Активные вещества биологических мембран

Направление научных исследований синтез органических соединений серы, фосфора, фтора, производных ацетилена, разных специальных продуктов, биологически активных веществ, биологически разлагаемых детергентов полимеризация и изучение свойств высокомолекулярных соединений (привитые сополимеры, термостойкие полимеры, ионообменные мембраны, адгезивы) разработка и внедрение новых методов синтеза на пилотных установках, методов анализа в области применения ядохимикатов улучшение техники контроля и техники безопасности исследования в области ферментов и ферментационных процессов изучение микроструктуры соединений с помощью рентгеновских лучей, электронной микроскопии, ядерного магнитного резонанса, УФ-, ИК-спектроскопии и спектров комбинационного рассеяния микроанализ физико-химические исследования полимеров (хроматография, техника адсорбции, кинетика реакций, катализ) изучение свойств твердых тел (например, углей, графитов), аэрозолей очистка воды и воздуха от промышленных загрязнений. [c.341]

Тонкую микроскопическую углеводородную пленку можно получить при сближении двух капелек воды в органической среде, содержащей подходящее поверхностно-активное вещество (ПАВ), например моноглицерид олеиновой кислоты, лецитин и др. Самопроизвольное утончение этой пленки завершается скачкообразным образованием участков (в виде круглых пятен) с толщиной около 50 А, представляющих собой структуру, состоящую из двух монослоев ПАВ, обращенных друг к другу углеводородными радикалами с некоторым количеством органического растворителя. Затем пятна разрастаются на всю площадь пленки. В отраженном свете такая пленка выглядит черной, поэтому ее называют черной углеводородной пленкой. В биологической литературе чаще используется термин бимолекулярная (черная) липидная мембрана (БЛМ). Вместе с водными эмульсионными, т. е. пленками одной жидкости, полученными в другой жидкости, и пенными пленками они относятся к классу жидких симметричных, или двухсторонних, пленок, т. е. пленок, ограниченных с обеих сторон одной и той же фазой. Из симметричных пленок наиболее подробно исследованы пенные пленки. [c.9]

Метаболическая. Биологические мембраны прямо или косвенно участвуют в процессах метаболических превращений веществ в клетке, поскольку большинство ферментов связано с мембранами. Липидное окружение ферментов в мембране создает определенные условия для их функционирования, накладывает ограничения на активность мембранных белков и таким образом оказывает регуляторное действие на процессы метаболизма. [c.302]

Принято различать активный транспорт через биологические мембраны, требующий специальных источников энергии и обычно совершаемый против электрического или концентрационного градиента, и пассивный транспорт, определяемый только разностью концентраций переносимого агента на противоположных сторонах мембраны нли направлением поля. В обоих случаях, однако, должен существовать механизм селективного переноса данного вещества или иона, поскольку сама по себе липидная (липопротеиновая) мембрана для такого рода агентов практически непроницаема. [c.590]

Все клетки, даже самые простые, имеют мембраны. Мембраны отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, поэтому нарушение целостности мембраны приводит к гибели клетки. Мембраны не только сохраняют молекулы веществ, входящих в ее состав, но и реализуют специфику химического состава клеточной цитоплазмы. С помощью специальных устройств мембрана избирательно выбрасывает из клетки ненужные вещества и поглощает из окружающей среды необходимые. Главные компоненты биологических мембран живых организмов — это сложные липиды. Следует обратить внимание на то, что все сложные липиды, описанные в разд. 9, имеют характерное строение для поверхностно-активных веществ, т. е. две большие неполярные углеводородные группы и полярную часть, способную к образованию водородных связей. Таким образом, эти молекулы способны самопроизвольно агрегировать, образуя в воде бислойные структуры, составляющие основу мембраны. В состав мембранного бислоя входят и молекулы белков, и свободные жирные кислоты. Последние встраиваются в бислой так, что их жирные хвосты погружены внутрь, а полярные группы во внешнюю среду и контактируют с ионами натрия с внешней, а с ионами калия с внутренней стороны бислоя (см. рис. 73). Биологические мембраны не только регулируют обмен веществ в клетке, но и воспринимают химическую информацию из внешней среды с помощью специальных рецепторов. Биологические мембраны обеспечивают иммунитет клетки, нейтрализуя чужие и свои вредные вещества. Они также способны передавать информацию соседним клеткам о своем состоянии. Наконец, совсем недавно было обнаружено, что многие белки-ферменты могут работать только внутри мембраны, запрещая, разрешая или сопрягая ферментативные процессы. [c.407]

Транспорт вещества через биологические мембраны может осуществляться по нескольким механизмам — пассивная проницаемость, облегченный транспорт, активный транспорт и транспорт в объем. [c.327]

В биотехнологии используются все виды баромембранных процессов. Однако наибольшее применение получили ультрафильтрационные процессы — в производстве ферментных препаратов, биологически активных веществ антибиотиков, витаминов, аминокислот [49, 50]. В последние годы ведутся работы в области непрерывного культивирования с использованием ультрафильтрационных мембран и полых волокон [49]. Хотя в промьппленной микробиологии превалируют небольшие ультрафильтрационные установки, во всем мире отмечается тенденция к переходу на большие агрегаты с площадью мембраны 50, 100 м и более. Однако внедрение в практику подобного типа мембран и фильтрующих установок связано с решением целого ряда задач. [c.38]

Биологические мембраны являются барьерами, которые отделяют содержимое клетки от внешней среды, они выполняют также роль разделительных перегородок между отдельными секциями клетки. Через мембраны происходит транспорт различных веществ и ионов, необходимых для жизнедеятельности клетки. Этот процесс носит избирательный характер. При этом различают пассивный перенос, когда поток веществ движется в соответствии с градиентом концентраций или электрохимических потенциалов, и активный транспорт веществ, осуществляемый за счет генерируемой в клетке энергии. [c.15]

Поверхностные гликопротеины выполняют и функции специфических рецепторов. Белки зачастую внедряются в слой липида, более того, есть такие белковые молекулы, которые пронизывают липидный слой, связывая наружную и внутреннюю поверхности мембраны и образуя белковый канал для диффундирующих молекул. Существуют и углеводные структуры, выступающие из белкового слоя и непосредственно взаимодействующие с биологически активными веществами (рис. 1). [c.47]

В настоящее время появилась возможность в медико-биологических исследованиях применять пленочный Ыа+-электрод, мембрана которого в качестве электродно-активного вещества содержит МАК, способный к специфическому связыванию ионов Na+. Соединение это было получено Симоном с сотр. [157, с. 23], его структурная формула приведена на стр. 76. [c.178]

Хлор не входит в состав биологически активных веществ. Хлорид-ионы — главные отрицательно заряженные ионы внутриклеточного раствора и межклеточных жидкостей, они образуют тонкие ионные слои по обеим сторонам клеточных мембран и участвуют таким образом в создании электрического мембранного потенциала, который регулирует процессы переноса неорганических и органических веществ сквозь мембраны. Гидратированные хлорид-ионы участвуют в поддержании физиологически требуемой наполненности клетки водой. [c.510]

Ферменты и промежуточные продукты обмена веществ неравномерно распределены в отдельных элементах клеточной структуры. Упорядоченному движению молекул внутри клетки способствует высокая степень избирательности клеточной мембраны. Транспорт веществ через биологические мембраны, представляющие собой генетически детерминированные структуры, в которых заложена информация относительно тех процессов, выполнение которых они обеспечивают, является ферментативным процессом и обусловлен активностью мембранных ферментов. [c.439]

В настоящее время мы уже обладаем довольно солидным запасом зпа-ний о химической структуре, процессах биосинтеза я распада ФЛ в клетках нервной ткани, их распределении в различных структурах, интенсивности их обмена как в нормальных, так и в патологических условиях. Но и сейчас мы еще мало можем сказать о конкретной роли ФЛ в возникновении и проведении нервного импульса, в изменениях уровня функциональной активности нервных клеток, о механизмах их участия в транспорте веществ через биологические мембраны. [c.73]

Фосфолипиды составляют основу липидного бислоя биологических мембран (см. главу 15) и очень редко встречаются в составе запасных отложений жиров. Преимущественное участие фосфолипидов в формировании клеточных мембран объясняется их способностью выступать в роли поверхностно-активных веществ и образовывать молекулярные комплексы с белками — хиломикроны, липопротеины (см. ниже). В результате межмолекулярных взаимодействий, удерживающих друг возле друга углеводородные радикалы, образуется внутренний гидрофобный слой мембраны. Полярные фрагменты, расположенные на внешней поверхности мембраны, образуют гидрофильный слой. Благодаря полярности молекул фосфолипидов обеспечивается односторонняя проницаемость клеточных мембран. В связи с этим фосфолипиды широко распространены в растительных и животных тканях, особенно в нервной ткани человека и позвоночных животных. В микроорганизмах они являются преобладающей формой липидов. [c.256]

Здесь сразу возникают два вопроса. Во-первых, многие ли биологически активные вещества жирорастворимы и, следовательно, легко проникают в клетку Такие газы, как кислород, СО, и азот, с малым размером молекул и слабо взаимодействующие с растворителями, легко диффундируют через гидрофобную область мембраны. Молекулы липидной природы, например стероидные гормоны, тоже без труда проникают через бислой. Скорость диффузии органических незаряженных молекул пропорциональна их коэффициенту распределения между ма- [c.130]

Одно из самых значительных достижений рентгеноструктурного анализа белков последних лет, которое не может не повлиять на дальнейшее развитие биологии и становление ее новой области -молекулярной биологии клетки, состоит в начавшейся расшифровке трехмерных структур первых мембранных белков. Перед обсуждением полученных здесь результатов целесообразно кратко сообщить о том, что было известно об этих белках до исследования их с помощью рентгеновской дифракции. Если основные структурные особенности биологических мембран определяются молекулами липидного бислоя, то специфические функции мембран выполняются главным образом белками. Они ответственны за процессы превращения энергии, выступают в качестве рецепторов и ферментов, образуют каналы активного и пассивного транспорта молекул и ионов различных веществ через мембраны, охраняют организм от проникновения чужеродных антигенов и стимулируют иммунный ответ клеточного типа. В обычной плазматической мембране белок составляет около 50% ее массы. Однако в некоторых мембранах, например во внутренних мембранах митохондрий и хлоропластов, его содержание поднимается до 75%, а в других, например миелиновой мембране, снижается до 25%. Многие мембранные белки пронизывают липидный бислой насквозь и контактируют с водной средой по обеим сторонам мембраны. Молекулы этих белков, называемых трансмембранными, как и окружающие их молекулы липидов, обладают амфипатическими свойствами, поскольку содержат гидрофобные участки, взаимодействующие внутри бислоя с гидрофобными хвостами липидов, и гидрофильные участки, обращенные к воде с обеих сторон мембраны. Другая группа мембранных белков соприкасается с водой только с одной стороны бислоя [234, 235]. Одни из них погружены только во внешний или во внутренний слой мембраны, другие ассоциированы за счет невалентных взаимодействий с трансмембранными белками, третьи прикреплены к мембране с помощью ковалентно связанных с ними цепей жирных кислот, внедренных в липидный слой. [c.56]

Транспорт веществ через биологические мембраны можно разделить на два основных типа пассивный и активный. [c.33]

Активный транспорт веществ через биологические мембраны имеет огромное значение. За счет активного транспорта в организме создаются градиенты концентраций, градиенты электрических потенциалов, градиенты давления и т.д., поддерживающие жизненные процессы, то есть с точки зрения термодинамики активный перенос удерживает организм в неравновесном состоянии, поддерживает жизнь. [c.42]

Известна нестабильность мыльного пузыря, причиной которой может стать любая пылинка. Началом дестабилизации является прокол стенки пузыря и образование поры. В липидной бимолекулярной пленке клеточной мембраны поры появляются, если исключить чисто механические повреждения, в результате тепловых флуктуаций поверхности бислоя, электрического пробоя, замораживания пленки, действия поверхностно-активных веществ, осмотического давления, перекисного окисления липидов и др. Один из наиболее типичных и хорошо изученных примеров дестабилизации биологических мембран - гемолиз эритроцитов. Это явление включает на начальном этапе набухание клеток в гипотонической среде в результате действия сил осмотического давления. Во время набухания клетки мембрана растягивается, что обусловливает рост мембранного натяжения. При определен- [c.49]

Изучение свойств бислоев служит основой для понимания строения биологических мембран. У биологической мембраны в бислой обычно погружены белковые молекулы. Это могут быть ферменты или рецепторы, специфичные для определенных молекул некоторые из них могут играть роль в активном транспорте или в регуляции проницаемости мембраны для отдельных веществ. Функционирование этих белков зависит от структурных и динамических свойств бислоев, описанных в настоящей главе. Более подробно структура и функции биологических мембран рассмотрены в гл. 4. [c.480]

Глюкозо-6-фосфатаза — интегральный белок микросомальных мембран, Активный центр фермента обращен внутрь везикул, поэтому для полного выявления его активности и изучения кинетических свойств необходима обработка мембранного препарата поверхностноактивными веществами — детергентами. Детергенты представляют собой специальную группу липидов, относящихся к классу растворимых амфифиль-ных соединений, т. е. соединений, имеющих в своей структуре как гидрофильные, так и гидрофобные участки. В зависимости от пространственной структуры, соотношения гидрофильной и гидрофобной зон, наличия заряженных групп детергенты обладают различным характером действия на биологические мембраны от мягкого, вызывающего лишь дезориентацию структурных компонентов мембран, до значительно выраженной их солюбилизации и растворения мембран. [c.370]

По своей химической природе рецепторы почти всех биологически активных веществ оказались гликопротеинами, причем узнающий домен (участок) рецептора направлен в сторону межклеточного пространства, в то время как участок, ответственный за сопряжение рецептора с эффекторной системой (с ферментом, в частности), находится внутри (в толще) плазматической мембраны. Общим свойством всех рецепторов является их высокая специфичность по отношению к одному определенному гормону (с константой сродства от 0,1 до 10 нМ). Известно также, что сопряжение рецептора с эффекторными системами осуществляется через так называемый С-белок, функция которого заключается в обеспечении многократного проведения гормонального сигнала на уровне плазматической мемб- [c.289]

Как модели, липосомы значительно ближе к биологическим мембранам, чем бислойные липидные пленки. Как и биологические мембраны, они предстввляют собой замкнутые системы, что делает их пригодными для изучения пассивного транспорта ионов и малых молекул через липидный бислой. В отличие от БЛМ, липосомы достаточно стабильны и не содержат органических растворителей. Состав липидов в липосомах можно произвольно варьировать и таким образом направленно изменять свойства мембраны. В настоящее время хорошо разработаны методы включения функционально-активных мембранных белков в липосомы. Такие искусственные белково-лнпидные структуры обычно называются протеолипо-сомами (рис. 310). Благодаря возможности реконструкции мембраны из ее основных компонентов удается моделировать ферментативные. транспортные и рецепторные функции клеточных мембран. В липосомы можно авести антигены, а также ковалентно присоединить антитела (рис. 311) и использовать их в иммунологических исследованиях. Они представляют собой удобную модель для изучения действия многих лекарственных веществ, витаминов, гормонов, антибиотиков и т. д. Как уже отмечалось, при образовании липосом водорастворимые вещества захватываются вместе с водой и попадают во внутреннее пространство липосом. Таким путем можно начинять липосомы различными веществами, включая [c.579]

Ярким примером, иллюстрирующим чрезвычайно высокую чувствительность спинового зонда в изучении конформационных перестроек мембран, служит работа [185], в которой с помощью зонда СП(10,3) исследовано влияние двух очень близких по структуре лекарственных препаратов — простогландина и Ег на состояние эритроцитарной мембраны. Исследование степени упорядоченности этого зонда, проведенное при очень низких концентрациях исследованных биологически активных веществ —10 М), показало противоположный характер действия этих веществ на состояние липидных областей мембраны. Исследование зависимости этого эффекта от ионного состава среды позволило авторам работы [185] сделать ряд выводов о механизме ре- [c.180]

Коллоиды и коллоидные системы очень ширсжо расгространшы и хорошо известны. Особенно важна их роль в биологических процессах. Например, ферментные системы и кровь представляют собой коллоидные растворы, легко проникающие через биологические мембраны. В этих и многих других случаях (перенос питательных веществ, механизм действия поверхностно-активных веществ и т.д.) учет различных поверхностных явлений представляется необходимым. [c.10]

Система активного переноса и транспорта через биологические мембраны чрезвычайно сложна. Рабочим телом здесь служат специальные белки, а источником энергии является аденозинтрифосфор-ная кислота (АТФ). При активном переносе первым этапом поглощения является взаимодействие поглощаемых веществ с молекулами поверхностных структур протоплазмы. Адсорбированные молекулы переносятся затем в цитоплазму посредством механизма активного переноса. Предполагается, что в этих процессах ведущая роль принадлежит специальным транспортным системам — мембранным переносчикам, природа которых еще недостаточно изучена. Одним из звеньев такой системы могут быть мембранные транспортные АТФ-азы, активируемые ионами магния, калия и натрия. Так, в последнее время из мембран некоторых микроорганизмов выделены белки, участвующие в транспорте аминокислот. Обнаружены и изучаются белковые системы, ответственные за перенос сахаров в частности глюкозы. [c.15]

Если процессы продуцирования энергии (фотосинтез, фотосин-тетическое и окислительное фосфорилирование) блокированы, перенос электронов в ФС II или трансформация энергии в дыхательных процессах попадают в тупик , иначе говоря, многие мембранные процессы протекают без синтеза АТФ. При этом одни вещества накапливаются в избытке, другие же оказываются полностью израсходованными из-за нарушений в механизме переноса веществ через мембрану. С активным переносом связано и понятие конкурентного торможения. Проявляется оно в том, что транспорт одного вещества замедляется или прекращается в присутствии другого, сходного по строению биологически активного вещества. Вещества обоих типов вступают в борьбу за молекулы, осуществляющие активный перенос, и возможно, что с одной стороны мембраны на другую будет транспортироваться не необходимое природное, а конкурирующее с ним биологически активное вещество, образующее в процессе метаболизма комплексное соединение с транспортной молекулой. [c.48]

ЦИИ. С того времени появилось большое число работ о природе би1>-мембраи, которые способствовали пониманию роли ПА.В в биопо-гаи, но все же до сих пор в наших знаниях в этой области есть существенные пробелы. В этой статье обсуждаются некоторые примеры роли мицеллообразования в биологии как для природных биологически активных-веществ, так и для предположительно неакти ных ПАВ. Вероятно, лучше выделить два случая, которые имеют место при мицеллообразовании изменение свойств мономера и изменение свойств раствора. Оба варианта имеют биологическое значение. К этому следует добавить, что присутствие мицеллярной "фазы" очень важно для солюбилизации активных молекул или компонентов мембраны и для прямого включения мицеллярной фазы в катажтйчесю акт реакции 2 . [c.43]

Например, их используют в биологии и медицине, в клинической практике, для контроля окружающей среды, в агрохимии и почвоведении, в производственном анализе. Для более успешного решения задач ионометрии в этих областях требуются ионоселективные электроды, которые не были бы подвержены влиянию белков и других биологически активных веществ и могли бы функционировать длительное время в средах (например, почвах, водах), содержащих некоторые микро- и макроорганизмы. Для решения этой проблемы нужно изменять конструкцию электродов путем введения защитных пленок, упрочнения мембраны, подбора мембранных композиций, неот-равляемых биологически активными веществами и не поддающихся действию микроорганизмов. Иногда, правда, можно удалить мешающие вещества (белки и др.) перед определением ионного состава биологической среды. [c.202]

В химической промышленности полимерные мембраны можно использовать для разделения и очистки спиртов, кетонов и альдегидов, кислот, красителей, растворов солей редкоземельных элементов в микробиологической промьпыленности - для получения антибиотиков, высококачественных вакцин, сывороток, ферментов, белков и гормонов и других биологически активных веществ. [c.45]

Поглощение клеткой растворенного вещества приводит к снижению активности воды внутри клетки и последующему притоку воды извне, в результате чего клетка набухает. Биологические мембраны хорошо пропускают воду, и набухание происходит чрезвычайно быстро. Например, Мэтте и Ноулз [30] методом остановленной струи установили, что осмотический выход воды из [c.459]

Повыщение способности биоактивных макромолекул проникать сквозь клеточные мембраны составляет одну из важных задач современной биотехнологии и медицины. Трудности, связанные с преодолением мембранного барьера клеток, ограничивают возможности направленного транспорта лекарств, генетической трансформации клеток, регуляции внутриклеточных процессов экзогенными белковыми факторами (Марьянович, Поляков, 1991). Одним из подходов к преодолению подобных трудностей является комплексообразование биологически активных веществ с полимера- [c.152]

Существование активного транспорта веществ через биологические мембраны впервые было доказано в опытах Уссинга (1949 г.) на примере переноса ионов натрия через кожу лягушки (рис. 2.10). [c.42]

По-видимому, механизмы пострадиационной вариабильнос-ти активности мембранных белков предусматривают реализацию регуляторных эффектов целого ряда факторов например, влияния нейроэндокринной системы на функционирование ферментов в облученном организме, биологически активных веществ, продуктов пероксидного окисления липидов, изменений зарядового состояния поверхностных участков мембраны и др. [c.146]

Аденилатциклаза представляет собой мультимолекулярный комплекс, состоящий из рецепторного (расположенного на наружной поверхности клеточной мембраны) и каталитического (на внутренней стороне мембраны) компонентов. Ответ клетки на действие гормона или биологически активного вещества зависит от концентрации рецепторов на поверхности мембраны и степени сопряжения рецепторов с аденилатциклазой. В последнем случае в роли сопрягающего компонента выступают G-белки, обладающие как ГТФ-связываюшей, так и ГТФ-гид-ролизующей активностью. [c.335]

Биологические мембраны выполняют роль разделительных перегородок между отдельными отсеками клетки и лyлiaт биологическими барьерами, отделяющими содержимое клетки от внешней среды, что позволяет сохранять внутри нее требуемые условия. Через мембраны непрерывно идет транспортировка различных веществ и ионов, необходимых для жизнедеятельности клетки и ее органоидов. Биологические мембраны обладают избирательной гпроницаемостью для различных веществ, при этом направление и скорость их потоков строго регламентированы. В клеточных мем- бранах размещены высокочувствительные рецепторы, с помощью. которых обеспечивается определенная реакция клетки и организма на условия внешней среды. Биологические мембраны служат своеобразными матрицами, в которых локализованы постоянно функционирующие и чрезвычайно активные биохимические системы. В них с помощью множества мембранных ферментов ежесекундно как по поточным линиям движутся и подвергаются химическим превращениям вещества, а также ионы и электроны. Благодаря. этому мембраны являются необыкновенно эффективными биоэнер- [c.23]

Так называемый тиреотоксический зоб. Тяжелое заболевание щитовидной железы, связанное с избыточной продукцией ее клетками гормона тироксина. Уменьшить гормонообразование удается назначением радиоактивного йода. Образно говоря, радиоактивным веществам абсолютно все равно, на какую ткань пагубно действовать. Достаточная их концентрация способна поражать любую ткань здоровую или боль-. ную, щитовидной железы или костного мозга, сердца или печени. Однако когда в организм вводят малые дозы радиоактивного йода, только в одном органе накапливается разрушающая клетки конценграция— в щитов1 дной железе, только ее биологические мембраны способны активно извлекать йод из окружающей среды (кровь) против градиента концентрации и, следовательно, только в ней проявятся радиоактивные свойства этого препарата. [c.33]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология