Трансмембранная разность

В состоянии покоя внутренняя сторона клеточной мембраны заряжена электроотрицательно по отношению к наружной поверхности. Объясняется это тем, что количество ионов Ка, выкачиваемых из клетки с помощью натриевого насоса, не вполне точно уравновешивается поступлением в клетку ионов К. В связи с этим часть катионов натрия удерживается внутренним слоем противоионов (анионов) на наружной поверхности клеточной мембраны. Таким образом, на мембранах, ограничивающих нервные клетки, поддерживается разность электрических потенциалов (трансмембранная разность электрических потенциалов) эти мембраны электрически возбудимы. [c.636]

Поскольку — химические частицы, несущие положительный заряд, неравномерное их накопление по обе стороны мембраны приводит к возникновению не только химического (концентрационного) градиента этих частиц, но и ориентированного поперек мембраны электрического поля (суммарный положительный заряд, где происходит накопление Н , и отрицательный заряд по другую сторону мембраны). Таким образом, при переносе электронов на ЦПМ возникает трансмембранный электрохимический градиент ионов водорода, обозначаемый символом АЦн+ и измеряемый в вольтах (В, мВ), который состоит из электрического (трансмембранная разность электрических потенциалов A jr) и химического (концентрационного) компонентов (фадиент концентраций — АрН). Измерения показали, что на сопрягающих мембранах прокариот при работе дыхательных и фотосинтетических электронтранспортных цепей Арн+ достигает 200—250 мВ, при этом вклад каждого компонента непостоянен. Он зависит от физиологических особенностей организма и условий его культивирования. [c.101]

Удерживание в неоднородном электрическом поле белков и нуклеиновых кислот с сохранением их биологической активности свидетельствует о возможной роли этого явления в живой клетке. Общеизвестно, что клеточная стенка неоднородна ио своему составу, а следовательно, и по диэлектрической проницаемости и имеет довольно высокий электрический потенциал [ б, 17, 474]. Мембраны клеточных органелл (митохондрий, хлоропластов) и бактерий содержат молекулярные электрические генераторы [87], причем величина генерируемой трансмембранной разности электрических потенциалов достигает существенных значений— 100--300 мВ. Поэтому вполне резонно допустить существование в клеточных структурах неравномерного неоднородного электрического поля, аналогичного создаваемому нами в эксперименте, с высокой напряженностью и градиентом потенциала, и предположить его влияние на процесс удерживания, локализацию и работу биологически активных соединений, особенно высокомолекулярных. [c.228]

Диффузия Ма по электрохимическому градиенту во внутриклеточное пространство, где концентрация этого иона ниже, чем снаружи клетки и где поддерживается отрицательный заряд. (У всех клеток на поверхности существует трансмембранная разность потенциалов — обычно снаружи плюс , внутри минус .) Ма проходит через ионные каналы. [c.26]

Проводимость одиночного К+-канала в аксонах кальмара составляет около 10 пСм. В мембранах саркоплазматического ретикулума обнаружены высокоспецифичные К+-каналы, проводимость которых почти на порядок выше и составляет 130 пСм. Предполагаемое строение таких каналов показано на рис. XXI. 10, II. Диаметр широкого устья каналов составляет не менее 1 нм. Узкая часть поры имеет диаметр около 0,7 нм и длину 1 нм. В узкой части канала находится селективный фильтр с диаметром пропускного отверстия 0,4-0,5 нм. Представляется вероятным, что К -каналы с низкой и высокой проводимостью построены по обш ей схеме, т. е. имеют широкое устье, в котором происходит свободная диффузия ионов, узкую цилиндрическую часть поры, на которой в основном падает трансмембранная разность потенциалов, и селективный фильтр. Различие в проводимостях К+-каналов двух типов может быть обусловлено лишь различной длиной узкой части канала. [c.127]

Согласно хемиосмотическому механизму захват энергии, выделяющейся в процессах электронного транспорта, осуществляется за счет создания трансмембранной разности АрН , а перенос энергии к АТФ-синтазе обеспечивается потоком протонов через ее протонный канал. [c.219]

Зрительный пигмент родопсин, так же как и бактериородопсин, — практически единственный белок в фоторецепторной мембране зрительной клетки сетчатки глаза (на его долю приходится до 80% всего белка в мембране). Хромофором родопсина также служит ретиналь, находящийся в комплексе с опсином. Фотопревращения родопсина тесно сопряжены с ионными и ферментативными процессами, лежащими в основе зрительной рецепции, а также с возникновением трансмембранной разности потенциалов на фоторецепторной мембране за счет сдвига протона в мембране. [c.388]

Суммируя сказанное, можно сказать, что диффузия веществ определяется следующими факторами 1) трансмембранным концентрационным градиентом веществ. Растворенные вещества перемещаются в сторону понижения концентрации 2) трансмембранной разностью электрических потенциалов. Растворенные вещества движутся в сторону раствора с противоположным зарядом 3) коэффициентом проницаемости мембраны для данного вещества [c.139]

На мембранах, ограничивающих нервные клетки, поддерживается разность электрических потенциалов (трансмембранная разность электрических потенциалов) эти мембраны электрически возбудимы. При химической стимуляции, опосредуемой специфическим синаптическим мембранным рецептором (см. разд. Передача биохимических сигналов ), происходит срабатывание воротных механизмов, и в клетку быстро начинают поступать Na+ и Са (при этом может и не выходить из клетки), напряжение на мембране резко падает, и соответствующий ее участок оказывается деполяризованным, но в результате работы ионных насосов электрохимический градиент быстро восстанавливается. [c.142]

Вклад потенциалов плазмалеммы и тонопласта в Е " клетки, измеряемый введенным микроэлектродом, в сильной степени определяется электрическим сопротивлением каждой из этих мембран. У многих водорослей сопротивление тонопласта намного ниже сопротивления плазмалеммы, и поэтому измеряемая трансмембранная разность потенциалов между вакуолью и внешней средой обусловлена главным образом потенциалом плазмалеммы [44,112,435]. До недавнего времени считалось, что также обстоит дело и у высших растений [112]. Однако результаты исследований последних лет свидетельствуют об обратном сопротивление тонопласта у высших растений значительно превышает сопротивление плазмалеммы, и поскольку потенциал тонопласта составляет несколько десятков милливольт и противоположен по знаку потенциалу на плазмалемме, измеряемый [c.13]

Хемиосмотический принцип сопряжения Митчелла предполагает, что перенос электронов связан с синтезом АТФ именно через образование этой трансмембранной разности электрохимических потенциалов ионов водорода [c.166]

ЦЭТ — цепь электронного транспорта ЛЩ"" — трансмембранная разность электрохимических потенциалов ионов водорода [c.5]

Перенос электронов по ЦЭТ от НАДН и сукцината к кислороду, сопряженный с образованием трансмембранной разности [c.7]

В, мВ), который состоит из электрического (трансмембранная разность электрических потенциалов — А-ф) и химического (концентрационного) компонентов (градиент концентрации Н+ — А pH). Измерения показали, что на сопрягающих мембранах прокариот при работе дыхательных и фотосинтетических электронтранспортных цепей А[Дн+достигает 230—290 мВ, при этом вклад каждого из компонентов непостоянен. Он зависит от физиологических особенностей организма и условий его культивирования. [c.87]

Существуют три различных способа, с помощью которых может быть создан истинный мембранный потенциал (т. е. трансмембранная разность электрических потенциалов). Во-первых, он может возникать при работе электрогенных ионных помп, как это происходит в сопрягающих мембранах. Во-вторых, если по одну сторону мембраны добавить соль, катион и анион которой с разной скоростью проникают через мембрану, то благодаря именно этой разности скоростей возникает диффузионный потенциал. Диффузионный потенциал можно создать на сопрягающей мембране, например добавив К" в присутствии валиномицина (рис. 4.7). На сопрягающих мембранах органелл диффузионные потенциалы быстро рассеиваются благодаря движению противоионов-. В случае плазматической мембраны эукариотической клетки, где транспортные процессы в основном происходят медленно, такие потенциалы могут существовать часами. [c.61]

После одиночной вспышки света сдвиг спектра каротиноидов исчезает со скоростью, которая коррелирует со скоростью рассеивания градиента протонов, причем она может резко возрастать при добавлении протонофора. Таким образом, несмотря на то что каротиноиды реагируют на локальные поля в мембране, измерения спектрального сдвига позволяют следить также за спадом трансмембранной разности потенциалов между водными фазами. [c.137]

Трансмембранная разность электрохимического потенциала ионов водорода, генерируемая на тилакоидной мембране в результате рассмотренных выше процессов, используется как энергетический ресурс для синтеза АТФ. В ходе реакции фосфорилирования через АТФ-азу из внутреннего реакционного пространства в наружную среду проходят протоны. При этом градиент Ац.д+ уменьшается. Согласно имеющимся данным, синтез каждой молекулы АТФ происходит в результате перемещения трех протонов через АТФ-азный комплекс. [c.62]

При помощи электродов, введенных в растворы электролита и подключенных к измерительному прибору, можно регистрировать сопротивление бислоя, его емкость и трансмембранную разность потенциалов. Как видно из табл. 3, [c.133]

Рассмотрим теперь последовательность событий во время функционирования АТРсинтазы, связанной с мембраной, при наличии трансмембранной разности pH. Положение 1 на рис. 4.27 соответствует квазиравновесному состоянию фермента нет субстратов фосфорилирования в активном центре, функциональные кислотные группы протонированы, благодаря их контакту с кислым внутренним объемом везикулы (pH,- < рКд), о открыт. Быстрая утечка протонов во внешнюю водную фазу через АТРсинтазу предотвращается барьером, запрещающим контакт АН группы с внешней средой (клапан Ь закрыт). Присоединение субстратов фосфорилирования к активному центру F, (переход 1 —> 2) делает возможными два события [c.109]

Потенциал действия возникает в результат внезапного кратковременного открывания натриевых ворот. Это происходит в ответ на сигнал, приводящий к пороговой деполяризации мембраны аксона, т. е. к уменьшению его трансмембранной разности потенциалов на небольшую, но достаточную для данной реакции величину. Опфывание ворот увеличивает проницаемость мембраны для ионов натрия, и они псютупают в клетку путем диффузии. Это увеличивает в ней количество положительных ионов, т. е. приводит к еще большей деполяризации трансмембранный потенциал меняется с отрицательного до нулевого (полностью деполяризованное состояние), а затем становится положительным. Поскольку натриевые ворота чувствительны к деполяризации, в ходе нее их открывается все больше. Это в свою очередь усиливает поступление в клетку натрия и ведет к дальней- [c.282]

Очевидно, применение этих уравнений для изучения сопряжения процессов полезно в условиях, когда экспериментально можно вариировать и изменять величины сродства Ад, Ар в широких пределах, а также оценивать величину 8рн по трансмембранной разности pH и электрических потенциалов (8ф). Для этого удобно ограничиться ситуацией, когда члены Jh или Арн равны нулю. Это достигается в стационарном состоянии = 0) или при действии разобщителей (Арн = 0), [c.135]

В настоящее время протонные АТФазы выделены практически из всех типов сопрягающих мембран митохондрий, хлоропластов, хроматофоров. АТФазный комплекс, или Н+-АТФаза, — обратимый фермент, обладающий как АТФ-синтетазной, так и АТФазной функциями. Синтез АТФ осуществляется за счет АрН+, а гидролиз АТФ приводит к тому, что протонная АТФаза сопряженно генерирует трансмембранную разность электрохимического потенциала Н . Таким образом, в Н -АТФазе происходят процессы по общей схеме [c.217]

Синтез АТФ из АДФ и Фн может происходить в мембранных везикулах и в отсутствие переносчиков электронов. Для этого необходимо лишь тем или иным образом создать трансмембранную разность электрохимических потенциалов Н+ на мембране, в которой находится АТФ-синтетаза. Такого рода процессы синтеза АТФ наблюдаются в липосомах из фосфолипидов, в состав которых помимо АТФ-синтетазы входит бактериородопсин (см. гл. XXIX), способный под действием света переносить Н+ через мембраны. Аналогично, синтез АТФ можно осуществить, создав разность АрН с помощью кислотно-щелочного удара или прикладывая разность электрических потенциалов. В действительности проблема состоит в том, чтобы понять, каким образом компоненты АрН+ взаимодействуют с Н+-АТФазой, не вовлекая непосредственно перенос электрона в ЭТЦ. [c.219]

Изменение флуоресценции зависит от энергизации мембран тилакоидов и образования трансмембранной разности концентраций ионов водорода АРЬ (XXIV, 3). Степень независимого тушения линейно растет с увеличением концентрации Н+ внутри тилакоида. Это происходит из-за увеличения вероятности тепловой дезактивации возбужденного состояния ХЛ в присутствии ионов водорода. Такого рода эффекты известны в фотохимии красителей, квантовый выход флуоресценции зависит от РЬ среды. [c.353]

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]

Таким образом, выбор флуоресцентных зондов для измерения трансмембранной разности потенциалов должен осуществляться с учетом как специфики самих эондов, так и особенностей исследуемого объекта. [c.9]

Возможны различные механизмы переноса протона через мембрану при транспорте электрона по цепи переносчиков, которые асимметрично расположены в мембране. Возможно образование в белковой части переносчика протонного канала, проводимость которого зависит от окислительно-восстановительного состояния самого переносчика. Таким образом, переносчик электронов одновременно выполняет функции протонного насоса. Перенос протона может происходить и в результате работы подвижных переносчиков, которые диффундируют через мембрану от одной ее стороны на другую. Они восстанавливаются в ЭТЦ на одной стороне мембраны и одновременно с электроном присоединяют протон, затем, диффундируя на другую сторону мембраны, окисляются и выбрасывают протон в примембранную область. Именно так осуществляются эти функции в мембранах тилакоида в хлоропластах, где таким образом он передает электроны и протоны с наружной (отрицательной) к внутренней (положительной) поверхности. Отметим, что в митохондриях полярность мембраны обратна полярности тилакоида (плюс на наружной, минус на внутренней стороне). В тилакоиде протоны потребляются из наружной фазы и переносятся во внутреннюю, которая таким образом подкисляется при работе ЭТЦ. Это приводит к появлению трансмембранного градиента концентрации протонов (АрН) между наружной и внутренней фазами тилакоида. Одновременно создается и трансмембранная разность электрических потенциалов (Аф) за счет увеличения положительного заряда внутри тилакоида при накоплении там положительно заряженных протонов. Свой вклад в разность электрических потенциалов на мембране вносит и собственно фотохимический перенос электрона на наружную сторону при работе фотосистем ФС I и ФС П. Образующееся таким образом электрическое поле (Аф) влияет в [c.165]

Рис. 1. Схема превращения энергии в биомембранах [8ки1асЬеу, 1981] Цепь электронного транспорта (1), используя энергию окислительно-восстано-вительных реакций, транспортирует протоны через мембрану против их электрохимического потенциала. Образующаяся таким образом трансмембранная разность электрохимических потенциалов ионов водорода используется АТФ-синтетазой (2) для синтеза АТФ из АДФ и Фд

Поскольку концентрация ионов натрия и калия по ту и другую сторону мембраны различаются, внутренгшя область аксона имеет значительный отрицательный потенциал (—70 мВ) по отношению к наружной среде. Когда нервный импульс возникает в основании аксона, трансмембранная разность потенциалов в этом месте локально понижается. Это ведет к тому, что непосредственно за этой зоной с измененньпл потенциалом вдоль аксона открываются ионные каналы для входа ионов Ыа. Процесс является са.моусиливающимся поток ионов натрия через мембрану приводит к открыванию все большего числа ионных каналов. Затем натриевые каналы закрьшаются, но вслед за этим открывается другая группа каналов — для ионов К, которые выходят наружу. Этот поток восстанавливает потенциал внутри аксона до потенциала покоя. Резкий скачок потенциала или электрический спайк называется потенциалом действия и является электрическим выражением нервного импульса (см. рис.8.1). [c.248]

В разделах 1П.2, П1.3 было показано, что не только Н+ и Na+, но и Са + и К+ (Na, К-АТФаза) могут транспортироваться в клетке против градиента, концентрации и электрохимического градиента. При этом создается трансмембранная разность потенциалов. Однако она так же, как и градиент ионов С1 , по-видимому, никогда не используется для совершения полезной работы. Тем не менее в экспериментах in vitro ряд АТФаз (например, Са-АТФаза при выбросе a + из саркоплазматического ретикулума) могут синтезировать АТФ. [c.120]

Основными формами аккумуляции энергии в клетках являются трансмембранная разность электрохимических потенциалов ионов (в основном ионов и На" ), а также шакроэргические химические соединения (главным образом, нуклеозидарифосфаты, фосфое-нолпируват, ацил фосфаты, неорганический пирофосфат и др.). [c.39]

Одним из самых активных стимуляторов слияния мембранных структур является кальций. Стимуляция кальцием процесса слияния искусственных мембраи в первую очередь объясняется тем, что эти катионы способны к образованию связей не только с молекулами одного монослоя, ио и разных мембран. Об активном связывании Са + кислыми фосфолипидами свидетельствует появление трансмембранной разности потенциалов на фосфатидилсерино-вых ПЛМ, а также снижение скачка потенциала и рост поверхностного давления монослоев, сформированных из кислых фосфолипидов. Последнее свидетельствует о том, что Са2+ комплексируется с фосфолипидами, нейтрализуя поверхностный заряд. Один ион Са + может сшивать четыре молекулы липида, с двумя из которых образуются координационные связи. Если Са + находится только снаружи липосом, происходит связывание фосфолипидов внешнего монослоя и уменьшение объема последнего, что приводит к его растяжению внутренним монослоем. Это и вызывает нарушение структуры бислоя. [c.140]

ФКФ действует более эффективно, чем МА. Это связано с лучшей жирорастворимостью его аниона (ФКФ ) по сравнению с катионом метиламина (МА-Н+). Проникновение ФКФ в больших концентрациях в неполярную зону мембраны приводит к резкому уменьшению градиента потенциала внутри мембраны и, следовательно, к изменению величины трансмембранной разности электрохимического потенциала Н+. Согласно теории П. Митчела, именно эта разность потенциалов используется в хлоропластах для реакций синтеза АТФ. Способность ФКФ и МА подавлять реакции фотофосфорилирования основана на том, что, выравнивая градиент pH на тилакоидных мембранах, они устраняют основную движущую силу процессов синтеза АТФ. [c.179]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология