Пути ионного транспорта

ПУТИ ИОННОГО ТРАНСПОРТА [c.31]

В первой реакции окисление иона двухвалентного железа — это потеря электрона. Во втором примере окисление углеродного субстрата можно в равной мере рассматривать как отрыв от него водорода (дегидрирование) или независимое удаление двух протонов (Н+) и электронов (ё). В биохимических процессах, как правило, перенос водорода осуществляется путем раздельного транспорта протонов и электронов протоны вьщеляются в среду и при необходимости поглощаются из нее, электроны обязательно должны быть переданы на соответствующие молекулы. Поэтому [c.93]

ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, Через плаценту от матери плоду передаются глюкоза, аминокислоты, липиды, неорганические соли и витамины. Глюкоза передается в результате облегченной диффузии с помощью специальных белков-переносчиков, описанных в разд. 5.9.8, а такие ионы, как натрий, калий и кальций — главным образом путем активного транспорта, хотя не исключено, что в случае ионов частично имеет место диффузия. Аминокислоты, железо и витамины проникают через плаценту с помощью активного транспорта. Важность соблюдения диеты во время беременности рассматривается в гл. 8. [c.93]

Всасывание образовавшихся моносахаридов (глюкозы, фруктозы) стенками тонкого кишечника и поступление их в кровь происходит путем активного транспорта с участием белка-переносчика, градиента Ыа" и АТФ (см. главу 5). Ионы Ма" активируют АТФ-азу, которая ускоряет распад АТФ и освобождение энергии, необходимой для проникновения этих моносахаридов через стенки кишечника. Всасывание других моносахаридов осуществляется посредством пассивной диффузии, так как их содержание в крови низкое. Скорость всасывания отдельных моносахаридов неодинакова. [c.165]

Рассмотрим особенности основных метаболических путей минеральных веществ. Минеральные вещества поступают в организм в свободном или связанном виде. Большая часть минеральных веществ всасывается в кишечнике путем активного транспорта в желудке всасываются только сольватированные ионы. Затем всосавшиеся минеральные соединения из желудочно-кишечного тракта поступают в кровь и лимфу, где связываются со специфическими транспортными белками. Из организма минеральные вещества выделяются главным образом в виде солей и ионов с мочой — элементы натрий, калий, кальций, магний, хлор, кобальт, иод, бром, фтор с калом — железо, кальций, медь, цинк, марганец, молибден и др. [c.452]

М (на катоде), М+ ге (на аноде) и изменению концентрации ионов в приэлектродных слоях электролита. Это изменение связано с отставанием скорости транспорта потенциалопределяющих веществ от скорости электродного процесса, которое наблюдается до установления стационарного состояния. При подаче тока на катоде идет разряд катионов с постоянной скоростью обусловленной заданной плотностью тока, и их концентрация около электрода уменьшается. Транспорт катионов к катоду осуществляется миграцией, скорость которой в данном электрическом поле постоянна, и диффузией, скорость которой с течением времени изменяется. Вначале она будет малой, так как разность между концентрацией ионов у электрода и в массе электролита очень мала. При этом Од С течением времени концентрация катионов у электрода уменьшается (за счет электродного процесса), а скорость диффузии возрастает. При достижении стационарного состояния скорость транспорта ионов к электроду и скорость их разряда становятся одинаковыми, однако концентрация их у катода будет меньше, чем в массе электролита. Аналогичным путем можно показать, что при пропускании тока через систему (I) концентрация катионов у анода повышается по сравнению с их концентрацией в массе раствора. Таким образом, под током система (I) переходит в новое состояние, в котором с > с > с [c.500]

В целом гормоны местного действия оказывают различное действие на близлежащие клетки, в частности усиливают или тормозят рост, влияют на миграцию, а также на дифференцировку клеток. Во многих случаях гормоны местного действия —это специфические пептиды или белки, но в этом качестве могут выступать также более простые соединения небольшие пептиды, гистамин, серотонин и даже бикарбонат-ион [163]. Эти вещества, передвигаясь от одной клетки к другой, должны проникать через клеточные мембраны. Обычно они переносятся жидкостью, окружающей клетки, но иногда и более прямым путем — через щелевые соединения (гл. 1, разд. Д, 3, а). В этих соединениях имеются специальные каналы, по которым происходит транспорт между цито- [c.358]

Внутриклеточные органеллы имеют собственные системы, концентрирующие ионы. Так, митохондрии могут концентрировать ионы К+, Са +, Mg + и других двухвалентных металлов, а также и дикарбоновые кислоты (гл. 10). У митохондрий транспорт многих веществ происходит скорее всего за счет обменной диффузии, т. е. путем вторичного активного транспорта. [c.359]

Без успехов химии в производстве новых материалов было бы невозможно представить себе развитие новой техники, в частности атомной, электронной, вычислительной. Освоение космоса оказалось возможным после разработки новых видов ракетного топлива, новых жаропрочных материалов с низкой теплопроводностью, новых химических источников тока с высокой удельной энергоемкостью. Каждый знаком с электролитами — растворами или расплавами солей, кислот или оснований, обладающих высокой электрической проводимостью благодаря подвижности ионов. Химикам удалось создать уникальные — твердые — электролиты, у которых в отличие от жидких подвижны только анионы или только катионы. Это открыло путь для создания необычных химических источников тока с исключительно высокой энергоемкостью, оказавшихся незаменимыми в космической технике и сулящими перспективы преобразования всех видов транспорта. [c.12]

В типичном эксперименте с мечеными соединениями в биологическую систему вводится некое постороннее (экзогенное) вещество. При этом предполагается, что его молекулы будут вступать в те же самые реакции, что и некоторое продуцируемое системой (эндогенное) вещество, участвующее в биосинтезе исследуемого соединения. Для этого эндогенный и экзогенный субстраты должны стать биологически идентичными, причем это требование относится как к природе, так и к количеству меченого соединения. Например, к культуре плесени добавляют следовые количества ацетата натрия ацетат-ион (или уксусная кислота) должен быть усвоен клетками без заметного нарушения связанных с энергетическими затратами механизмов транспорта через клеточные мембраны и далее превращен внутри клетки в ацетил-кофермент А без значительных изменений концентраций веществ, требующихся для осуществления этих реакций (АТР, кофермент А), или продуктов превращений (ADP, ацетилкофермент А). Наконец, получившийся таким образом ацетилкофермент А должен полностью перемешаться с ацетилкоферментом А, образовавшимся в клетке несколькими совершенно другими путями, с тем чтобы степень его участия в биосинтезе поликетидов была пропорциональна его доле в общем фонде ацетил-КоА. Кроме того, должен быть метод, позволяющий отличить меченый компонент от эндогенного продукта биосинтеза, например, путем измерения уровня радиоактивности, если экзогенный ацетат частично содержал С или Н. В конечном счете одни нз перечисленных выше требований несовместимы с другими результаты эксперимента можно интерпретировать только при допущении, что свойства возмущенной системы идентичны свойствам ее невозмущенного состояния. При этом еще предполагается, что наблюдатель способен фиксировать изменение свойств биологической системы точнее, чем сама эта система. [c.466]

Системы пассивного транспорта, называемые далее каналами, не являются единой группой функциональных элементов в мембране. В состоянии покоя каналы закрыты и переходят в проводящее состояние только после их открытия. Открывание, или воротный механизм, запускается электрическим путем, т. е. при изменении мембранного потенциала, или химическим путем — при взаимодействии со специфической молекулой. Химическая природа воротного механизма в тесной связи с биохимией синапса рассмотрена в гл. 8 и 9. Хотелось бы лишь отметить, что воротный механизм также отличается от других транспортных систем по своей фармакологии, ионной селективности и кинетике. [c.132]

Каналы пассивного транспорта ионов, проходящих через возбудимые мембраны, содержат два функциональных компонента воротный механизм и селективный фильтр. Воротный механизм, способный открывать или закрывать канал, может быть активирован электрически путем изменения мембранного потенциала или химически, например в синапсе, связыванием с молекулой нейромедиатора. Селективный фильтр имеет такие размеры и такое строение, которые позволяют пропускать ли- [c.162]

Более полная информация о механизме транспорта Са + получена в ходе экспериментов по реконструкции высокоочищен-ная АТРаза успешно встроена в искусственные липидные везикулы, которые затем активно захватывают ионы кальция. В данном случае здесь, как и во всех экспериментах по реконструкции, главная цель состоит в воспроизведении биологических условий путем использования биохимически охарактеризованных компонентов и, следовательно, постепенного воссоздания молекулярного процесса. Исключая и добавляя отдельные части биологической системы, стало возможным идентифицировать компоненты биологической мембраны, обусловливающие данную функцию. Ракер и др. [10] показали, что протеолипид, ассоциированный с белковой молекулой 100 ООО), является необходимым участником ионного транспорта, но не гидролиза АТР,, [c.179]

Некоторые компоненты, в частности глюкоза, в норме содержатся в моче в меньшей концентрации, чем в крови. Это объясняется тем, что относящиеся к этой группе вещества подвергаются обратному всасыванию из гломерулярного фильтрата в кровь против градиента концентрации благодаря действию АТР-зависимых систем мембранного транспорта. Вторая группа компонентов, включающая ионы КН , К и фосфат, содержится в моче в относительно высокой концентрации по сравнению с кровью эти компоненты активно транспортируются из крови в почечные канальца также против градиента концентрации. Вещества третьей группы, включающей мочевину и креатинин-конечный продукт распада фосфокреатина,-не подвергаются реабсорбции, и их концентрация в моче возрастает по мере ее прохождения по почечным канальцам. Особый случай представляют ионы Ка ". Эти ионы реабсорбируются путем активного транспорта из гломерулярного фильтрата в кровь в верхней части канальцев, однако в последующем часть ионов натрия опять поступает [c.763]

ИМИ прием лучше всего можно продемонстрировать на примере сигналов при +3,3 м. д. в спектре восстановленного цитохрома и при +23,4 м. д. в спектре окисленного белка. Предполагается, что оба эти сигнала принадлежат метильной группе метионино-вого лиганда. Причины такого отнесения сигнала в восстановленном состоянии уже были рассмотрены, что же касается окисленного белка, то для него при отнесении указанного сигнала руководствовались следующими соображениями. Интенсивность сигнала соответствует трем эквивалентным протонам, а ширина достаточно велика, чтобы быть обусловленной релаксацией за счет близости атома железа. Кроме того, величина сдвига сигнала также соответствует ядрам, находящимся вблизи железа. Редфилд и Гупта взяли смесь восстановленного и окисленного цитохрома (1 1) и подвергли образец воздействию излучения при частоте, соответствующей сигналу +23,4 м. д., при мощности излучения, достаточной для насыщения сигнала в этом положении. Другими словами, они провели эксперимент по методике двойного резонанса таким образом, что сигнал при +23,4 м. д. исчез. Было замечено, что при этом уменьшился и сигнал при +3,3 м. д. Отсюда было сделано заключение, что электронный обмен между двумя формами белка идет быстрее, чем успевают релаксиро-вать метильные протоны метионина к своему равновесному состоянию в магнитном поле. Другими словами, насыщение резонансного сигнала метильных протонов в окисленном белке передается на резонансный сигнал тех же протонов в восстановленном белке. Эти эксперименты подтверждают, что указанные два сигнала действительно принадлежат одной и той же метильной группе. Следует отметить два обстоятельства. Во-первых, если насыщать сигнал, имеющий химический сдвиг 3,3 м. д., то это никак не влияет на сигнал при 23,4 м. д., поскольку последний очень быстро релаксирует. Во-вторых, два отдельных сигнала могут наблюдаться от смеси окисленного и восстановленного белка только в том случае, когда частота обмена между двумя состояниями окисления меньше, чем разность частот между двумя сигналами. Скорость переноса электрона между восстановленным и окисленным цитохромом с была оценена путем измерения степени уменьшения резонансного сигнала при 3,3 м. д. и времени спинрешеточной релаксации Т для этого сигнала с использованием некоторых теоретических построений [28, 29]. Было показано, что в отсутствие малых ионов транспорт электрона происходит быстрее при pH 10, т. е. в изоэлектрической точке цитохрома с, причем добавление солей при этом pH не влияет на скорость переноса электрона, тогда как уже при небольшом отклонении от изоэлектрической точки скорость обмена зависит от ионной силы [30]. [c.398]

Ионный транспорт на стадиях 1, 4 и 5 лимитируется переносом в диффузионных слоях, граничащих с активным слоем JVleмбpaны. Определение профиля концентрации иона в указанных слоях сводится к решению системы уравнений конвектив-шой электродиффузии ионов в поверхностном слое раствора смешанного электролита. Допустим, что свойства раствора не зависят от концентрации растворенных веществ и определяются их предельными значениями. Этот подход не совсем корректен, но в отдельных случаях позволяет получить общую картину процесса сравнительно простым путем [199]. По этой же причине вместо активностей компонентов в растворе будем использовать их концентрации. Будем считать, что диффузионный слой имеет конечные размеры, а конвективный поток через этот слой направлен по нормали к его поверхности и приблизительно равен проницаемости мембраны по воде (м/с). Постановка такой задачи описана в работе [199] там же приведены уравнения, которые используют для описания профиля изменения концентрации иона в диффузионном слое [c.120]

МОЖНО рассматривать как электрод с жидкой мембраной,. в котором рабочая поверхность мембраны уменьшена до возможного предела. Этот тип микроэлектродов оказался особенно полезным для определения содержания ионов К+, С1-, Са +. В работе [317] предложен К+-селективный микроэлектрод с открытым концом диаметром 0,5—1 мкм, заполняемый раствором электродно-активного вещества в органическом растворителе. Этот электрод достаточно мал, поэтому может проникать сквозь стенку клетки и позволяет проводить измерения в отдельном нейроне. Эти микроэлектроды изготавливаются из стекла. Внутреннюю поверхность конца оттянутого капилляра покрывают гидрофобным силиконовым лаком. Такие электроды используют для изучения механизмов нервных импульсов путем контроля транспорта К+- и С1--И0Н0В. Однако эти электроды не позволяют проводить измерения в клетках очень малого объема, например в клетке желудочка лягушки, имеющей объем 10- мкл. В работе [319] предложена более совершенная для микроизмерений конструкция электродов. Получены электроды, диаметр конца которых меньше 0,1 мкм. [c.148]

Время отклика электродов с жидкой мембраной на основе нейтральных переносчиков связано с процессами ионного транспорта в теле мембраны. Динамические характеристики этого типа электродов, измеренные в тех же гидродинамических условиях, в которых измерялись времена отклика твердофазных электродов, как было найдено [237], значительно хуже. Однако, изменяя состав жидкой мембраны, можно существенно уменьшить время установления равновесного потенциала, что позволит с успехом использовать и эти электроды для целей определения микроколичеств элементов в условиях проточно-инжекционного анализа. Чувствительность определения в потоке с применением потенциометрических детекторов, очевидно, связана с динамическими характеристиками электродов и поэтому растет с увеличением времени пребывания анализируемого раствора в электрохимической ячейке чувствительность можно повысить путем увеличения объема ячейки и уменьшения скорости потока. Оптимизируя режим работы проточно-инжекционной системы, удается избежать трудностей, связанных с дрейфом потенциала и его гистерезисом, а также повысить чувствительность анализа и воспроизводимость определения даже в субнернстовской области концентраций (т. е. в области низких концентраций определяемого иона, где угол наклона функциональной зависимости потенциала индикаторного электрода от концентрации потенциалопределяющего иона меньше теоретического или зависимость носит нелинейный характер) [238] [c.166]

Вторая фаза зависит от температуры и не наблюдается при О °С, когда интенсивность метаболизма и дыхания очень низка. Ингибирование поглощения К-ионов цианистым калием свидетельствует о том, что этот процесс зависит именно от дьгхания. Во время второй фазы ионы калия поступают в клетки корня через плазмалемму путем активного транспорта. [c.127]

Пересечь этот барьер ионы могут путем диффузии или путем активного транспорта через плазмалеммы эндодермальных клеток и попадая в их цитоплазму и, возможно, в вакуоли. Таким способом растение контролирует, какие минеральные вещества в конце концов попадают в ксилему. [c.128]

В первой реакции окисление иона двухвалентного железа — это потеря электрона. Во втором примере окисление углеродного субстрата можно в равной мере рассматривать как отрыв от него водорода (дегидрирование или независимое удаление двух протонов (Н+) и электронов (ё). В биохимических процессах, как правило, перенос водорода осуществляется путем раздельного транспорта протонов и электронов протоны выделяются в среду и при необходимости поглощаются из нее, электроны обязательно должны быть переданы на со-ответствуюд1 ие молекулы. Поэтому все окислительно-восстановительные превращения определяются по существу перемещениями электронов. В последнем примере имеет место присоединение атома кислорода к молекуле субстрата. Окислительно-восстановительный характер-реакции в этом случае не столь очевиден, как в предыдущих, поскольку не происходит отрыва электрона (водорода) от молекулы метана. В данном случае в результате окисления метана происходит замена-связи С—Н на связь С—ОН, при этом кислород оттягивает электроны от атома углерода, подвергшегося окислению, сам при этом восстанавливаясь. Таким образом, внутри молекулы происходит деление электронной пары между атомами углерода и кислорода, т. е. окислительно-восстановительные перестройки. Реакции, в которых имеется возможность отрыва электронов, могут быть использованы прокариотами для получения энергии. [c.80]

Будучи продуктом метаболической активности протопласта, клеточная стенка выполняет функцию защиты содержимого клетки от повреждений и избыточной потери воды, поддерживает форму (за счет тургора) и определяет размер клетки, служит важным компонентом ионного обмена клетки (как ионообменник) и местом транспорта веществ из клетки в клетку внеклеточным путем (апопластный транспорт). Биогенез клеточной стенки играет важную роль в росте и дифференцировке клетки. [c.27]

Схема путей радиального транспорта воды и ионов через корень до сосудов ксилемы (по ] МоогЬу. 1981) [c.200]

Всасывание моносахаридов из кишечника происходит путем облегченной диффузии с помощью специальных белков-переносчиков (транспортеров). Кроме того, глюкоза и галактоза переносятся в энтероцит путем активного транспорта, зависимого от градиента концентрации ионов натрия. Белки-транспортеры, зависящие от градиента Ка", обеспечивают всасывание глюкозы из просвета кишечника в энтероцит против ее градиента концентрации. Энергия, необходимая для этого транспорта, обеспечивается Ка", К -АТРазой, которая работает, как насос, откачивая из клетки Ка" в обмен иа К". В отличие от глюкозы фруктоза транспортируется системой, не зависящей от градиента натрия. [c.135]

Главная функция почек заключается в образовании мочи, которое происходит в функциональных единицах почек — нефронах. Из крови в капсулу клубочка не-фрона фильтруется вода и все другие низкомолекулярные вещества плазмы движущей силой этой фильтрации является разность гидростатического давления в капиллярах клубочка и в полости капсулы клубочка. Таким образом, фильтрат капсулы клубочка (первичная моча) по составу и концентрации низкомолекулярных веществ не отличается от плазмы крови. Обратное всасывание компонентов первичной мочи в кровь, которое происходит в канальцах нефрона, имеет избирательный характер. Избирательность определяется наличием специфических транспортных белков при этом многие вещества всасываются против градиента концентрации, т. е. путем активного транспорта. Основной движущей силой этого переноса служит градиент концентраций ионов Ка и К , создаваемый Na,K-ATФaзoй, а вместе с этими ионами по механизмам симпорта или антипорта перемещаются и другие вещества. Таким путем в канальцах почек образуется окончательная моча, отличающаяся от плазмы крови по концентрации растворенных веществ (табл. 14.2). [c.389]

Факт развития тяжелых параличей при тиаминовой недостаточности, с одной стороны, и результаты, полученные при исследовании аналогов тиамина, — с другой, позволили высказать предположение об особой функции тиамина в нейронах [18а]. Считается, что тиаминдифосфат (или, возможно, тиаминтрифосфат) играет важную роль в системе транспорта натрия через мембрану нейронов [20, 30]. О правильности этой концепции свидетельствует тот факт, что аналог тиамина, пиритиамин, вытесняет тиамин из препаратов нервных клеток. Мощный нервный яд тетродотоксин (рис. 16-7) не только блокирует проводимость нейронов путем подавления диффузии ионов натрия в нервную клетку, но и ускоряет выделение тиамина из мембран нервных клеток. На важное значение тиаминтрифосфата в метаболизме указывает тот факт, что в мозге крысы обнаружены растворимые и связанные с мембранами тиаминтрифосфатазы [31, 32]. [c.209]

Одним из преимуществ является и улучшенный вариант эффекта Хальдана [668, 669], который заключается в освобождении протонов при присоединении молекулярного кислорода к гемоглобину, и наоборот. Этот эффект важен для транспорта молекулярного кислорода из легких к потребляющим кислород тканям, а также для транспорта протонов из этих тканей к легким. Кроме того, с помощью разных тнпов гемоглобина, которые имеют различную чувствительность к концентрации ионов водорода, некоторые типы рыб могут использовать О2 для двух раздельно контролируемых функций для наполнения воздушного пузыря и для перевода молекулярного кислорода в пути метаболизма [136]. Большое значение имеет также возможность использования некоторых специальных органических фос-форильиых соединений, таких, как 2,3-дифосфоглицерат (ДФГ) [c.257]

В последнее время появились данные, доказывающие, что креатинфосфат в мышечной ткани (в частности, в сердечной мышце) способен выполнять не только роль как бы депо легкомобилизуемых макроэргических фосфатных групп, но также роль транспортной формы макроэргических фосфатных связей, образующихся в процессе тканевого дыхания и связанного с ним окислительного фосфорилирования. Предложена схема переноса энергии из митохондрий в цитоплазму клетки миокарда (рис. 20.7). АТФ, синтезированный в матриксе митохондрий, переносится через внутреннюю мембрану с участием специфической АТФ—АДФ-транслоказы на активный центр митохондриального изофермента креатинкиназы, который расположен на внешней стороне внутренней мембраны в меж-мембранном пространстве (в присутствии ионов Mg ) при наличии в среде креатина образуется равновесный тройной фермент-субстратный комплекс креатин—креатинкиназа—АТФ—Mg , который затем распадается с образованием креатинфосфата и АДФ —Mg . Креатинфосфат диффундирует в цитоплазму, где используется в миофибриллярной креатинкиназной реакции для рефосфорилирования АДФ, образовавшегося при сокращении. Высказываются предположения, что не только в сердечной мышце, но и в скелетной мускулатуре имеется подобный путь транспорта энергии из митохондрий в миофибриллы. [c.655]

Теория Митчелла получила ряд качественных подтверждений. Либерман и его сотрудники изучили транспорт ионов через искусственные фосфолипидные мембраны. В присутствии синтетических ионов, с зарядом, экранированным гидрофобными заместителями, например тетрабутиламмония N [(СПг)зСПз] 4 или тетрафенилбората В (СвП5)4, существенно повышается электропроводность системы. Эти ионы быстро диффундируют сквозь мембраны. Был изучен транспорт этих ионов через митохондриальные мембраны (ММ) и субмитохондриальные частицы (СМЧ), полученные путем обработки митохондрий ультразвуком. ММ и СМЧ оказываются ориентированными противоположным образом. Цитохром с локализован на внешней стороне ММ и на внутренней стороне мембраны СМЧ. Можно думать, что внутри-митохондриальное пространство заряжено отрицательно, а внутреннее пространство СМЧ — положительно. Энергизация СМЧ добавкой АТФ вызывает поглощение синтетических анионов, а деэнергизация ингибитором дыхания (актиномицином) или разобщителем окислительного фосфорилирования (производное фенилгидразона) вызывает выход анионов. Транспорт электронов в мембранах СМЧ сопровождается поглощением синтетических анионов. В свою очередь их транспорт нарушается ингибиторами электронного транспорта и разобщителями окислительного фосфорилирования. [c.436]