цитоплазме [4]. [c.108]

Все клетки, даже самые простые, имеют мембраны. Мембраны отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, поэтому нарушение целостности мембраны приводит к гибели клетки. Мембраны не только сохраняют молекулы веществ, входящих в ее состав, но и реализуют специфику химического состава клеточной цитоплазмы. С помощью специальных устройств мембрана избирательно выбрасывает из клетки ненужные вещества и поглощает из окружающей среды необходимые. Главные компоненты биологических мембран живых организмов — это сложные липиды. Следует обратить внимание на то, что все сложные липиды, описанные в разд. 9, имеют характерное строение для поверхностно-активных веществ, т. е. две большие неполярные углеводородные группы и полярную часть, способную к образованию водородных связей. Таким образом, эти молекулы способны самопроизвольно агрегировать, образуя в воде бислойные структуры, составляющие основу мембраны. В состав мембранного бислоя входят и молекулы белков, и свободные жирные кислоты. Последние встраиваются в бислой так, что их жирные хвосты погружены внутрь, а полярные группы во внешнюю среду и контактируют с ионами натрия с внешней, а с ионами калия с внутренней стороны бислоя (см. рис. 73). Биологические мембраны не только регулируют обмен веществ в клетке, но и воспринимают химическую информацию из внешней среды с помощью специальных рецепторов. Биологические мембраны обеспечивают иммунитет клетки, нейтрализуя чужие и свои вредные вещества. Они также способны передавать информацию соседним клеткам о своем состоянии. Наконец, совсем недавно было обнаружено, что многие белки-ферменты могут работать только внутри мембраны, запрещая, разрешая или сопрягая ферментативные процессы. [c.407]

Хотя липоиды находятся во всей массе клеточной протоплазмы, но особенно много их имеется в поверхностном полупроницаемом слое клетки. Через этот поверхностный слой могут проникать не только водорастворимые, но и жирорастворимые вещества. Всасывание этих последних соединений связано с возможностью растворения их в липоидах поверхностного слоя клеток. Особенно важная роль в процессах всасывания и обмена различными веществами между клеткой и окружающей жидкой средой принадлежит, по-видимому, холестерину и его эфирам. Фосфолипиды встречаются во всех биологических мембранах. Возможно, что именно эти морфологические структуры, в частности мембраны митохондрий, являются основными местами сосредоточения фосфолипидов в тканях. [c.110]

Предполагаемое значение толщины БЛМ, составленной из двух цепей с 18 атомами углерода (46 А) и двух полярных групп (14 А), составляет 60 А. Электронные микроснимки свидетельствуют о двойной структуре, которая имеет большое сходство с той, которая обнаружена в биологических мембранах. Межфазное поверхностное натяжение как БЛМ, так и биологических мембран изменяется в интервале 0,2-10- —З-Ю- Н/м, что сопоставимо с межфазным поверхностным натяжением между липидной массой и водой. Это означает, что плотность липидов в бислое является почти такой же, как и их плотность в липидном веществе. Электрические емкости как БЛМ, так и биомембран лежат в диапазоне от 0,4 до 0,8 мкФ/см Измерением емкости была определена толщина бислойного диэлектрика, которая оказалась меньше полной толщины мембраны. По-видимому, это объясняет- [c.331]

Поверхностные гликопротеины выполняют и функции специфических рецепторов. Белки зачастую внедряются в слой липида, более того, есть такие белковые молекулы, которые пронизывают липидный слой, связывая наружную и внутреннюю поверхности мембраны и образуя белковый канал для диффундирующих молекул. Существуют и углеводные структуры, выступающие из белкового слоя и непосредственно взаимодействующие с биологически активными веществами (рис. 1). [c.47]

Фосфолипиды составляют основу липидного бислоя биологических мембран (см. главу 15) и очень редко встречаются в составе запасных отложений жиров. Преимущественное участие фосфолипидов в формировании клеточных мембран объясняется их способностью выступать в роли поверхностно-активных веществ и образовывать молекулярные комплексы с белками — хиломикроны, липопротеины (см. ниже). В результате межмолекулярных взаимодействий, удерживающих друг возле друга углеводородные радикалы, образуется внутренний гидрофобный слой мембраны. Полярные фрагменты, расположенные на внешней поверхности мембраны, образуют гидрофильный слой. Благодаря полярности молекул фосфолипидов обеспечивается односторонняя проницаемость клеточных мембран. В связи с этим фосфолипиды широко распространены в растительных и животных тканях, особенно в нервной ткани человека и позвоночных животных. В микроорганизмах они являются преобладающей формой липидов. [c.256]

Известна нестабильность мыльного пузыря, причиной которой может стать любая пылинка. Началом дестабилизации является прокол стенки пузыря и образование поры. В липидной бимолекулярной пленке клеточной мембраны поры появляются, если исключить чисто механические повреждения, в результате тепловых флуктуаций поверхности бислоя, электрического пробоя, замораживания пленки, действия поверхностно-активных веществ, осмотического давления, перекисного окисления липидов и др. Один из наиболее типичных и хорошо изученных примеров дестабилизации биологических мембран - гемолиз эритроцитов. Это явление включает на начальном этапе набухание клеток в гипотонической среде в результате действия сил осмотического давления. Во время набухания клетки мембрана растягивается, что обусловливает рост мембранного натяжения. При определен- [c.49]

Как видно из приведенных в табл. 25.3.1 данных, в миелине отношение липид белок выше, чем в других мембранах это соответствует специфической функциональной роли миелина. Напротив, для протекания высокоэффективных процессов окисления во внутренней мембране митохондрий необходимо присутствие нескольких ферментов и отношение липид белок у нее ниже. В мембране эритроцитов содержится относительно большое количество углеводов. Основной гликопротеин мембраны эритроцитов, гликофорин, как было показано [6], ориентирован на поверхности мембраны так, что Л -концевая часть его полипептидной цепи, несущая все ковалентно связанные остатки углеводов, выступает во внешнюю среду такими поверхностными олигосахаридами являются некоторые групповые антигены крови и рецепторы, включая рецептор вируса гриппа. Схематическое изображение возможного расположения белков, липидов и углеводов в биологической мембране, приведенное на рис. 25.3.1, основано на жидкомозаичной модели [7]. Полярные молекулы липидов образуют бимолекулярный слой (см. разд. 25.3.3), тогда как белки могут быть или связаны с поверхностью (так называемые внешние белки), или внедрены в бислой (так называемые внутренние или интегральные белки). В некоторых случаях белок может пронизывать бислой. Жидкомозаичная модель завоевала всеобщее признание предполагают, что мембрана в физиологических условиях является текучей, а не статичной. Так, липидные и белковые компоненты в изолированных [c.109]

Коллоиды и коллоидные системы очень ширсжо расгространшы и хорошо известны. Особенно важна их роль в биологических процессах. Например, ферментные системы и кровь представляют собой коллоидные растворы, легко проникающие через биологические мембраны. В этих и многих других случаях (перенос питательных веществ, механизм действия поверхностно-активных веществ и т.д.) учет различных поверхностных явлений представляется необходимым. [c.10]

Как уже говорилось выше, ио данным электронной микроскопии, внутренняя область клетки отделена от внешней среды с помощью поверхностного слоя цитоплазмы, имеющего характер мембраны (50—70А толщиной), и все заполняющие клетку органеллы — ядро, митохондрии, рибосомы и др. — отделены друг от друга и от заполняющей клетку эндоплазмы. В некоторых случаях органеллы имеют специальные мембраны (например, ядро в клетках высших организмов), в других случаях разделительной перегородкой является само вещество частицы (например, у митохондрий и рибосом). Структурные элементы клетки содержат значительный процент белков и чаще всего липиды, т. е. группу водонераствори.мых жирорастворимых веществ. Смысл подобной структуры клеток — в пространственном разделении химических реакций в клетке. Сквозь все мембраны, как внешние, так и внутреннпе, непрерывно идут процессы переноса. Процессы переноса в клетке бывают двоякие. Биологически важным является активный транспорт, т. е. перенос ионов и молекул разных веществ против градиента концентращга пз области, где концентрация низка, туда, где концентрация выше. Этот процесс лежит в основе питания и секреторной функции клетки, т. е. поглощения ею из внешней среды необходимых веществ и выделения в среду веществ, используемых другими клетками и тканями. Этот же процесс внутри клетки направляет одни вещества в ядро, дрз гие в митохондрии, третьи в рибосомы и т. д. [c.176]

Система активного переноса и транспорта через биологические мембраны чрезвычайно сложна. Рабочим телом здесь служат специальные белки, а источником энергии является аденозинтрифосфор-ная кислота (АТФ). При активном переносе первым этапом поглощения является взаимодействие поглощаемых веществ с молекулами поверхностных структур протоплазмы. Адсорбированные молекулы переносятся затем в цитоплазму посредством механизма активного переноса. Предполагается, что в этих процессах ведущая роль принадлежит специальным транспортным системам — мембранным переносчикам, природа которых еще недостаточно изучена. Одним из звеньев такой системы могут быть мембранные транспортные АТФ-азы, активируемые ионами магния, калия и натрия. Так, в последнее время из мембран некоторых микроорганизмов выделены белки, участвующие в транспорте аминокислот. Обнаружены и изучаются белковые системы, ответственные за перенос сахаров в частности глюкозы. [c.15]

Ионы кальция жизненно необходимы для функционирования клеточных мембран и для многих биологических процессов. Поверхностные мицеллы, постулированные Бреем [20], имеют аналогаи в более простых поверхностно-активных системах. Например, при физиологических значениях pH монослои из молекул стеариновЪй кислоты в присутствии ионов хлорида кальция ассоциируют в поверхностные мицеллы с диаметром около 6 нм [21] (рис. 3.2, е ). Образование поверхностных мицелл в мембранах может быть тесно связано со структурными переходами мембран и понижением энтропии, которое, по имеющимся данным, сопровождает возбуждение мембраны [21]. [c.47]

Хотя описанные результаты свидетельствуют об инициировании образования перекисей ОН адикалами, они сами по себе недостаточны для того, чтобы исключить возможность инициирования ре- акции в липидах биологического происхождения анион-радикалом О г-Кроме отталкивания формиат-ионов вследствие отрицательного поверхностного заряда мицелл мыла будет затруднено также и проникновение в гидрофобное ядро 0 Следует ожидать, что любые реакции между О и молекулами мыла будут протекать лишь с оставшимися в растворе мономерами. Однако мембранные системы не имеют такого высокого поверхностного потенциала, в результате чего кюжет осуществляться контакт 0 и липидов в бислое мембраны. [c.335]

Рис. 10,12. Модели строения биологической мембраны а — по Даниэли и Давсону I — липидный бислой 2 — мономолекулярный слой белков б—мозаичная модель /—липидный бислой 2—поверхностный слой белков 3 — интегральные белки 4 — ионный канал

Ко 2-му типу явлений биологической подвижности можно отнести амебоидное движение, очень часто неотличаемое от движения протоплазмы. Однако мне представляется их различие существенным — образование и исчезновение псевдоподий сопряжено не только с перетеканием протоплазмы, но и образованием (исчезновением) поверхностной мембраны, а также с изменением кортикального слоя клеток типа гельч золь (см. [362]). [c.187]

Однако мембрана - это не только липидный бислой. Имелись экспериментальные данные, которые свидетельствовали о том, что биологическая мембрана состоит и из белковых молекул. Например, при измерении поверхностного натяжения клеточных мембран было обнаружено, что измеренные значения коэффициента поверхностного натяжения значительно ближе к коэффициенту поверхностного натяжения на границе раздела белок-вода (около 10 Н/м), нежели на границе раздела липид-вода (около 10" Н/м). Эти противоречия экспериментальным результатам были устранены Даниелли и Девсоном, предложившими в 1935 г. так называемую бутербродную модель строения биологических мембран, которая с некоторыми несущественными изменениями продержалась в мембранологии в течение почти 40 лет. Согласно этой модели мембрана - трехслойная. Она образована двумя расположенными по краям слоями белковых молекул с липидным бислоем посередине образуется нечто вроде бутерброда липиды, наподобие масла, между двумя ломтями белка. [c.11]

По-видимому, механизмы пострадиационной вариабильнос-ти активности мембранных белков предусматривают реализацию регуляторных эффектов целого ряда факторов например, влияния нейроэндокринной системы на функционирование ферментов в облученном организме, биологически активных веществ, продуктов пероксидного окисления липидов, изменений зарядового состояния поверхностных участков мембраны и др. [c.146]

Температуро-зависимые изменения структуры воды. Криоповреждения клеток либо других биологических структур, обусловленные изменением фазового состояния белков или липидов, существенно зависят от степени гидратации мембран. Вода стабилизирует структуру мембраны, поэтому выяснение роли воды в поддержании структуры мембраны является одним из важных подходов к пониманию механизмов криоповрежденин мембран при охлаждении и замораживании. В процессе охлаждения происходит два типа изменений в поверхностной (вици-нальной) воде кооперативные процессы, захватывающие большое количество молекул воды, и процессы, сопровождающиеся изменением ее структуры. Существенной особенностью вици-нальной воды является наличие структурных переходов при 4S и 15°С. [c.22]

Поступление Са + в цитоплазму через поверхностную мембрану или из внутриклеточных депо приводит к запуску биохимических реакций и соответствующему физиологическому ответу данной клетки. Совершенно очевидно, что биологическая роль Са + должна быть изучена на интактных клетках — в суспензиях или монослоях первичной либо переживающей культуры. При этом необходимо или изменять уровень внутриклеточного кальция с помощью веществ, избирательно переносящих Са + через клеточную мембрану (должны обладать растворимостью в гидрофобной фазе мембраны), или, используя специфические кальциевые метки (должны быть водорастворимы), регистрировать колебания концентрации этого катиона в ответ на определенный внеклеточный стимул. После длительного поиска такие вещества были и обнаружены, и синтезированы они введены в практику биохимических исследований. В настоящее время наиболее широко используют кальциевый ионофор А23187 и кальциевый хромофор Квин-2. [c.23]

При иммунном ответе происходит взаимодействие различных популяций клеток и образуемых ими продуктов. Есть основание предполагать, что посредниками в некоторых из этих взаимодействий служат молекулы, расположенньге на поверхности клеток. Поверхностные мембраны не только выполняют функцию барьера проницаемости, но н содержат ряд специфических ферментов и других белков, которые участвуют в клеточном узнавании и взаимодействии клеток (т. е. являются рецепторами) н играют важную роль в специфических процессах транспорта. Чтобы описать и понять участие биологических мембран в биохимических процессах, необходимо знать, каким образом они устроены. [c.39]

Какое отношение имеют мыльные пузыри к развивающейся яйцеклетке Сходство кажется случайным, но на самом деле это далеко не так. Изоморфизм здесь имеет четкую химическую основу. Обсуждая химические функции клеточной мембраны. Де Дюв (De Duve, 1984) указывает Ряд важных свойств биологических мембран, а также мыльных пузырей объясняется структурой их липидных бимолекулярных слоев . Мыльный пузырь состоит из липидного бимолекулярного слоя. Мыла — это соли жирных кислот, молекулы которых называют амфифильными, потому что они состоят из гидрофобного хвоста и гидрофильной головки. Молекулы липидов биомембран (фосфолипидов) сложнее, но и они являются амфифильными. Биомембраны и мыльные пленки благодаря сходным химическим свойствам отличаются большой пластичностью. Они стремятся уравновесить поверхностное натяжение, принимая форму с минимальными объемом и поверхностью — сферическую, и выдерживают деформации, не разрываясь они стремятся образовывать замкнутые структуры. Разрезанный надвое мыльный пузырь, как и клетка, образует два меньших, но целых пузыря (рис. 10.10). [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология