Мембрана проницаемость схема

Рис. 8.2. Схема никотинового холинэргического синапса. Пресинаптическое нервное окончание содержит компоненты для синтеза нейромедиатора (здесь ацетилхолина). После синтеза (I) нейромедиатор упаковывается в пузырьки (везикулы) (II). Эти синаптические везикулы сливаются (возможно, вре.мен-но) с пресинаптической мембраной (1П), и нейромедиатор высвобождается таким путем в синаптическую щель. Он диффундирует к постсинаптической мембране и связывается там со специфическим рецептором (IV). В результате образования нейромедиатор-рецепторного комплекса постсинаптическая мембрана становится проницаемой для катионов (V), т. е. деполяризуется. (Если деполяризация достаточно высока, то появляется потенциал действия, т. е. химический сигнал снова превращается в электрический нервный импульс.) Наконец, медиатор инактивируется , т. е. либо расщепляется ферментом (VI), либо удаляется из синаптической щели посредством особого механизма поглощения . В приведенной схеме только один продукт расщепления медиатора— холин — поглощается нервным окончанием (VII) и используется вновь. Базальная мембрана — диффузная структура, идентифицируемая методом электронной микроскопии в синаптической щели (рис. 8.3,а), здесь не показана.

При действии раздражителя на нервное или мышечное волокно мембранный потенциал в месте раздражения нарушается. Это нарушение начинает распространяться вдоль волокна приблизительно с постоянной скоростью. В первый момент состояния возбуждения резко возрастает проницаемость мембраны для ионов Ыа+, поток которых устремляется внутрь клетки. Затем возникает ток ионов К+, направленный во внешнюю среду. Распространяющаяся по волокну волна называется волной потенциала действия. Схема распространения нервного импульса может быть смоделирована на основе некоторых электрохимических систем, а само явление можно феноменологически описать, если задаться электрической емкостью, сопротивлением утечки мембраны, формой нервного импульса, и рассматривать его как распространение электрического сигнала в кабеле с определенными параметрами. [c.159]

На рис. 4 приведена схема электродиализатора. При электродиализе мембраны несут электрический заряд, и может произойти смена ионного состава коллоидной дисперсии, соответственно изменяется и ее pH. Эти изменения обусловлены тем, что электрически заряженные мембраны неодинаково проницаемы для катионов и анионов. Для устранения этого эффекта мембраны, применяемые в электродиализе, могут обрабатываться различными веществами, уменьшающими их собственный заряд. Избирательные свой-сва мембран в некоторых случаях используют и для селективной очистки или для еще большего ускорения электродиализа, когда применяют две мембраны — анодную и катодную, изготовленные из материалов с различными зарядами. [c.16]

Как показано в гл. 3, проницаемость и селективность мембраны в общем случае зависят от типа мембран, температуры, давления и состава смеси в напорном и дренажном каналах. Движущая сила процесса меняется вдоль поверхности мембран и зависит от схемы организации и структуры потоков в напорном и дренажном каналах. Таким образом, для разделительного модуля площадь поверхности мембраны будет определяться [c.158]

Ранее диффузия водородсодержащего газа через мембраны из палладия и его сплавов с серебром была в основном лабораторным методом получения водорода. Однако в последнее время этот метод начали применять в промыщленности [36, 48, 49]. Значительной сложностью при разработке диффузионного разделения было создание мембраны, которая не отравлялась бы примесями, присутствующими в водородсодержащем газе. Основными компонентами, снижающими проницаемость диффузора, являются сероводород, непредельные углеводороды, углекислый газ и пары воды. Поэтому в схему установки диффузионного разделения включают блок очистки сырья. Оптимальные условия работы диффузоров из палладия следующие давление 35—40 ат, температура 300—400° С. [c.112]

Сочетанием конверсии углеводородов и выделения водорода из конвертированного газа через мембраны может быть получен водород высокой степени чистоты (схемы IV и V). Выделение водорода осуществляют нагреванием водородсодержащих смесей и контактированием их с тонкими мембранами, изготовленными из сплавов на основе палладия [39]. По отношению к водороду такие мембраны обладают селективной проницаемостью. Чистота получаемого водорода достигает 99,9999 об.%. [c.250]

Допустим, что с одной стороны мембраны находится раствор КС1, а с другой R 1, где R обозначает какой-либо крупный по своим размерам катион органического основания. Если мембрана проницаема только для ионов калия, но задерживает крупные катионы органического основания, то некоторое количество ионов калия перейдет в раствор КС1. И раствор R 1 получит при этом положительный заряд, а раствор по другую сторону мембраны будет иметь эквивалентный заряд противоположного знака. Схема строения двойного слоя, ионные обкладки которого располагаются по обеим сторонам полупроницаемой мембраны, показана на рис. 27. [c.40]

Продолжительность рабочи.ч циклов описанной выше схемы определяется начальными и конечными концентрациями эмульсии и характеристиками мембран. При этом расчет рабочей поверхности мембран можно проводить исходя из средней проницаемости мембраны по фильтрату, которая устанавливается опытным путем. [c.283]

Принципиальная схема осмометра показана на рис. 3.13. Мембрана М проницаема для молекул растворителя, но не для макромолекул. Условием равновесия раствора в камере // и чи- [c.146]

Еще в начале XX в. изобретен способ обессоливания воды методом электродиализа. Было найдено, что при пропускании постоянного тока через воду, ионы солей движутся к электродам. Поставив на пути ионов пористые диафрагмы (мембраны), можно скапливать опресненную воду в межэлектродной части, а рассолы — в камерах, ближе к электродам. Однако многие годы электродиализ не находил применения из-за низкого (16—18%) к. п. д. установок. Это препятствие помогли преодолеть диафрагмы из ионообменных смол в виде листов, а затем и пленок. Они обладают высокой избирательной проницаемостью по отношению к катионам или анионам. В многокамерных установках с катионитовыми или анионитовыми диафрагмами коэффициент использования электроэнергии достигает 90% и более. Среди ионитных мембран выделяются своим качеством пленки из сополимера, получаемого радиационной прививкой стирола к тефлону. Схема одной из таких установок изображена на рис. 6. [c.71]

Показанные на схеме мембраны 22, 23, 24 и 25 представляют собой анион-проницаемые мембраны. В анодной камере 37 помещен анод, а в катодной ка- [c.357]

Для этого аппарата можно использовать и другую схему с противоточной подачей сырья и удалением разделенных продуктов. Сырье подают у горячей стенки с одной стороны и у холодной с другой. Отбор продуктов производится с обеих сторон продукт, концентрирующийся на горячей стенке, с одной, а концентрирующийся на холодной стенке — с другой. Проницаемая мембрана может выполнять двоякую функцию она допускает диффузию, но предотвращает конвекцию всего содержимого зазора и вместе с тем облегчает разделение очищенных продуктов. Однако применение мембран связано с некоторыми механическими трудностями. Разделительная способность такого аппарата подробно рассмотрена дальше. [c.40]

Приготовление калиброванных смесей. Для точного дозирования диметиламина в поток кислорода применяют метод проницаемой мембраны с использованием пленки из фторопласта [413]. Принципиальная схема поточной установки для приготовления калиброванных смесей диметиламина с кислородом приведена на рис. 71. [c.192]

При разделении жидких смесей, в которых компоненты находятся в соизмеримых количествах, не имеет существенного значения, какой из компонентов является преимущественно проникающим. При очистке жидкости от незначительных примесей желательно, чтобы пленка была в большей степени проницаемой для компонента, содержание которого в смеси невелико. Это обусловлено не только тем, что процесс сопровождается затратой тепла, пропорциональной количеству проникающей через пленку жидкости. Не менее важным является вопрос прочности, которая значительно выше при небольших содержаниях в смеси растворимого в пленке вещества. Так, пленка саран мгновенно растворяется в чистом тетрагидрофуране (ТГФ) при комнатной температуре, но продолжительное время сохраняет прочность в слабых растворах ТГФ в воде (2—8 объемн.%) при температурах до 50°С. Кроме того, содержание проникающего компонента в смеси определяет технологическую схему установки в целом и ряд факторов, влияющих на экономику процесса. В связи с этим в данном случае особо важное значение приобретает правильный выбор материала разделительной мембраны. [c.111]

Для экспериментального онределения осмотического давления необходимо использовать мембрану, проницаемую для растворителя, но не проницаемую для молекул растворенного вещества. Схема типичной экспериментальной установки приведена на рис. 50. В данном случае мембрана отделяет испытываемый раствор от ячейки, в которой находится чистый растворитель. Градиент химического потенциала заставляет растворитель переходить в раствор, вызывая поднятие уровня жидкости в капилляре до тех пор, пока гидростатическое давление не уравновесит осмотическое давление П. (Как мы уже видели, в этот момент активность растворителя в растворе будет равна его активности в стандартном состоянии, и движущая сила, обусловливающая перемещение растворителя, будет исчезать.) Тогда следует ожидать, что гидростатическое давление со временем будет экспоненциально приближаться к своему равновесному значению . [c.152]

Электрокатализ. Разновидностью мембранных реакторов, проницаемых для О2, являются электрокаталитические реакторы [127]. На рис. 2.11 дана схема ячейки с твердым электролитом-мембраной. По обе стороны мембраны нанесены металлические пленки-электроды, они являются и катализаторами. Катод омывается кислородом или воздухом. На нем протекает реакция [c.56]

Решающую роль в экспериментальных исследованиях проницаемости клеточной мембраны сыграла разработка Ходжкином и Хаксли так называемого метода фиксации потенциала. Вот где пригодился Ходжкину опыт, приобретенный во время войны в работе с радарными установками Ходжкин сконструировал специальный прибор, который с помощью электронных схем улавливал малейшие изменения мембранного потенциала и очень быстро подавал на мембрану ток, компенсирующий эти изменения. С помощью такой управляющей схемы с обратной связью на мембране поддерживался постоянный потенциал причем в течение любого нужного времени. [c.85]

Комплексы, атакующие мембраны, после негативного контрастирования имеют на электронных микрофотографиях характерный вид они образуют водные поры, пронизывающие мембрану (рис. 18-44). По этой причине, а также благодаря нарушению структуры близлежащего липидного бислоя мембрана становится легко проницаемой. Поскольку малые молекулы могут проходить сквозь мембрану около комплексов и через них. а макромолекулы остаются в клетке, нарушается нормальный клеточный механизм контроля водного баланса (см. схему 6-1. т. 1). Поэтому клетка путем осмоса поглощает воду и в результате набухает и лопается. Этот процесс настолько эффективен, что очень небольшое число комплексов, атакующих мембраны (возможно, даже один), может убить эритроцит. Комплексы могут разрушать даже вирус, имеющий оболочку, для которого не характерна большая разность осмотического давления по обе стороны мембраны и который поэтому не подвержен осмотическому лизису вероятно, это происходит из-за дезорганизации мембраны вируса. [c.258]

Кроме теории постоянного поля для описания трансмембранных ионных потоков (токов) параллельно используется и другой подход, основанный на эквивалентной электрической схеме клеточной мембраны (см. разделы 5 и 14). В уравнениях эквивалентных схем используется понятие проводимости мембраны g . Это величина, обратная удельному мембранному сопротивлению и равная сумме проводимостей мембраны для отдельных ионов = Egj) В связи с этим важно отметить, что, хотя ионная проводимость gy тесно сопряжена с ионной проницаемостью Ру, так как изменения проницаемости [c.32]

Как видно из рис. 11.7, суммарный продольный ток через сечение аксона и окружающую среду равен нулю — в любом месте внутренние токи равны по силе и противоположны по направлению наружным. Но плотность продольного тока и продольная разность потенциалов между двумя точками внутри аксона отличны от таковых снаружи. Мембрана аксона имеет сопротивление 1000 Ом см , емкость 1 мкФ/см что соответствует бимолекулярному липидному слою толщиной в 5 нм с диэлектрической проницаемостью е = 5 и удельныл сопротивлением 2 10 Ом см. Во время генерации импульса проводимость мембраны увеличивается примерно в 10 раз. Можно моделировать электрические свойства мембраны эквивалентной схемой, показанной на рис. 11.9. Рисунок изображает лишь один элемент мембраны, и следует представить себе длинную линейную последовательность таких элементов, образующих непрерывный кабель. Сопротивление Я характеризует аксоплазму, наружный раствор имеется в большом избытке и изображается проводником без сопротивления. Натриевая и калиевая батареи и Гк определяют генерацию импульса, добавочная батарея г изображает движение других ионов, не изменяющееся при возбуждении. [c.366]

В катодной и анодной камерах происходит увеличение концентрации растворенных веществ, а в средней камере происходит частичное снижение концентрации — обессоливание. Производительность такой установки невелика вследствие дополнительного переноса ионов через рабочую камеру. Повысить эффективность работы можно при использовании активных ионитовых мембран. Такие мембраны обладают соответственно свойствами катионита или анионита. Применение активных ионитовых мембран в электродиализе повышает эффективность применения этого процесса для обессоливания воды. На рис. 8 приведена схема трехкамерной электродиа-лизной установки. Катодная камера отделена от камеры обессоливания катионитовой мембраной, анодная камера — анионитовой. Исходная вода подается во все камеры. В процессе работы установки в средней камере происходит обессоливание воды, а в крайних наблюдается повышение концентрации раствора. Осуществление процесса электродиализа с применением ионитовых мембран основано на избирательном (селективном) переносе ионов определенного знака через мембрану. Анионитовая мембрана, несущая положительный заряд фиксированных на матрице катионов, избирательно пропускает только анионы из раствора, отрицательно заряженная катионитовая мембрана проницаема только для катионов. Благодаря селективной проницаемости ионитовых мембран катионы из камеры обессоливания беспрепятственно проходят в катод- [c.89]

Рассмотрим схемы, поясняющие это явление. В сосуде, разделенном мембраной, по одну сторону мембраны находится раствор натриевой соли высокомолекулярного соединения — NaR (раствор I), по другую — раствор поваренной соли Na l (раствор П). Мембрана проницаема для ионов Na и С1 и непроницаема для R . Тогда начальное состояние системы можно представить схемой [c.340]

При очистке и концентрировании стоков промывных ванн гальванических цехов на двухступенчатой установке (см. рис. 4.23,s) с аппаратами типа фильтр-пресс , заряженными мембранами селективностью 93,5% по Na l, достигается возможность семикратного концентрирования раствора с содержанием хрома 420 мг/л при давлении 35 кгс/см . Фильтрат с содержанием хрома 9,5 мг/л, с расходом 20% подаваемой воды возвращается в технологическую линию. При очистке стоков производства полиамина и изоцианатов, содержащих хлорбензол, а также метанол, формальдегид, полиамин, анилин, NaOH (рН=10) и Na l, через полиуретановые мембраны [проницаемостью до 30л/(м -ч)] по двухступенчатой схеме при давлении до 100 кгс/см достигается полное отделение хлорбензола из исходного раствора с концентрацией 2200 мг/л. [c.119]

Рис. 13. Ферментные электроды а — ферментный электрод иа основе стеклянного электрода для измерения pH / — металлический электрод 2 — резиновое кольцо 3 — диализная пленка или другая полупроницаемая мембрана 4 — раствор фермента или слой полимерного геля, содержащего фермент 5 — стеклянная мембрана проницаемая для ионов водорода 6 — приэлек-тродный буферный раствор б — схема электрода для определения глюкозы / — катод 2 — электрод сравнения, находящийся во внутреннем буферном растворе 3 — полупроницаемая полимерная мембрана 4 — слой иммобилизованной глюкозооксидазы

На рис. 1-10 представлена схема мембранного отделения чистой воды из раствора солей. Мембрана проницаема для растворителя (воды) и непроницаема для растворенного вещества (соли). Для того чтобы вода протекала через мембрану, приложенное давление должно быть выше осмотического давления. Как видно из рис. 1-10, вода течет из разбавленного раствора (или чистой воды) в концентрированный раствор, если приложенное давление меньше осмотического. В том случае, если приложенное давление выше осмотического, вода течет от концентрированного раствора к разбавленному (см. также рис. 1-1). Эффективный водный поток можно выргьзить уравнением 1-21, если предположить, что растворенное вещество не проникает через мембрану [c.298]

Нейроны характеризуются необыкновенно высоким уровнем обмена веществ, значительная часть которого направлена на обеспечение работы натриевого насоса в мембранах и поддержание состояния возбуждения. Химические основы передачи нервного импульса по аксону уже обсуждались в гл. 5, разд. Б, 3. Последовательное раскрытие сначала натриевых и затем калиевых каналов можно считать твердо установленным. Менее ясным остается вопрос, сопряжено ли изменение ионной проницаемости, необходимое для распространения потенциала действия, с какими-либо особыми ферментативными процессами. Нахманзон указывает, что ацетилхолинэстераза присутствует в высокой концентрации на всем протяжении мембраны нейрона, а не только в синапсах [38, 39]. Он предполагает, что увеличение проницаемости к ионам натрия обусловлено кооперативным связыванием нескольких молекул ацетилхолина с мембранными рецепторами, которые либо сами составляют натриевые каналы, либо регулируют степень их открытия. При этом ацетилхолин высвобождается из участков накопления, расположенных на мембране, в результате деполяризации. Собственно, последовательность событий должна быть такова, что изменение электрического поля в мембране индуцирует изменение конформации белков, а это уже приводит к высвобождению ацетилхолина. Под действием аце-тилхолинэстеразы последний быстро распадается, и проницаемость мембраны для ионов натрия возвращается к исходному уровню. В целом приведенное описание отличается от описанной ранее схемы синаптической передачи только в одном отношении в нейронах ацетилхолин накапливается в связанной с белками форме, тогда как в синапсах — в специальных пузырьках. Существует мнение, что работа калиевых каналов регулируется ионами кальция. Чувствительный к изменению электрического поля Са-связывающий белок высвобождает Са +, который в свою очередь активирует каналы для К" , последнее происходит с некоторым запозданием относительно времени открытия натриевых каналов, что обусловлено различием в константах скоростей этих двух процессов [123]. Закрытие калиевых каналов обеспечивается энергией гидролиза АТР. Имеются и другие предположения о механизмах нервной проводимости [124]. Некоторые из них исходят из того, что нервная проводимость целиком обеспечивается работой натриевого насоса. [c.349]

Проницаемость одиночных каналов и их число, приходящееся на единицу поверхности, определяются по связыванию токсинов, блокирующих каналы,— прежде всего тетродотоксина и сакситоксина, а также с помощью анализа флуктуаций ионных токов. Число каналов, приходящихся на 1 мкм мембраны, составляет несколько сот. Каждый открытый канал имеет проводимость 1—10 пСм. Пропускная способность Ка -канала - 10 ионов в 1 с, К -канала 10 ионов в 1 с. Схема строения канала, согласно современным представлениям, показана на рис. 11.21. Роль канала выполняет макромолекула некоего белка, создающая пору в двухслойной липидной мембране. У входа в канал снаружи имеется узкий селективный фильтр для ионов, у внутренней, выходной стороны расположены так называемые ворота , управляемые конформационно-лабильным сенсором. Изменение конформации этой части белка контролируется внутримембран-ным электрическим полем. Сенсор открывает или закрывает ворота . Для поведения системы определяющую роль играют электростатические заряды. Внутренняя поверхность канала, по-видимому, выстлана гидрофильными группами, благодаря чему канал проницаем для ионов. Можно думать, что для функционирования канала существенны и конформационные события в билипидной части мембраны — кинки (см. с. 339). [c.378]

Принципиальная схема процесса представлена на рис. 1. Мембрана делит аппарат для фракционирования на два отделения. Разделяемая смесь состоит из равных количеств компонентов А (черные кружки) и В (светлые кружки). Прошедшая через мембрану смесь (условно называемая в дальнейшем продиффундировавшей фазой) содержит 80% компонента В и 20% компонента А. Следовательно, в данном случае мембрана обладает избирательной проницаемостью для компонента В. Избирательность мембраны можно выразить через коэффициент разделения, по определению равный частному от деления отношений концентраций компонентов 5 и Л в про-диффундировавшем потоке и в непродиффундировав-шем жидком остатке, или [c.74]

Волюмометрические методы определения газопроницаемости основаны на измерении объема газа, проникшего через мембрану. Вариант схемы установки для определения газопроницаемости мембран в широком интервале температур и давлений [28, с. 239—241] приведен на рис. 2.6. Для проведения измерений нужно создать перепад давлений исследуемого газа по обе стороны мембраны. При этом газ диффундирует через мембрану. Измеряя объе.м газа, прошедшего за определенное время, рассчитывают величину потока / и коэффициент проницаемости Р [c.53]

В одноступенчатых установках не всегда возможно получить изменение состава смеси от исходного до требуемого. В этих случаях нрименяются многоступенчатые (или каскадные) установки. Мембраны с большими значениями фактора разделения, как правшю, имеют низкие коэффициенты проницаемости. Поэтому может оказаться экономически более выгодным использовать каскады на основе модулей с высокопроизводительными, но менее селективными мембранами. Каскадные схемы можно подразделить на два основных типа. Первый тип (так называемые простые каскады) характеризуется тем, что поток проходит поочередно через все ступени без рециркулшдаи промежуточных потоков. В каскадах второго типа (каскады с рециклом) применяется рециркуляция промежуточных потоков. [c.423]

Для расчета мембранного модуля необходимо располагать эмпирической информацией. В отличие от процессов газоразделения коэффициенты проницаемости существенно зависят от состава смеси, и расчет не может основываться на данных по проницаемости чистых жидкостей. В мембранном модуле со стороны паровой фазы создается вакуум, и движение пара направлено в основном в нормальном к поверхности направлении. Поэтому мембранный модуль для проведения процесса испарения через мембрану работает по схеме поперечного тока. Будем считать, что известны зависимости потока вещества через поверхность мембраны J и отношения концентраций в паре и в жидкости (фактор обогащения) Р от концентрации жидкости. Введем следующие обозначения. Расход исходной смеси обозначим через qf, расходы пермеата и ретентата через и дг соответственно, концентрации легко проникающего через мембрану ком1юнента в исходной смеси, пермеате и ретентате обозначим через ду, Ур и соответственно. Переменные вдоль поверхности мембраны расход жидкости, концентрации кошюнента в жидкой и паровой фазах обозначим через д,х и у. Будем считать, что известными величинами являются расход исходной смеси и ее состав и концентрация ретентата. Предположим, что жидкость перемещается вдоль поверхности мембраны в режиме идеального вытеснения. Тогда уравнение материального баланса в дифференциальной форме можно записать так [c.433]

Простой метод определения проницаемости газа через пленки из пластических материалов описал Эд-вардс °. На рис. 69 изображена схема примененной им аппаратуры, с помощью которой он измерял разность давленп11 иа обеих сторонах мембраны. [c.177]

Эквивалентная схема ионных проводимостей мембраны и основанное на ней уравнение (ХХП1.1.6) предполагают, что разные виды ионов проникают через клеточную мембрану по пространственно разделенным путям. Это соответствует современным представлениям о суш ествовании отдельных типов ионных каналов, селективно проницаемых для Ма и К+. [c.168]

Электрохимический механизм потенциалов действия был впервые установлен в 40-50-х годах нашего века. В то время еще не были разработаны методы изучения электрических явлений в небольших одиночных клетках, и поэтому эксперименты можно было проводить только на гигантской клетке, а точнее на ее части - гигантском аксоне кальмара (рис. 19-10). Последующие работы показали, что нейроны большинства животных проводят потенциалы действия таким же образом. На схеме 19-2 представлены некоторые из ключевых основополагаюших экспериментов. Несмотря на значительные технические усовершенствования, сделанные с тех пор, логика первоначальных исследований продолжает служить моделью для современных работ. Решающим моментом стало понимание того, что проницаемость мембраны для Ка и К изменяется при изменении мембранного потенциала иными словами, в мембране имеются натриевые и калиевые каналы, зависимые от потенциала. Метод фиксации потенциала (рис. 19-11) дал возможность подробно изучить закономерности открытия и закрытия этих каналов при изменении мембранного потенпиала и показал, что потенпиал действия -прямое следствие этих закономерностей. [c.298]

Приведем некоторые экспериментальные факты, подтверждающие эту гипотетическую схему. В опытах Ко-ренброта и Кона (1971 г.), выполненных на мягко отделенных целых наружных сегментах палочки, обнаружено, судя по характеру осмотического ответа сегмента на действие света в растворах калиевых и натриевых солей, что мембрана остается малопроницаемой для ионов К+, в то время как проницаемость для ионов Ыа+ значительно уменьшается. Этими же авторами показано, что один поглощенный фотон, индуцирующий фотохимическую трансформацию одной молекулы родопсина, уменьшает темновой ток в палочке весьма значительно — на 1—3%- Так как темноэой ток соответствует входу в ПЗ [c.141]