Изотопное взаимодействие

Случай, когда изотопные взаимодействия [c.201]

Таким образом, в отсутствие изотопных взаимодействий определение потока одной из меток и суммарного потока дает сопротивление суммарному потоку / . Поэтому / можно определить, не зная ни движущей силы, ни природы сопряженных потоков. Проницаемость для суммарного потока о снова можно оценить как /сЯ. [c.204]

Случай, когда имеется изотопное взаимодействие [c.205]

Как и ранее, уравнение (9.7) применимо к полному потоку рассматриваемого вещества. Однако для изотопных форм вещества в уравнениях (9.8) —(9.10) уже не выполняются условия гцг = 0, как утверждалось в уравнении (9.19). Важно отметить, что, когда мы говорим вид уравнения для полного потока не изменился при наличии изотопного взаимодействия, мы не утверждаем, что изотопные взаимодействия не влияют на величину коэффициентов сопротивления гоо и го/. Для такого утверждения нам понадобилась бы весьма детальная физическая картина системы. [c.205]

Знаки Пк могут создавать путаницу. Если имеется эффект взаимного увлечения изотопных потоков (положительное сопряжение), то отрицателен. Если поток изотопа I снижает поток изотопа к (отрицательное сопряжение), то Г1к положителен. Как и ранее, если р меняется с изменением х, то поток изотопа р/ будет превышать значение изотопного обмена. Однако в данном случае сопротивление обменному потоку будет изменяться за счет изотопного взаимодействия. Вычитая уравнение (9.7) из уравнений (9.39), получаем [c.206]

Отметив это различие, можно завершить наше формальное рассмотрение точно так же, как и в отсутствие изотопного взаимодействия. Снова полезно оценить сопротивление с помощью изотопных измерений в отсутствие суммарного потока. Интегрируя уравнения (9.42), в данном случае получаем [c.207]

Это выражение можно сравнить с уравнением (9.28). Ясно, что коэффициент сопротивления здесь уже не является интегральным коэффициентом сопротивления суммарному потоку R при наличии изотопного взаимодействия эксперимент по простому изотопному обмену уже не позволяет оценить сопротивление (или проницаемость) для суммарного потока. Полученный здесь коэффициент мы назвали обменным коэффициентом сопротивления R. По аналогии с уравнением (9.16) [c.207]

Следует отметить, что это уравнение, как и соответствующее выражение (9.38), выполняющееся при отсутствии изотопных взаимодействий, справедливо независимо от того, зависят ли коэффициенты проницаемости от концентраций омывающих растворов или от разности электрических потенциалов, со и о, будучи функциями локальных феноменологических коэффициентов, являются, конечно, параметрами состояния, и ничто в наших соотношениях не наводит на мысль, что они не должны быть весьма чувствительными функциями состояния. Тем не менее если только о) и со применимы к данной системе, то эти уравнения также должны выполняться . [c.208]

Как мы видим, при наличии изотопного взаимодействия из отношения потоков нельзя определить силы, активирующие транспорт. Однако уравнение (9.48) полезно в том плане, что факторы, способствующие отклонению от нормального отношения потоков, ехр Х/ЯТ), становятся очевидными 1) сопряжение с потоками других веществ, 2) сопряжение с метаболизмом (активный транспорт) и 3) изотопное взаимодействие. Дополнительный практический аспект — влияние параллельных каналов утечки. Значение этого фактора будет рассмотрено в разд. 9.3. [c.208]

Ror Jr)j a, тогда как RT 1п /о = — ( / ) Ro г Jr)x=Q- Соответственно даже без всяких изотопных взаимодействий (ю/ш = 1) уравнения (9.48) и (9.50) дают одинаковое значение Еыл только при Jr)j g = (fr)x=o- Поскольку это маловероятно, в общем случае уравнение (9.50) неверно. Действительно, для рассматриваемых здесь линейных систем, учитывая, что, по уравнению (7.39), (/г) =o = (> < ) ( г) =о> имеем [c.209]

На этой стадии читатель может спросить, до какой степени наши заключения, касающиеся изотопных взаимодействий, отражают реальную ситуацию. Можно видеть, что, поскольку неравновесная термодинамика в явной форме включает все возможные сопряжения потоков, изотопные взаимодействия учитываются в ней автоматически. Но это не значит, что они обязательно должны быть существенными. Некоторые теоретические основы изотопных взаимодействий будут рассмотрены в разд. 9.3 и гл. 10, а экспериментальные примеры мы обсудим в гл. 11. Однако сначала целесообразно обсудить следствия из того факта, что мембраны, представляющие интерес с точки зрения биологии, часто не являются гомогенными. [c.210]

Здесь мы считаем, что с примерно одинаковы по всем элементарным каналам.) В отсутствие изотопного взаимодействия для каждого канала со / = 1 [см. уравнение (9.57)], так что [c.212]

Очевидно, даже при отсутствии активного транспорта, если в какой-нибудь области имеется изотопное взаимодействие, наблюдаемое отношение потоков может заметно отличаться от такового для элементарного канала проводимости. Действительно, при наличии циркулирующего объемного потока в составной системе могут проявляться изотопные взаимодействия, несмотря на отсутствие изотопных взаимодействий в любом из элементарных каналов. Это явление обсуждается в гл. 10. [c.213]

Для однородных каналов отклонения отношения потоков от нормальной величины объясняются сопряжением с потоками других веществ, активным транспортом или изотопным взаимодействием. При наличии изотопного взаимодействия измерение обменного сопротивления / или обменной проницаемости со не позволяет количественно оценить Я или со, а отношение потоков не позволяет оценить силы. [c.218]

Измерение отношения потоков в условиях короткого замыкания— классический способ оценки электродвижущей силы транспорта натрия — ненадежно, поскольку /о зависит не только от на, но и от эффективности утечки, изотопного взаимодействия и сопряжения транспорта с обменом веществ. [c.218]

Кинетика изотопных потоков механизмы изотопного взаимодействия [c.219]

Уравнение (10.3) показывает, что при наличии фрикционного взаимодействия между молекулами воды обменное сопротивление превосходит сопротивление суммарному потоку, а отношение потоков будет аномальным. Однако в противоположность тому, что можно было бы интуитивно ожидать, степень аномальности отношения потоков будет зависеть не только от эффективности взаимодействия между молекулами воды, но и от взаимодействий между молекулами воды и мембраной. Следовательно, уже такая простая фрикционная модель позволяет объяснить наблюдаемые существенные изотопные взаимодействия в каналах большого диаметра, в которых f vm будет мало, тогда как изотопное взаимодействие оказывается слабым в тонких каналах, там, где /wm велико. [c.220]

Снова Я > Я. Очевидно, что простая фрикционная модель не позволяет объяснить отрицательное изотопное взаимодействие. Действительно, изложенные соображения слишком грубы и не учитывают детали молекулярных взаимодействий. Они могут дать лишь чисто качественную картину явления. [c.220]

Кинетика изотопных потоков изотопное взаимодействие [c.223]

Хотя рассмотренные здесь модели привлекательны тем, что позволяют просто объяснить противоречия между коэффициентами проницаемости для суммарного потока и для потока метки, мы еще. раз подчеркиваем, что в основе этих противоречий могут быть и другие механизмы, отличные от однорядной диффузии и образования комплексов с переносчиками. Для двухрядной решетки, показанной на рис. 10.3, при наличии возможности обмена между молекулами, находящимися в соседних занятых центрах, отрицательное изотопное взаимодействие может смениться положительным [5]. В более общем случае для решеточных моделей имеется возможность того, что связывающие центры будут изменять свою конформацию после того, как они становятся занятыми, и что между различными центрами существует взаимодействие. Такая аллостерическая ко-оперативность может индуцировать положительное или отрицательное изотопное взаимодействие [10]. В разд. 10.4 мы рассмотрим, как циркуляция потока может приводить к положительному или отрицательному изотопному взаимодействию. В гл. 11 обсуждается экспериментальный пример еще одного механизма изотопного взаимодействия, связанного с неоднородностью мембраны. [c.226]

Таким образом, при не слишком малых с и не слишком больших Rf имеет место отрицательное изотопное взаимодействие. Такие условия возникают, когда константа диссоциации комплекса F-переносчика велика или скорость движения ненагруженного переносчика значительна. [c.230]

Изотопное взаимодействие, определяемое неоднородностью [c.230]

Описанные выше фрикционные и решеточные модели приводят к хорошо известным механизмам изотопного взаимодействия, которые представляются вполне правдоподобными исходя из физических взаимодействий между проникающими молекулами— или непосредственных, или как косвенное следствие влияния проникающих молекул на транспортную систему (такое, на- [c.230]

Мы рассмотрим здесь влияние такой циркуляции на феноменологическое изотопное взаимодействие [12]. Чтобы выявить эффекты циркуляции в чистом виде, предположим, что ни в каком отдельном канале нет никакого прямого взаимодействия между потоками растворенных веществ. Пусть <л. и ю. — соответственно коэффициенты проницаемости для метки и для суммарного потока рассматриваемого вещества в г-м канале, <т,- — соответствующий коэффициент отражения, а р,-—гидравлическая проводимость. Параметры различных каналов могут быть разными вследствие неоднородной пористости или других факторов. Простоты ради нормируем все потоки на единицу полной площади мембраны. Тогда всех потоков. [c.232]

Если нет изотопного взаимодействия, то для любого канала = 0) ., и мы имеем [c.232]

Естественно, что величину такого изотопного взаимодействия невозможно прогнозировать без детальных сведений о параметрах мембраны, которые, к сожалению, для биологических мембран, как правило, отсутствуют. Полезно, однако, рассмотреть общую природу соотношения между со и со для системы с двумя типами параллельных каналов, которые могут соответствовать, например, пути через клетку и внеклеточному пути (1 и 2 соответственно). Для такой системы уравнение (10.32) дает [c.234]

Для малой Ас и точно известной с в отсутствие изотопных взаимодействий в каждом отдельном канале можно обратиться к уравнению (10.28), что дает [c.235]

Таким образом, в отсутствие изотопного взаимодействия в каждом отдельном канале величины в явном виде не зависят от разности концентраций или потока основного вещества через мембрану. Для данной средней концентрации с при изменении Ас без нарушения / , будут меняться и но не [см. уравнение (10.28)]. (Однако со , а. и / . могут, конечно,, зависеть от с.) [c.236]

При этом мы полагаем, что в каждом отдельном канале изотопного взаимодействия нет и что нет также взаимодействия между химически различными веществами. Очевидно, чтобы осмотически активное вещество проявляло себя как-то иначе, чем непроникающее вещество, надо, чтобы о не были одинаковыми во всех каналах. Другими словами, а = о и г = у. [c.240]

Как отмечал Уссинг, эти методы позволяли оценивать только кажущуюся величину Na, поскольку они не учитывали влияние утечек. Кроме того, на основании работы Ходжкина и Кейнса на отравленных аксонах кальмара, а также если учесть возможность обменной диффузии, становится ясным, что существуют серьезные трудности в попытках использовать отноще-ние потоков для оценки энергетических параметров. Действительно, для того чтобы оба вышеупомянутых метода давали одинаковые величины ма, необходимо выполнение, трех условий 1) отсутствие утечки, 2) отсутствие изотопного взаимодействия и 3) равенство метаболизма в состояниях статического напора и установившегося потока [10]. (Состояние статического напора, или состояние с фиксированной силой, и состояние установившегося потока — два важных стационарных состояния, характеризующихся нулевым трансмембранным потоком и нулевой трансмембранной силой соответственно точные определения будут даны в разд. 4.6.) Такое сочетание обстоятельств, по-видимому, совершенно невероятно. Даже если первые два требования выполняются, то третье почти наверняка нет, так как было показано, что скорость окислительного метаболизма в коже лягушки, коже жабы и мочевом пузыре жабы зависит от разности электрохимических потенциалов натрия в ткани (см. гл. 8). [c.54]

Термодинамический анализ, к которому мы приступаем, базируется на работе Кедем и Эссига [7]. В соответствии с нашими основными целями он будет развит на основе линейных уравнений неравновесной термодинамики. Читателей, интересующихся более фундаментальным подходом к проблеме, мы отсылаем к работе Зауера [13]. Как отмечено выше, наша цель состоит в том, чтобы объяснить две аномалии расхождения между коэффициентами проницаемости, полученными изотопными и неизотопными методами, и аномалию отношения потоков в отсутствие несущего эффекта растворителя и активного транспорта. Формальные соотношения показывают, что эти так называемые аномалии можно объяснить исходя из сопряжения между потоками различных изотопных форм исследуемого вещества. Это явление было названо изотопным взаимодействием . [c.198]

До сих пор мы полагали, что на поток метки влияет ее собственный градиент электрохимических потенциалов и, возможно, сопряженные потоки других веществ, а также метаболизм, но нет прямого взаимодействия между изменениями суммарного потока данного вещества и рассматриваемой его изотопной разновидности. Однако мы уже отметили ранее, что Уссингу и сотрудникам удалось объяснить аномалии проницаемости кожи лягушки для воды тем, что в действительности на движение изотопно-меченной воды влияет поток воды, рассматриваемой как растворитель. Теперь мы рассмотрим возможность сопряжения не только потоков разных изотопных разновидностей воды, но и изотопных разновидностей любого растворенного вещества. Хотя для разбавленных водных растворов это может показаться не очень актуальным, такой случай вполне может реализоваться в высокоспециализированных мембранах и системах переносчиков, так что следствия такого рода изотопного взаимодействия мы рассмотрим в самой общей форме. [c.205]

Ввиду большого значения, которое придается анализу энергетики активного транспорта, часто предполагается, что влияние изотопного взаимодействия и утечек минимально, а это позволяет широко пользоваться отношением потоков. Так, при классическом подходе Уссинга и Церана [21] систему активного транспорта анализируют с помош,ью эквивалентного электрохимического контура, в котором в отсутствие сопряженных трансэпителиальных потоков сила, участвующая в работе натриевого насоса, дается величиной РЕ з, где —э.д. с. транспорта натрия. В предположении что Яма будет влиять на отношение потоков натрия так же, как приложенная электродвижущая сила влияет на отношение потоков пассивно диффундирующего иона, принимают, что [c.209]

Уравнение (9.49) интуитивно кажется правдоподобным и приводит к удобному заключению, что РЕыа эквивалентно статическому напору (—X ), т. е. силе, при которой / и 1п/ равны нулю. Тем не менее легко видеть, что это, по-видимому, не совместимо с уравнением (9.48), даже в отсутствие изотопных взаимодействий. Так, при отсутствии сопряженных трансэпителиальных потоков уравнение (9.48) можно переписать в виде [c.209]

Это сотношение имеет силу независимо от наличия или отсутствия изотопных взаимодействий. [Ср. с уравнениями (9.58) и (9.59).] [c.217]

I. В весьма общих предположениях может быть получено соотношение между суммарным потоком, отношением потоков и сила.ми, индуцирующими транспорт. Если проницаемость обусловлена одинаковыми каналами, то в отсутствие изотопных взаимодействий измерение отношения потоков позволяет количественно оценить силы. Измерение одного из однонаправленных потоков (в отсутствие суммарного потока) или обоих однонаправленных потоков (при наличии суммарного потока) определяет Я (сопротивление суммарному потоку) или со (проницаемость) без привлечения каких-либо сведений или предположений о движущих силах или сопряженных потоках. [c.218]

Неоднородность параллельных областей и элементов, соединенных последовательно, модифицирует изотопное взаимодействие и отношение потоков предсказуемым образом. Наблюдаемое отношение потоков в системе с активным транспортом очень чувствительно к параллельной утечке. Энергетические ограничения в системе насос — утечка нельзя оценить из измерений однонаправленного потока без детальных данных об обоих каналах транспорта. [c.218]

Пример, как блокирование канала или нагружение переносчика). Важно, однако помнить, что изотопное взаимодействие, как и другие типы сопряжения потоков, определяется феноменологическими членами, поэтому в принципе нет необходимости в прямом физическом взаимодействии между основным веществом и его изотопно-меченной формой. Действительно, можно показать, что в отсутствие такого взаимодействия и кажущаяся однорядная диффузия, и обменная диффузия могут возникать просто в результате неоднородности мембран. Кроме того, в этом случае результаты измерений коэффициентов проницаемости могут существенно зависеть от условий эксперимента, например от того, проводятся ли измерения в отсутствие градиента гидростатического давления, как это обычно имеет место в исследованиях эпителия в камерах Уссинга, или в отсутствие объемного потока, как это чаще всего бывает при изучении симметричных клеток (эритроцитов, мышц, нервных тканей). К этому выводу нетрудно прийти, рассматривая некоторые примеры экспериментального изучения сопряженных потоков электролитов. Например, в коже лягушки и жабы обнаружено положительное взаимодействие между потоками мочевины и маннита [1,6]. Точно так же Уссинг и Йохансен [20] обнаружили, что суммарный поток внутрь мочевины усиливает поглощение сахарозы и задерживает ее выброс из кожи лягушки. Лиф и Эссиг [13] нашли такое же взаимодействие между потоками мочевины и ее меченого аналога в мочевом пузыре жабы. Во всех этих случаях для системы растворенное вещество—мембрана с положительными коэффициентами отражения осмотический поток воды должен быть направлен в сторону, противоположную потоку растворенного вещества внутрь. Это мешало бы выявлению основного эффекта, поскольку подавляло бы поток метки внутрь и усиливало бы выброс по всем каналам. Поэтому отмеченные выше данные [c.231]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология