Молекулярная структура мембран

Фиг. 42. Схема молекулярной структуры мембраны хлоропластов, предложенная Кальвином (1959).

Рассмотрение мембранного транспорта естественно начать с термодинамики, не касаясь молекулярной структуры мембраны п механизма транспорта. Термодинамика не столько объясняет физические явления, сколько организует наши знания, устанавливая связь между физическими явлениями и их зависимость от параметров системы. [c.341]

Фиг. 46. Схематическое изображение молекулярной структуры мембраны, содержащей поры, заполненные водой [101].

Сочетание быстрой диффузии молекул вдоль мембраны и очень медленной диффузии поперек мембраны имеет большое значение для функционирования мембран, а именно для матричной функции мембраны (см. 1). Благодаря затрудненному переходу поперек мембраны поддерживается упорядоченность в молекулярной структуре мембраны, ее анизотропия, асимметрия (относительно плоскости мембраны) расположения липидных и белковых молекул, определенная ориентация белков-ферментов поперек мембраны. Это имеет большое значение, например, для направленного переноса веш еств через мембрану. [c.23]

Берестовский с соавт. [121, 232] провел сравнение оптических свойств мембран нервных клеток и модифицированных черных пленок. При развитии потенциала действия в возбудимой биологической мембране наблюдаются изменения двулучепреломления, которые авторы работ [121, 232] связывают с изменением структуры мембраны. Такие же изменения двулучепреломления наблюдались у модифицированных пленок, имеющих М-образную вольтампер-ную характеристику на участке отрицательного сопротивления. Молекулярный механизм этих явлений не ясен. [c.169]

Исследования энергозависимости, ионной селективности, фармакологических свойств, а также плотности на единицу поверхности площади мембраны позволили сделать вывод о том, что обе транспортные системы действуют как раздельные молекулярные структуры. [c.172]

Полимер должен иметь узкое распределение по молекулярной массе при ее высоких значениях, что диктуется требованиями процесса. Эти показатели сильно влияют на поверхностную и глубинную структуры мембраны и механические свойства — жесткость и гибкость (см. гл. 4). [c.72]

Следует отметить, что липиды, так же как и протеины, различаются составом каждого слоя. Липиды изменяются по составу, но, как правило, состоят из амфифильных жидкостей, содержащих длинные (16—24 атома углерода) неполярные алифатические хвосты и полярные головки. Вследствие своей молекулярной структуры липиды являются поверхностно-активными веществами. В присутствии воды они имеют тенденцию выстраиваться в непрерывные бислои таким образом, что их головки располагаются на обеих поверхностях, соприкасающихся с водной фазой, а хвосты — по нормали к плоскости обеих поверхностей, распространяясь к центру мембраны [c.323]

С точки зрения молекулярной электроники селективность ИСЭ является одним из видов нелинейности, обусловленной специфическим связыванием заряда в подвижной структуре, образованной мембранно-активным комп-лексоном и определенным ионом. Подобные структуры, распределенные надлежащим образом в однородной непроводящей среде, индуцируют селективный перенос заряда через мембраны. Важно отметить, что именно специфическая молекулярная структура подвижных комплексонов или фиксированных ионных каналов обеспечивает селективность отклика ИСЭ на изменение ионного состава анализируемой среды. С этой точки зрения первичное преобразование информации о составе раствора осуществляется на молекулярном (ионном) уровне и обусловлено соответствующей перестройкой локальной электронной плотности, т. е. химических связей, необходимых для 274 [c.274]

Ацетилхолин диффундирует через синаптическую щель, что вызывает задержку проведения примерно на 0,5 мс, и связывается со специфическим рецептором (белком) постсинаптической мембраны, распознающим молекулярную структуру нейромедиатора. При этом рецепторная область изменяет конфигурацию, что приводит к открыванию сопряженного с нею ионного канала в постсинаптической мембране. [c.288]

Для ответа на эти вопросы надо было подняться на еще более высокий уровень (или, если хотите, опуститься на более низкий), рассматривать уже не свойства клеточной структуры — мембраны, а свойства молекул, из которых состоит сама мембрана. Поэтому разгадка механизма изменения проницаемости началась совсем недавно, когда появилась новая наука — молекулярная биология. [c.99]

Как указывалось, в настоящее время известны биологические функции некоторых гликопротеинов лишь в некоторых случаях выяснена взаимосвязь между их молекулярной структурой и биологической функцией в других случаях, например для гонадотропина, пока еще неясно, каким образом содержащиеся в его молекуле углеводы влияют на гормональные свойства. Функции большинства гликопротеинов, в том числе и многих гликопротеинов плазмы, пока не установлены. Некоторые из этих веществ, несомненно, выполняют определенные функции в клетке. Например, они могут быть связаны с переносом воды или других соединений через клеточные мембраны. Эту функцию могут выполнять, очевидно, и многие кислые гликопротеины. [c.296]

Процесс лизиса чужеродных клеток состоит из нескольких этапов (рис. 9.2). Первый этап — специфическое связывание примированных D8 Т-клеток с поверхностным чужеродным антигеном (пептидами вирусных, трансплантационных, раковых антигенов). Взаимодействие антигенраспознающих рецепторов цитотоксических Т-клеток с соответствующим антигеном усиливается дополнительными неспецифическими молекулярными структурами клеточной поверхности, которые обеспечивают наиболее эффективную динамическую адгезию между клетками (см. ниже). Второй этап, получивший название летального удара , представляет собой основное событие, предопределяющее гибель клетки-мишени. Механическое разобщение эффектора и клетки-мишени на этом этапе не спасает последнюю от гибели. Для этого этапа характерно повышение проницаемости клеточной мембраны, нарушение баланса натрий-калиевого насоса. Механизм, лежащий в основе летального удара , не достаточно ясен. Одним из факторов, повреждающих мембрану клетки, выступает лимфотоксин (фактор р некроза опухолей). Третий этап, приводящий к лизису клетки-ми- [c.202]

Чтобы макромолекулы (с молекулярной массой от 10" до более чем 10 ) удалить из водных растворов, структура мембраны должна быть более плотной, и, следовательно, мембрана будет иметь более высокое гидродинамическое сопротивление. В этом случае применяется более высокое давление, чем при микрофильтрации этот процесс разделения называется ультрафильтрацией. [c.33]

Мембраны второго типа характеризуются существенным влиянием поверхностных явлений, прежде всего адсорбции возможно появление конденсированной фазы и эффекта капиллярности химический потенциал компонента зависит не только от температуры, давления и состава газовой смеси, но также и от свойств матрицы за счет поверхностной энергии. Влияние скелета мембраны на процесс разделения не ограничено, как в газодиффузионных, чисто структурными характеристиками, а предполагает появление новых видов массопереноса. Однако транспорт компонентов в основном материале мембраны исключен. Примером такого рода систем являются микропористые структуры и газовые смеси под давлением, содержащие компоненты со значительной молекулярной массой. [c.13]

Таким образом, если в пористой мембране удается организовать режим свободномолекулярного течения, проницаемость каждого компонента газовой смеси в изотермических условиях определяется структурными характеристиками мембраны, температурой и молекулярной массой газа и не зависит от давления. Разделительная способность является функцией только соотношения молекулярных масс и не зависит ни от свойств мембраны, ни от параметров процесса Г и Р. Из соотношения (2.52) следует, что для мембраны определенной структуры существует комплекс величин, сохраняющий постоянное значение при разделении любых смесей при любых значениях температуры и давления, если Кп>1 [c.57]

Кристаллические и, плотные аморфные материалы обычно непригодны для создания мембран. Это обусловлено малой долей свободного объема и большим временем релаксации для процессов перераспределения вакансий и других дефектов структуры, в результате чего резко снижается растворимость газов и скорость миграции растворенного вещества. Равновесные и кинетические свойства подобных систем во многом определяются высокими значениями потенциала межатомного (межмолекулярного) взаимодействия, обычно превышающего средние значения кинетической энергии КьГ этим объясняется малая подвижность структурных элементов. Однако легкие разы типа Нг, Не, Оа, N2 с наиболее низкими значениями параметров (е,/, о, ) парного потенциала молекулярного взаимодействия могут в некоторых плотных матрицах образовывать системы с повышенной растворимостью и удовлетво рительными диффузионными характеристиками. Наиболее перспективны металлические мембраны на основе палладия для извлечения водорода, а также стекла для выделения гелия [8, 10, 19—21]. [c.114]

Мембраны. Для разделения изотопов используются как полимерные мембраны, так и мембраны из неорганических материалов— металлов и их оксидов, керамики, стекла. Мембраны могут быть как пористыми, так и сплошными, иметь гомогенную или анизотропную структуру и т. д. Выбор типа мембраны (из перечисленных выше) для разделения газов с близкими молекулярными массами и U), обладающих схожими физико-химическими свойствами,— задача весьма трудная. Усложняет- [c.314]

Как известно [171—173, 216—227], в зоне контакта двух фаз, например жидкости и твердого тела, действуют поверхностные силы, такие, как силы прилипания, поверхностного натяжения, молекулярного притяжения. Поэтому граничный слой жидкости, связанный с материалом мембраны, по структуре и, следовательно, по физико-химическим свойствам, может значительно отличаться от подобных характеристик жидкости в объеме. Так, граничные слои полярных жидкостей вблизи гидрофильных поверхностей (на расстоянии 10- —10- мкм) обладают [c.200]

Мембраны с нежесткой пористой структурой чаще всего получают из растворов полимеров с различными порообразующими добавками, удаляя из них растворитель. На величину пористости получаемых таким образом мембран влияет величина концентрации исходных растворов и температура испарения растворителя. Полимерные мембраны изготавливают в форме пленок или полых волокон. Наиболее однородная пористая структура полимерных мембран получается методом бомбардировки полимерных пленок заряженными частицами, которые производят некоторую деструкцию молекулярной структуры полимера в направлении поперек пленки. Последующее травление пленки приводит к образованию тонких довольно однородных по диаметру поперечных каналов в направлении траекторий заряженных частиц. [c.467]

Типично для многих систем то, что из смеси, содержащей 50% одних и 50% других молекул, получается продукт, содержащий 80—90% молекул, не проходящих через мембрану. Так же как процесс дистилляции характеризуется числом тарелов, разделение мембранами характеризуется растворимостью в мембране и ее молекулярной структурой. Процесс селективного проникновения через мембраны пригоден для разделения различных жидких смесей. При помощи таких мембран можно разделить смеси близкокипящих веществ и азеотропные смеси, а также углеводородные смеси такие, как фракции нефти для выделения ароматических и изомерных углеводородов, чтобы улучшить их октановые числа. [c.228]

С внешней стороны плазматической мембраны многие клетки животных тканей имеют тонкую гибкую клеточную оболочку. В ней содержится большое число разнообразных полисахаридных, липидных и белковых молекул, располо-женньж на наружной стороне плазматической мембраны. На поверхности клетки находится много различных молекулярных структур, принимающих и распознающих внешние сигналы. К их числу относятся участки распознавания клеток. [c.45]

В основе молекулярной организации мембран лежит способность липидов образовывать прочные мономолекулярные слои. Почти 50 лет назад было высказано предположение, что в основе мембран лежит бимолекулярный слой липидов. С тех пор было предложено множество различных моделей структуры мембраны, что отражено на рис. 9. Все предложенные модели ос-тавлязот неоспоримой белково-липидную природу мембран. Несмотря на большое число вариантов, представленные модели могут быть сведены к трем основным типам. [c.77]

Анатомия мембраны. Относительно размеров и общей молекулярной структуры клеточных мембран существует весьма широко распространенное представление, которое, однако, не всеми поддерживается. Толщина растительных мембран находится в пределах от 75 до 100 А. Расположение молекул липидов и белков в мембранах пока еще неизвестно. Выяснение природы светлых и плотных линий, видимых на электронных микрофотографиях, а также решение вопроса о существовании в природе универсальной элементарной мембраны зависят от увеличения разрешающей способности электронного микроскопа. Сомнения, связанные с возможностью артефактов, могут быть рассеяны только при проведепии независимых наблюдений с использованием нескольких различных методов фиксации. Чрезвычайно плодотворным было бы применение для изучения анатомии мембран некоторых новых подходов, например метода дифракции рентгеновских лучей. [c.54]

Структуру мембраны из привитого полимера можно регулировать Например, можно регулировать длину привитых цепей. При прочих равных условиях можно ожидать, что гомогенность мембраны увеличивается с уменьшением длины привитых цепей до значения, равного длине одного звена мономера. Длина цепи уменьшается с увеличением мощности дозы при совместном облучении (мономер присутствовал во время облучения). Молекулярная масса привитых цепей, как правило, больше при предварительном облучении (мономер добавили после облучения) [134J. Длину цепи можно уменьшить путем увеличения концентрации инициатора или добавления регуляторов степени полимеризации. Однако регулирование длины привитых цепей не является единственным методом изменения гомогенности мембран из привитого полимера. Степень негбмогенности по глубине можно изменять способом, при котором допускается контакт только одной поверхности пленочной подложки с раствором мономера. В таком случае прививка является процессом, регулируемым диффузией, в которой прививка распространяется от поверхности, подвергнутой воздействию, внутрь [135J. [c.169]

На разделение спиртовых растворов обратным осмосом с использованием ацетатцеллюлозных мембран влияют одновре-тменно полярные и неполярные (гидрофобные) свойства молекул растворителя и растворенного вещества (см. гл. 5). Неполярными свойствами молекул можно пренебречь, если молекулярная структура растворенного вещества включает цепочку, Содержащую не более трех атомов углерода, не ассоциированных с полярной функциональной группой. Так как параметр полярности Тафта а для замещенных групп в молекуле спирта меньше, чем для воды, полярный эффект будет способствовать преимущественной сорбции воды на поверхности мембраны, в то время как неполярный эффект снижает ее. Если неполярный эффект значительно больше полярного, возможно изменение знака сорбции воды на отрицательный. Это приведет к тому, что на поверхности мембраны будет сорбироваться растворенное вещество. [c.165]

ТТХ содержится в органах рыб семейства Tetraodontidae. Он воздействует на наружную поверхность мембраны, подавляя возникновение потенциалов действия в нервах и мышцах (см. гл. XXIII, 3) и блокируя селективно натриевый ток. Аналогичное действие оказывает и STX, содержащийся в жгутиковых. Ион TEA селективно подавляет калиевый ток, удлиняя фазу падения потенциала действия (см. XXIII, 3). Блокирование канала инициируется связыванием агента с рецептором, который представляет собой определенный элемент молекулярной структуры канала. Считается, что молекула блокатора Т связывается обратимо с рецептором в реакции [c.136]

Построение моделей является одним из главных этапов биофизического исследования. Живой организм представляет собой чрезвычайно сложную систему, не всегда доступную для точного физического эксперимента. В этом случае плодотворным становится использование физических, аналоговых и математических моделей. Естественная трудность такого метода познания живого мира состоит в определении адекватности модели и в оценке степени ее приближенности к оригиналу. К счастью, в физике разработаны способы преодоления этих трудностей. Можно утверждать, что любое крупное открытие в биофизике получено путем применения моделей. Представление биомакромолекул в виде кристаллов позволило установить молекулярную структуру гемоглобина (Перутц), миоглобина (Кендрью). Важную роль сыграла аналоговая электрическая модель возбудимой мембраны в исследованиях Ходжкина и Хаксли. В биофизике мембран широкое применение получили физические модели мембран в виде моно- и бимолекулярных 6 [c.6]

Прогресс в бактериофагии обусловлен прежде всего приложением к бактериофагам (в том числе фагам промышленных бактерий) принципов генетических исследований и сосредоточением усилий многих исследователей иа изучении относительно небольшого числа фагов (лямбдоидные фаги, группа Т-четных фагов и др.), послуживших основными фаговыми моделями при разработке принципов молекулярной генетики. Исследование ряда модельных фагов достигло сейчас очень высокого уровня. Для некоторых из них полностью расшифрована нуклеотидная после-довательнось генома, установлены границы генов, определено положение многих мутаций в последовательности нуклеотидов, выявлены промоторы, операторы, терминаторы, определены возможные рамки считывания и соответствующие им белковые продукты и т. д. Вместе с тем продолжается выявление и новых фагов. Некоторые из них становятся удобными моделями для решения определенных проблем. Например, липидсодержащие бактериофаги используют как модель для изучения структуры мембраны бактериофаги, геном которых представлен несколькими фрагментами РНК, служат хорошей моделью при изучении некоторых сторон репликации вирусов с такими же геномами бактериофаги-транспозоны — прекрасная модель в изучении механизмов транспозиции, играющих существенное значение в канцерогенезе, эволюции и т. д. [c.215]

А — общий вид 1 — наружная, 2 внутренняя мембраны, 3 — кристы, 4 — митохондриальный матрикс Б — митохондриальная криста при большом увеличении 5 — внутренняя полость, 6 — наружная полость В — молекулярная структура кристы. По Де Робертису н др. [c.50]

Интересно, что углеводный компонент, в первую очередь N-aцeтилнeйpaминoвaя кислота и N-aцeтилгaлaктoзaмин, ифа-ет важную специфическую роль, определяя, по-видимому, своеобразие внешних участков пространственной структуры гли-копротеинов. Обнаружено сушественное различие в содержании К-ацетилнейраминовой кислоты как в отдельных гликопротеинах, так и в различных мембранных субклеточных структурах мозга. Пептидная же часть представляет собой стабильную основу (каркас) молекулы, которая фиксирована непосредственно в мембране, в то время как углеводный компонент расположен на поверхности мембраны (рис.3.1). Все это дает основания считать, что в значительной мере именно углеводный компонент в молекуле гликопротеинов определяет их специфичность и функциональную роль. Это представление основывается, в частности, на аналогии с молекулярной структурой ганглиозидов, в которой каркасом служит церамидная часть (жирнокислотный эфир сфингозина), а углеводные компоненты и их производные (галактозамин, Ы-ацетилнейраминовая кислота и др.) являются наиболее вариабельной и специфичной частью молекулы. [c.78]

Для понимания молекулярной организации мембраны миелина критическим является изучение коротко- и длиннорадиусных взаимодействий между белками и липидами. Несомненно, что изменение структуры белков или липидов ведет к изменению такого рода взаимодействий и приводит к нестабильности миелина, в том числе к демиелинизации. [c.119]

Нервные волокна дендритов и аксонов представляют собой трубочку, которая является продолжением плазматической мембраны тела нейрона. В мембране волокна находятся основные молекулярные структуры, формирующие нервный импульс и обеспечивающие его движение по волокну. Полость волокна содержит цитоплазму (аксоплазму) основными органеллами аксоплазмы являются микротрубочки, образованные белком тубулином. Они имеют диаметр около 25 нм и располагаются пучком вдоль волокна. Кроме того, аксоплазма содержит и другие белковые фибриллярные структуры нейрофиламенты диаметром 10 нм и микрофиламенты диаметром 5 нм, построенные из актина. Аксоплазматические фибриллярные структуры участвуют в образовании непрерывного движения аксоплазмы в направлении от тела нейрона к синапсам (аксоплазматический ток). Скорость аксоплазматичес-кого тока составляет около 20 см в сутки. С этим током переносятся в синаптические окончания нервов метаболиты, белки и субклеточные органеллы (митохондрии, саркоплазматический ретикулум, лизосомы). Существует и обратный ток, менее интенсивный — в сторону тела нейрона. [c.532]

Скорость диффузии растворенного вещества с большой молекулярной массой (>500) в раствор низка и значительно меньше скорости диффузии электролита. Поэтому влияние концентрационной поляризации на процесс ультрафильтрации намного сильнее, чем на процесс обратного осмоса. Концентрация у поверхности мембраны при ультрафильтрации может достигнуть такого значения, что на мембране может образоваться слой геля, который резко снижает скорость процесса. Для того чтобы повысить скорость ультрафнльтрации, приходится интенсивно перемешивать раствор или прокачивать его с большой скоростью (до 3—5 м/с) над мембраной. Однако в ряде случаев такой путь оказывается непригодным, так как приводит к резкому повышению расхода энергии на циркуляцию раствора, недопустимому повышению температуры раствора, разрушению структуры некоторых биополимеров и т. п. В этих случаях более рациональным может оказаться применение турбулизирующих вставок. [c.174]