Транспорт векторный

Допустим, что в мембране одновременно происходят два необратимых и взаимосвязанных процесса, движущие силы которых и Х2. Величина Х1 соответствует движущей силе векторного процесса транспорта -го компонента газовой смеси, в качестве которой принимают отрицательную разность химических потенциалов на границе мембран ( 1 = —Ац,). Сопряженный процесс с движущей силой Ха может быть векторным, как например, перенос у-го компонента, или скалярным, как процессы сорбции и химические превращения. Феноменологическое описание этих процессов идентично, сорбцию можно рассматри-вать как отток массы диффундирующего компонента из аморфной фазы в кристаллическую, где миграция вещества незначительна. В качестве движущей силы скалярного процесса примем химическое сродство Х2=Аг. Заметим, что, согласно принципу Кюри — Пригожина, сопряжение скалярных и векторных процессов при линейных режимах возможно в анизотропных средах (например, в мембранах гетерофазной структуры) или даже в локально-изотропных, но имеющих неоднородное распределение реакционных параметров [1, 5]. [c.17]

Согласно хемиосмотической гипотезе, называемой также гипотезой Митчелла (рис. 7.10), молекулы дыхательной цепи располагаются в мембране векторно и различные стадии электронного переноса (от субстрата до кислорода) сопровождаются транспортом протонов наружу, что вызывает падение pH на внешней стороне мембраны по сравнению с внутренней. [c.180]

Активный транспорт в бактериях может идти путем векторного переноса групп 393 [c.513]

Выше мы рассмотрели скорость диссипации свободной энергии отдельно в скалярных и векторных процессах. Однако в биологических системах скалярные и векторные процессы часто сочетаются. Например, метаболизм субстратов влечет за собой активный транспорт с другой стороны, можно ожидать, что транспорт влияет на скорость сопряженной метаболической реакции. В таких сопряженных процессах свободная энергия, которая в других случаях должна была бы рассеиваться, будет в некоторой степени сохраняться. Таким образом, при активном транспорте химическая реакция, для которой уА больше нуля, может совершать электроосмотическую работу путем переноса -го компонента против его электрохимического градиента. В этом случае / Ац,- меньше нуля. Тогда скорость производства энтропии равна [c.26]

Каков смысл коэффициентов векторного сопряжения Чтобы понять это, мы должны задуматься над природой сопряжения между потоками и силами, имеющими существенно различный характер. Если реакция внутри мембраны сопряжена с потоком, как в короткозамкнутой коже лягушки, упомянутой выше, интуитивно кажется очевидным, что направление потока должно определяться свойствами мембраны. Если бы мембрана была полностью изотропна и гомогенна, т. е. если бы ее равновесные свойства были одинаковы во всех направлениях, тогда нельзя было бы ожидать возникновения такого взаимодействия. Не ясна причина, по которой в такой мембране потребление метаболической энергии могло бы вызвать транспорт ионов предпочтительно в каком-либо одном направлении. Эта идея заключена в первоначально сформулированном принципе Кюри, который на основе неравновесной термодинамики Пригожина [22] и более поздних работ (см., например, [5, 7]) указывал, что сопряжение между скалярным и векторным потоками невозможно в изотропной среде в линейном режиме. Однако в анизотропной среде такое сопряжение не запрещено. Коэффициент сопряжения неизбежно должен отражать анизотропию среды и, следовательно, сам должен быть векторным. [c.32]

В связи с процессами активного транспорта естественно возникают следующие вопросы Как однозначно проявляется активный транспорт Что является источником энергии Каков механизм, посредством которого (скалярная) химическая свободная энергия производит (векторный) транспорт и электроосмотическую работу Какова природа энергетики системы активного транспорта Этот последний вопрос представляет интерес как сам по себе, так и в связи с предыдущими вопросами. [c.52]

Феномен дыхательного контроля. Разность электрохимических потенциалов по обе стороны мембраны, возникающая вследствие транслокации протонов, ингибирует дальнейший транспорт восстановительных эквивалентов по дыхательной цепи до тех пор, пока не произойдет обратная транслокация протонов через мембранную векторную АТР-синтазу. Этот процесс в свою очередь зависит от наличия ADP и Р . [c.136]

Липиды в биологических мембранах выполняют множество функций. Они не просто образуют барьер проницаемости для различных веществ, но и сами принимают участие в транспорте. Липиды играют фундаментальную роль в регуляции метаболизма клетки, в передаче информации, передаче и хранении энергии, являясь одновременно строительным материалом мембран, и определяют активность мембранно-связанных ферментов, обеспечивают их вектор-ность. Так, аденилатциклаза и рецепторный участок гормона образуют векторную систему. Векторными ферментами являются N3+, К+ — АТФ-аза плазматической мембраны и Са + — АТФ-аза саркоплазматического ретикулума они полностью теряют активность при удалении липидов. Это свидетельствует о создании определенного гидрофобного окружения активных центров ферментов. Фосфолипиды, особенно кардиолипин, играют важную роль в окислительном фосфорилировании. [c.27]

При векторном сопряжении потоков двух проникающих компонентов эффективность разделения определяется непосредственно отношением двух сопрягающихся потоков lillj по уравнению (1.12). Очевидно, при положительной приведенной движущей силе сопряженного процесса ZXilXj>0, т. е. Xi>0, Хз>0 или Хг<0, Xj<0) наилучшее разделение смеси достигается при отрицательном сопряжении (х<0), когда потоки компонентов не увлекают, а выталкивают друг друга. Это соответствует области Z/2//i-<0, где сопряжение не только компенсирует самопроизвольный поток массы второго компонента L22X2, но и обеспечивает его активный транспорт в противоположном направлении. Обычно при сопряжении мембранных процессов удается лишь частично подавить результирующий поток нецелевого компонента, т. е. приблизиться с фиксированной силой /2/(/,Z)-0. [c.24]

В последнее время интенсивно разрабатываются методы направленного транспорта ферментов, заключенных в своеобразные микроконтейнеры (тени эритроцитов, липосомы и др.), к внешней поверхности которых могут быть прикреплены адресные (векторные) белковые молекулы (например, иммуноглобулины—антитела против специфических компонентов органа или ткани-мишени, в частности опухоли). Иммобилизованные ферменты в качестве лекарственных средств начали применять в специальных колонках для экстракорпоральной перфузии крови (типа искусственной почки). Такое лечение полностью исключает нежелательные воздействия на организм чужеродного белка и может проводиться длительное время. [c.168]

Активный транспорт реализуется в результате сопряжения диффузионных потоков с экзергоническими реакциями, проходящими в толще мембраны. Перенос вещества пронсходит за счет свободной энергии, выделяемой при химических реакциях. Как правило, это энергия гидролиза АТФ. Указанное сопряжение не тривиально. Как уже говорилось (см. с. 312), коэффициенты сопряжения скалярных и векторных потоков в изотропной системе равны нулю, согласно принципу Кюри. Сопряжение [c.346]

Поскольку клонирующие векторы не содержат генов vir, они сами не способны обеспечивать транспорт и интеграцию Т-ДНК в клетки растения-хозяина. Чтобы решить эту проблему, было разработано два подхода. В первом случае используют бинарную векторную систему (рис. 17.6, А). Бинарный клонирующий вектор содержит сайты инициации репликации и для Е. соН, и для А. tumefa iens, но не несет генов vir, т. е. это практически челночный вектор Е. соН -А. tumefa iens. Все стадии клонирования прово- [c.377]

Трансмембранное электрическое поле способно, по-видимому, и изменять величину рК аминокислотных остатков, участвующих в транспорте Н+, и, возможно, самого шиффова основания. Однако в Бр дикого типа основание Шиффа имеет очень высокое сродство к протону (рК 13), и изменение рК во внешнем электрическом поле порядка 10 В/м не приводит к его депротонированию. Поэтому эффект появления максимума при 630 нм вызван в основном поляризационными перестройками белка, а также, возможно, протонированием остатка Асп 85 от протонов, находящихся в периплазматическом канале и не связанных с шиффовым основанием. Однако в некоторых мутантах, где Асп 85 заменен на нейтральный Асн, основание Шиффа имеет гораздо меньшую аффинность к протону (рК 8-9) вследствие нарушения баланса зарядов в акцепторном сегменте. В таких мутантах электрическое поле индуцирует в темноте переход в форму с депротонированным основанием Шиффа. Причем эффект имеет выраженный векторный характер и проявляется при отрицательном потенциале на периплазматической стороне мембраны мутантного штамма, т. е. в условиях, когда поле стимулирует перенос протона от основания Шиффа в акцепторный участок канала к Асп 212 (рис. XXIX.6). [c.407]

Первый набор мутантов НА, которые были проанализированы экспрессией в рекомбинантах SV40-HA, имел делеции в последовательностях, кодирующих N- и С-терминальные гидрофобные участки белка. Эти участки играют решающую роль в транспорте НА в пределах инфицированной клетки. N-терминальная сигнальная последовательность требуется для векторного переноса образующегося полипептида через мембрану эндоплазматического ретикулума завершенный белок погружен своей С-терминальной гидрофобной последовательностью в липидный двойной слой клеточной мембраны или вирусной оболочки. [c.179]

Одновременно в области теоретической биохимии П. Митчелл впервые ввел представление о векторной природе биохимических реакций и на этой основе разработал хеми-осмотическую теорию мембранного транспорта (Mit hell, 1976). В качестве движущей силы транспорта он рассматривал градиенты электрохимических потенциалов химических групп, расположенных вдоль траектории переноса. Можно добавить, что его идеи мембранной асимметрии и векторной биохимии очень медленно осваивались сторонниками классической биохимии. Они нащли применение главным образом в эмбриологии и цитологии. [c.11]

Na , К" -АТФаза представляет собой векторную систему первично-активного транспорта, обеспечивающую сопряжение энергии ферментативного гидролиза АТР с трансмембранным проти-воградиентным переносом Na и К" [c.40]

Уравнения (3.2) и (3.6) носят общий характер. Подобные уравнения можно записать для любого числа степеней свободы. В зависимости от природы мембраны эти уравнения могут связывать потоки и силы векторного или скалярного характера при условии, что / и X выводятся из соответствующей диссипативной функции. Этот метод особенно результативен в приложении к явлениям активного транспорта. Кедем [11] впервые предложила способ, которым скалярную химическую реакцию можно связать с векторным потоком. Ее вывод основывался в неявном виде на диссипативной функции уравнения (2.57) [c.31]

Принцип Кюри — Пригожина был первоначально предложен при рассмотрении симметрии причинно-следственных связей в кристаллографических системах [4]. Интерпретация этого принципа на основе неравновесной термодинамики сопровождалась некоторыми осложнениями, поскольку, как отмечали Финлайсон и Скривен, не всегда полностью учитывались те радикальные ограничения изотропии и линейности, которые ставили под сомнение возможность скалярно-векторного взаимодействия. В этой книге исследование транспортных и других процессов будет ограничено главным образом линейным режимом, и, следовательно, необходимо рассмотреть только понятия изотропии и анизотропии среды. Использованное здесь понятие изотропии относится к локальным свойствам, другими словами, к свойствам микроскопических элементов среды, достаточно больших, чтобы быть связанными с термодинамическими параметрами. Если элементы системы анизотропны, то в принципе возможно локальное скалярно-векторное сопряжение. Так, давление может вызывать электрическую поляризацию в пьезоэлектрических кристаллах, а гидролиз АТФ— транспорт натрия [c.32]

Сопряжение между химической реакцией и трансмембранным потоком, такое, как в активном транспорте, требует применения векторного коэффициента сопряжения. Согласно определению Кедем, активный транспорт возникает, если перекрестные коэффициенты сопротивления между реакцией и потоком не равны нулю. [c.51]

Первоначально хемносмотическая гипотеза возникла не-в связи с проблемой окислительного фосфорилирования, а в связи с механизмом активного транспорта веществ через клеточные мембраны, выяснению которого был посвящен ряд работ Митчелла. Особенно Митчелла интересовал вопрос, как ненаправленные (в пространстве) химические реакции могут вызывать направленный (векторный) перенос веществ через мембрану. Он предположил, что структура транспортных белков позволяет субстратам и продуктам проникать в активный центр и покидать его лишь по определенным путям (рис. 1.12). В гипотетическом при- [c.22]

Бактериородопсин является простейшей из известных протонных помп. Он отличается от всех прочих светозависимых или дыхательных протонных помп тем, что транспорт Н+ в нем не связан с переносом электронов. Последовательность фотохимических реакций бактериородопсина очень сложна (рис. 6.14) и выяснена еще не до конца. При освещении пигмент выцветает, и при этом происходит векторное освобождение протонов на наружной стороне мембраны. Обесцвеченная форма пигмента, обозначаемая через М , затем вновь превращается в пурпурную, что сопровождается захватом протона из внутриклеточного пространства. С помощью низкотемпературной и лазерной флеш-спектрометрии удалось различить целый ряд интермедиатов. Единственной группой белка, для которой в настоящее время установлено, что в фотоцикле происходит ее обратимое протонирование и депротонирование, является шиффово основание, связывающее ретиналь с белком (рис. 6.12). Оно протонировано в исходном пигменте и депротонировано в М-форме . [c.147]

Бактерии приспособлены к жизни в гораздо более вариабельных и обычно менее благоприятных условиях окружающей среды, чем митохондрии или хлоропласты. В результате бактерии приобрели целый ряд систем для транспорта субстратов, таких, как аминокислоты и сахара. Первоначально хемиосмоти-ческая теория Митчелла возникла из попыток объяснить механизм активного транспорта в бактериях. Интересно отметить поэтому, что одна из бактериальных транспортных систем — фосфотрансферазная — представляет собой пример механизма, наиболее близкого к гипотетическому механизму векторной транслокации групп . Второй класс бактериальных транспортных систем — это хемиосмотические механизмы, сопряженные с переносом протонов третий включает ряд помп, использующих энергию гидролиза АТР. [c.171]

Непроницаемость фосфолипидного бислоя для большинства соединений создает условия для векторных процессов. Векторный характер имеют транспорт веществ и передача сигналов из внешней среды в цитоплазму. Само расположение ферментов в липидной фазе мембраны весьма существенно для их активности. Таким образом, благодаря упорядоченности и векторности ферментов и транспортных механизмов осуществляется мембранная координация множества биохимических реакций, протекающих в клетке. [c.18]

Согласно получившей в последние годы наибольшее признание гипотезе П. Митчела, индуцированный светом или окислением субстратов перенос электронов в фотосин-тетической или дыхательной цепях вызывает векторный транспорт электронов и протонов через сопрягающие мембраны. В результате на них возникает трансмембр нная [c.54]

Активный транспорт в бактд)иях может идти путем векторного переноса групп [29] [c.393]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология