Мембранные процессы физико-химические основы

Метод обратного осмоса по физико-химической природе процесса, лежащего в его основе, отличается от других баромембранных методов. Для его понимания достаточно вспомнить сущность явления осмоса — движение растворителя через мембрану из раствора с низкой концентрацией солей в концентрированный раствор (рис. 3.16). [c.224]

Изложены физико-химические основы мембранных процессов различного типа (электродиализ и электролиз, обратный осмос и ультрафильтрация, газоразделение). Рассмотрен трансмембранный перенос ионов и молекул в квазиравновесных и в сильно не )авновесных условиях, выявлены зависимости функциональных свойств мембран от их субмикроструктуры, намечены пути создания мембран с требуемыми параметрами, сопоставлены процессы переноса в синтетических и биологических мембранах. [c.239]

Физико-химические характеристики биологических мембран, основу которых составляют фосфолипидные бислои, определяют механизмы протекания многих важных биологических процессов. В последнее десятилетие усилия многих лабораторий были направлены на исследование этих характеристик с помощью различных модельных систем, среди которых мультиламелляр-ная фосфолипидная дисперсия является одной из самых популярных. Эта система, самопроизвольно образующаяся при определенной концентрации фосфолипидных молекул в воде, представляет собой стопку плоских параллельных бислоев, разделенных тонкой прослойкой воды или водного электролита. Как известно, свойства воды в таких тонких слоях существенно отличаются от свойств объемной воды [415]. Если в водной фазе фосфолипидных дисперсий присутствуют растворенные ионы, то около каждой липидной поверхности образуется двойной электрический слой (ДЭС). [c.147]

Значительные усилия были направлены также на то, чтобы на основе физико-химической теории объяснить температурную и концентрационную зависимости коэффициентов диффузии и растворимости. Коэффициент диффузии по существу является константой скорости и может быть интерпретирован в рамках химической кинетики и термодинамики необратимых процессов. Диффузию можно также связать с другими типами скоростных процессов, такими, как диэлектрическая релаксация ияи вязкий поток. Растворимость — это равновесная характеристика системы пенетрант - полимер, которая поддается термодинамическому и статистическому анализам. Некоторые из этих идей оказывались ценными, при условии что был известен механизм переноса газа и пара в мембрану и через нее /10-12/. Инженеры, специализ1фующиеся в области разработки процессов переноса, пока не могут основьшаться ка прогнозах зткх теорий. [c.323]

Взаимодействие клеточных мембран. В обычных физиологических условиях слияние клеточных мембран является важным биологическим процессом, лежащим в основе таких явлений как экзоцитоз гормонов, ферментов, нейротрансмедиаторов, а также при образовании гигантских клеток в воспалительных процессах, при внедрении вирусов, обладающих оболочкой, в клетки хозяев (вирус СПИД). Рассмотренные выше механизмы действия электрических полей на бислойные мембраны и клетки дают представление о физико-химических факторах, влияющих на взаимодействие клеточных мембран, которые приводят к их слиянию. Однако, конкретные молекулярные механизмы этого биологического явления намного сложнее. Основная особенность состоит в активном участии специальных мембранных белков в процессе слияния. В качестве примера рассмотрим роль гемоагглютинина (ГА) вируса простудных заболеваний (Уайт, 1992). Молекула этого белка состоит из трех субъединиц, каждая из которых содержит пептид с большим количеством гидрофобных аминокислот. Г А играет важную роль в первичном связывании вируса и атакуемой им клетки. Вследствие изменения третичной структуры Г А вируса происходит освобождение его глобулярных пептидов и их присоединение к мембране атакуемой клетки. [c.46]

Исследование состоит из трех основных глав. Первая глава посвящена методам рационального использования вода в химической промышленности. В ней описываются процессы использования городских и промышленных сточных вод в системах оборотного водоснабжения, процессы использования очищенных сточных вод в качестве добавки в градирнях и метода совершенствования отдельных стадий технологических процессов с целью сокращения потребления воды. Во второй главе рассматриваются различные метода очистки промышленных сточных вод, используемые в химической промышленности, включая их различные сочетания и последовательности. В настоящее время основными методами, используемыми для этой цели, являются механические, физико-химические, биологические и мембранные технологии. В исследовании излагаются научные прхгаиипы, лежащие в основе этих методов, и приводятся примеры их применения в химической промышленности. [c.1]

Л. В гл. VI, обсуждая возможные механизмы возникновения примитивных клеток, мы рассматривали способы, посредством которых изолированные липидные и белковые компоненты могли ири рекомбинации взаимодействовать друг с другом с образованием примитивных мембраноподобных структур. Проводя такие исследования, мы достигаем более полного и более детального понимания тех процессов взаимодействия между белками и липидами, которые лежат в основе функционирования и строения как современных, так и более примитивных мембран. Мы рассматривали также коллоидные явления при образовании коацерватов. В то время как специалиста по коллоидной химии могут и не интересовать специфические взаимоотношения между коацер-вацией и биогенезом, химик-эволюционистисследуст способы, но- средством которых коацерваты взаимодействуют с находящимися в среде ферментами и накапливают эти ферменты, а также способы возникновения изолированных, локализованных метаболических процессов. На самом деле проведено еще слишком мало исследований но биогенезу, чтобы можно было точно представить себе, каким образом коллоидные явления были связаны с первичной эволюцией и примитивным метаболизмом и в конечном счете — с формированием прототипа живой клетки. В этом направлении остается сделать еще очень многое. Несомненно, исследования такого рода позволят более полно понять главные физико-химические закономерности, лежащие в основе функционирования живой клетки. [c.320]

Наиболее яркий пример изофункциональной гомологии — это образование мыльных пузырей. Очевидно, что именно близкое сходство химических компонентов мыльных пузырей и клеточных мембран определяет их функциональные свойства. Первые состоят из раствора жирных кислот, вторые — из фосфолипидов. Оба химических соединения ведут себя сходным образом. Поэтому такой существенный биологический процесс, как дробление, в результате которого формируется эмбрион, уже проявляет себя в крайне простом физико-химическом процессе. Химический состав клеточной оболочки был еще неизвестен в те годы, когда Уилсон (Wilson, 1925) отметил это сходство. Поэтому дробление и позже считалось случайным процессом, своего рода курьезом, не имеющим отношения к биологическому развитию, и не упоминалось в трудах по эмбриологии. Последующие достижения химии показывают неслучайный характер гомологии, коренящейся в химическом подобии обеих структур. Таким образом, в основе изофункционализма явлений в минеральном, растительном, животном царствах лежит скрытая химическая идентичность, которая выявляется только спустя длительное время после того, как обнаруживают совпадение внешних форм. [c.174]

Выяснение принципов, лежаших в основе образования специфической формы каждого организма и его частей, — наиболее трудная и еше мало изученная проблема биологии. Для ее решения применительно к многоклеточным организмам необходимо прежде всего понять, каким образом клетки, ткани и органы взаимодействуют между собой в ходе онтогенеза. В гл. 2 отмечалось, что межклеточные системы регуляции у растений включают в себя гормональные, электрические и трофические факторы, которые оказывают влияние на генетическую, мембранную и метаболическую регуляторные системы в каждой клетке. Для процессов эмбриогенеза и регенерации, в основе которых лежат одни и те же принципы, наиболее важны последовательная индукция определенных генетических программ и морфофизиологическая ориентация в пространстве. Запуск генетических программ осушествляется специфическими химическими и физико-химическими факторами, а ориентация в пространстве создается полярностью, в основе которой лежат прежде всего мембранные процессы. Клетки постоянно получают сигналы из внешней и внутренней среды (тестируют свое положение и состояние). В соответствии с этим корректируются их функциональная активность, считка генетической информации и векторы поляризации. Такая корректировка получила название эффекта положения . [c.357]