транспорт малых молекул

Несмотря на то что каждому типу мембран присущи определенные липидные и белковые компоненты, основные структурные и функциональные особенности, обсуждаемые в этой главе, характерны как для внутриклеточных, так и для плазматических мембран. Прежде всего нам хотелось бы рассмотреть структуру и организацию главных компонентов всех биологических мембран - липидов, белков и углеводов. Затем мы обсудим механизмы, используемые клетками для транспорта малых молекул через плазматическую мембрану, а также способы поглощения и выделения клетками макромолекул и крупных частиц. В последующих главах будут проанализированы некоторые дополнительные функции плазматической мембраны роль в клеточной адгезии (гл. 14) и в сигнальных функциях (гл. 12). [c.349]

Большое разнообразие физиологических процессов является отражением взаимодействия лигандов с макромолекулами, особенно с белками. В первую очередь сюда относятся взаимодействия ферментов с их субстратами и другими молекулами, в результате которых изменяется ферментативная активность. Кроме того, существуют взаимодействия между гормонами и их рецепторами, между малыми молекулами и белками, участвующими в активном транспорте этих малых молекул, взаимодействия ионов с нуклеиновыми кислотами и белками, и т.д. Ясно, что фактически все биологические явления связаны с взаимодействиями макромолекул с лигандами, и не удивительно, что множество биохимических и биофизических исследований направлено на всестороннее изучение этих взаимодействий. [c.6]

Транспорт через мембрану малых молекул (МБК 6.4) [c.57]

Транспорт через мембрану малых молекул [c.320]

Различие в скоростях адсорбции воды цеолитами со связующим и без него связано с разным характером диффузионного потока. В случае, если поверхность вторичных пор образована инертным материалом, скорость транспорта к микропорам, сосредоточенным в кристаллах цеолитов, определяется мало интенсивной объемной диффузией. В цеолитах без связующего ускорение транспорта адсорбата (влаги) обусловлено поверхностной диффузией его молекул по адсорбционно активной гидрофильной поверхности вторичных пор, образованных сростками кристаллов цеолитов. [c.391]

Растворяющая способность мицелл важна и в тех случаях, когда количества растворяемого вещества малы (на одну мицеллу приходится всего лишь несколько молекул). Мицеллярные растворы дают возможность оценивать кислотно-основные или электрохимические свойства соединений, нерастворимых другими способами. Они делают возможным проведение определенных химических процессов, связанных с мицеллярным катализом. Мицеллы обеспечивают транспорт нерастворимых образцов через неблагоприятную в других случаях фазу раствора. Так, например, с помощью мицелл транспорт веществ может быть использован для ускорения созревания и роста кристаллов, которые могут быть желательным или нежелательным побочным эффектом присутствия избытка ПАВ в метастабильной и многофазной системе. Мицеллы играют важнейшую роль в эмульсионной полимеризации (раздел 5.8.5). Все эти особенности существенны на начальном этапе растворения основных химических агентов, нерастворимых иными способами. [c.166]

При очень малом по величине общем давлении длина свободного пробега молекул сравнима с размерами установки или больше их при этом в рабочем пространстве молекулы газа вряд ли сталкиваются. Рассмотрим в качестве примера установку с раскаленной проволокой, для которой выполняется указанное условие. Пусть в этой установке транспорт металла осуществляется иодидным методом [c.23]

Аналогичные реакции известны также и для МоОз [117, 118] и ZnO [124]. Однако, при обычных давлениях водяных паров значение этих реакций для транспорта невелико, так как оксидные твердые фазы при температурах опыта обладают уже значительным давлением насыщения. Иначе обстоит дело, если перейти к более низким температурам и более высоким давлениям водяных паров. При этом уже осуществляются гидротермальный синтез и рост кристаллов, поскольку эти процессы происходят в отсутствие жидкой фазы. Особенно много экспериментов проведено с силикатами. В этом случае роль химических транспортных реакций также велика. Эти реакции в большинстве случаев еще с трудом поддаются расчету, так как имеется слишком мало сведений о природе и термодинамических свойствах участвующих в этих реакциях молекул. Транспорт силикатов осуществляют в основном методом конвекции. В качестве примера следует упомянуть хорошо изученный и практически важный процесс выращивания кристаллов кварца [125]. Транспорт ЗЮг обычно объясняют равновесной реакцией типа [c.67]

Однако из-за большой величины энергии диссоциации молекул азота скорость гетерогенно реакции даже при 1000° еще очень мала. При значительно более высокой температуре (около 1500°) транспорт TiN протекает уже интенсивно [21] [c.79]

Адсорбционное уменьшение прочности (эффект Ребиндера) состоит в понижении поверхностной энергии твердого тела при возникновении новых поверхностей разрушения в процессе роста трещины. Очевидно, что проявление эффекта Ребиндера возможно только в том случае, если жидкая среда, в контакте с которой находилось твердое тело перед деформацией, успевает проникнуть в зону активного разрушения материала. Эта зона находится в вершине трещины разрушения, размеры которой могут быть весьма малыми, в пределе соизмеримыми с размерами молекулы жидкости. Транспорт жидкой среды в вершину трещины разрушения определяется свойствами жидкости, геометрическими особенностями растущей треш.ины и интенсивностью взаимодействия [c.120]

Когда организм, адаптированный к малой высоте, где воздух богат кислородом, попадает в условия больщих высот, где кислорода значительно меньше, для адаптации к новым условиям обычно требуются два существенных изменения в системе транспорта Ог. Во-первых, поскольку парциальное давление кислорода в воздухе на большой высоте может оказаться недостаточным для насыщения крови, необходимо некоторое увеличение общей емкости системы, транспортирующей кислород. Иными словами, пониженная способность гемоглобина к переносу Ог (в расчете на 1 молекулу НЬ) может потребовать увеличения общего количества циркулирующего дыхательного пигмента. [c.367]

Процессы индукции и репрессии обычно связаны не с одним ферментом. Мы уже указывали, что часто все ферменты одного пути биосинтеза регулируются совместно. Наряду с ферментами, действительно участвующими в определенном процессе биосинтеза, в координированно контролируемую единицу могут включаться другие родственные активности, например белок, ответственный за транспорт малых молекул в клетку. Примером такого типа регуляторной единицы служат лак-тозные (la ) гены. [c.177]

Поскольку внутренняя часть липидного бислоя гидрофобна, он представляет собой практически непроницаемый барьер для большинства полярных молекул. Благодаря такому барьеру предотвращается утечка водорастворимого содержимого клеток. Однако из-за наличия подобного барьера клетки оказались вынужденными создать специальные пути для переноса водорастворимых молекул через свои мембраны. Клетки должны получать необходимые питательные вещества и выделять вредные продукты метаболизма. Кроме того, клеткам надо регулировать внутриклеточные концентрации ионов, что подразумевает возможность транспорта определенных ионов в клетку или из клетки. Перенос малых водорастворимых молекул через липидный бислой осуществляется с помощью особых трансмембранных белков, каждый из которых отвечает за транспортировку определенной молекулы или фуппы родственных молекул. В клетках существуют также способы пфеноса через плазматические мембраны макромолекул, таких, как белки, и даже крупных частиц. Однако соответствующие механизмы сильно отличаются от механизмов транспорта малых молекул и потому будут обсуждаться в другом разделе (см. разд. 6.5). [c.379]

Л. широко используют в качестве модельных систем при изучении принципов мол. организации и механизмов функционирования биол. мембраи. Они пригодны для изучения пассивного транспорта ионов н малых молекул через липидный бислой. Изменяя состав липидов в Л., можно направленно менять св-ва мембран. Включением мембранных белков в липидный бислой получают т. наз. п р о т е о-липосомы, к-рые используют для моделирювания разнообразных ферментативных, транспортных и рецепторных ф-ций клеточных мембран. Л. используют также в иммунологич. исследованиях, вводя в них разл. антигены или ковалентно присоединяя к Л. антитела. Они представляют собой удобную модель для изучения действия на мембраны мн. лек. ср-в и др. биологически активных в-в. Во виутр. водный объем Л. (в т. ч. полимерных) можно включать лекарства, пептиды, белки и нуклеиновые к-ты, что создает возможность практич. примеиеиия Л. в качестве ср-ва доставки разных в-в в определенные органы н ткани. [c.604]

Устройство мембраны, показанное на рис. 10.2, таково, что белки как бы плавают в липидном море . Их молекулы погружены с двух сторон мембраны на разную глубину в двойной слой подвижных углеводородных хвостов липидов. Имеются белки, проходящие через всю мембрану. Значительная часть поверхности мембраны свободна от белков так, белки занимают 70 7о поверхности мембраны эритроцита и 80 7о поверхности мембраны мпкросомы. Транспорт малых ионов и молекул происходит по каналам в мембранах. В устройстве и функционировании каналов особенно существенна роль белков. Природа каналов— важная проблема физики мембран (см. 11.4). [c.338]

Подвижная фаза в жидкостных хроматографических системах выполняет двоякую функцию. С одной стороны, она (подобно подвижной фазе в газовой хроматографии) служит для транспорта десорбированных молекул по колонке. С этой точки зрения химические свойства подвижной фазы не играют существенной роли, более важны их физические параметры вязкость, летучесть и др. С другой стороны, в отличие от газохроматографических систем, подвижная фаза в жидкостной хроматографии играет активную, химическую по существу роль. Молекулы подвижной фазы взаимодействуют с другими компонентами системы молекулами разделяемых веществ и молекулами неподвижной фазы. Фактически константы сорбционного равновесия в системе определяются характером подвижной фазы ничуть не менее, чем характером сорбента. Более того, во многих случаях компоненты подвижной фазы способны к прочной сорбции, что приводит к образованию на поверхности слоя, существенно изменяющего свойства неподвижной фазы. Поэтому вторая, и более важная, функция подвижной фазы сводится к регулированию констант равновесия, величин удерживания. Возможности регулирования удерживания с помощью подвижной фазы необычайно широки. Нередко заменой одного растворителя другим можно изменить коэффициент емкости в 1000—10000 раз Однако для практической хроматографии пригоден лишь довольно узкий диапазон величин к — примерно между 1 и 20. Слишком малые значения к непригодны, так как 3 этой области резко возрастает вероятность взаимного перекрывания пиков. Наоборот, при слишком больших константах сорбции и к разделение требует значительного времени, к тому же увеличивается риск не обнаружить более прочно сорбирующиеся компоненты смеси. [c.36]

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]

Функции липидной части мембраны. Липиды, входящие в состав мембран, служат растворителем для их интегральных белков, барьером проницаемости для полярных молекул. Гидрофобные жирорастворимые вещества легко проходят через липидный бислой. Малые молекулы газов — кислород, двуокись углерода и азот легко диффундируют через гидрофобную область мембраны. Липиды мембраны обеспечивают ее жидкостность или текучесть. Жесткость определяется степенью насыщенности жирных кислот в фосфолипидах и наличием холестерина. Текучесть мембраны тем ниже, чем выше насыщенность жирных кислот и чем больше содержание холестерина. От нее зависят такие функции мембраны, как транспорт веществ через мембрану, взаимодействие рецепторов с лигандами. Основой старения и атеросклероза является понижение жидкостности мембран. [c.101]

Сорбционные результаты свидетельствуют о влиянии увеличения размера пор при восстановлении и увеличении размера кластера на сорбцию именно больших молекул, поскольку для малых молекул типа левомицитина размер пор сорбента гораздо менее критичен. Таким образом, достаточно очевидно направление для создания наноматериалов направленного транспорта лекарств в различного рода системах. [c.454]

Простая диффузия осуществляется за счет теплового движения частиц в направлении градиента их концентраций, и ее скорость зависит от величины этого градиента, коэффициента диффузии, температуры, значения коэффициента распределения. Такой перенос веществ осуществляется через поры мембран в белоксодержащих участках, которые проницаемы для малых молекул (Н2О, мочевина, СО2, О2), или через липидный слой мембраны, служащий растворителем для гидрофобных веществ (простые и сложные эфиры, высшие спирты, жирные кислоты и др.). Перенос вещества с помощью простой диффузии прекращается, когда градиент концентрации становится равным нулю. Однако большинство веществ проникает через биомембраны с помощью специфических транспортных систем. Простейшим процессом такого вида транспорта является облегченная диффузия. [c.444]

Центральную роль в компартментации эукариотической клетки играют белки. Они катализируют реакции, протекающие в каждой органелле, и избирательно переносят малые молекулы внутрь органеллы и из нее Белки также служат специфичными для органелл поверхностными маркерами, которые направляют новые партии белков и JIипидoв к соответствующим компартментам. Клетка млекопитающих содержит около 10 миллиардов (10 ) молекул белков примерно 10000 разных типов, синтез почти всех этих белков начинается в цитозоле - общем пространстве, окружающем все органеллы. Каждый вновь синтезированный белок затем специфически доставляется в тот клеточный компартмент, который в нем нуждается. Прослеживая путь белка из одного компартмента в другой, можно разобраться в запутанном лабиринте клеточных мембран. Следовательно, нам надлежит сделать центральной темой этой главы внутриклеточные перемещения белков. Хотя здесь будут описываться и обсуждаться почти все клеточные органеллы, основное внимание будет обращено на эндоплазматический ретикулум (ЭР) и аппарат Г ольджи, которые играют решающую роль в фиксации, сортировке и транспорте множества вновь синтезированных белков. [c.5]

Слои эпителиальных клеток покрывают поверхность тела и выстилают все его полости. Несмотря на значительные биохимические различия, у этих слоев есть по крайней мере одна общая функция они служат высокоселективными барьерами, разделяющими очень различные по химическому составу внутренние и наружные жидкости. Ведущую роль в поддержании функции эпителиев как селективных барьеров играют плотные контакты. Например, эпителиальные клетки, выстилающие тонкий кишечник, должны удерживать большую часть его содержимого в просвете кишки и в то же время должны перекачивать оттуда во внеклеточную тканевую жидкость определенные питательные вещества, которые затем всасываются в кровь. Такой перенос осуществляют две группы специализированных транспортных белков одна из них находится на апикальной поверхности эпителиальных клеток (эта поверхность обращена к просвету кишечника) и транспортирует в клетку избранные молекулы, а другая-на базальной и латеральной (или, как говорят, базолате-ральной) поверхности и вновь откачивает эти молекулы из клетки с другой стороны (рис. 12-24). Очевидно, что для поддержания направленного транспорта апикальные насосы не должны диффундировать (в плазматической мембране) на базолатеральную поверхность и наоборот. Кроме того, необходимо предотвратить обратную утечку транспортируемых молекул в полость кишечника. Плотные контакты обеспечивают оба этих условия. Во-первых, они служат препятствием для диффузии молекул в липидном бислое плазматической мембраны. Во-вторых, они так герметично соединяют соседние клетки, что через образующийся непрерывный клеточный слой не проникают даже малые молекулы. [c.213]

Щелевидные контакты включают агрегаты из рецепторов пептидных гормонов и аденилатциклазы, эти контакты регулируют прямой обмен между клетками с низким сопротивлением и транспорт ионов и малых молекул ( 1,2 кД). Щелевидные контакты в клетках зернистого слоя преовуляторных фолликулов часто вовлекаются внутрь посредством процесса, включающего инвагинацию одной клетки в другую вблизи контакта, с последующим формированием сложной эндосомы с двойной мембраной в них выявляются кольцевые щелевидные мостики (рис. 7). Такие сложные эндосомы обнаруживаются чаще всего в тканях, которые используют в качестве мишени гормоны, опосредующие свое действие в клетке через систему цАМФ. [c.34]

В этой главе мы не будем использовать в явном виде диаграммный метод, хотя мышечное сокращение можно рассматривать как частный случай активного транспорта согласно гипотезе скольжения филаментов, энергия метаболизма расходуется на транспорт актиновых филаментов относительно миози-новых, преодолевая при этом механическое напряжение. Однако два осложняющих фактора существенно ограничивают наши возможности использовать этот метод обычным путем. Во-первых, актин нельзя считать малой молекулой лиганда, сопоставимого с ионами водорода или натрия. Он является частью макромолекулярной машины. Во-вторых, стационарность в стрсгом смысле слова выполняется в мышцах только при изометрическом сокращении. Несмотря на эти трудности, представление об основных уровнях свободной энергии (гл. 5) можно использовать весьма эффективно для определения количественных параметров некоторых специфических молекулярных моделей. Рассмотрение такого рода моделей мышцы выходит за рамки данной книги. Заинтересованного читателя мы отсылаем к важной серии исследований Хилла и сотр. [24, 28, 41—43]. [c.267]

Для большинства исследованных систем кривые имеют сходный вид и состоят из нескольких участков [286]. При самых малых нагрузках иногда наблюдается порог докрити-ческого роста трещины , ниже которого разрушение не развивается [292]. Наличие этого порога редко удается установить надежно, так как это требует очень длительных наблюдений. Тем не менее он имеет первостепенное значение для геологии, поскольку его существование означает, что влажная порода держит допороговые напряжения неограниченноб время. При малых К скорость разрушения контролируется событиями на фронте трещины — реакцией между напряженными связями и молекулами воды. При дальнейшем росте К лимитирующим процессом становится транспорт среды — вязкое течение или диффузия закономерность роста трещины в этом режиме обсуждалась выше. Далее, при еще более высоких К находится участок, на котором напряжения достаточны для термически активируемого разрушения без участия среды критическое значение К соответствует катастрофически быстрому разрушению сухого материала. [c.96]

Обычно условия адсорбционного равновесия изучаются при постоянной температуре. Зависимость a = f( ) называется изотермой адсорбции. Конкретная форма этой зависимости определяется свойствами и механизмом взаимодействия адсорбента и адсорбируемого вещества. Поскольку адсорбция происходит под действием поверхностных сил, в качестве адсорбентов применяют вещества, имеющие большую поверхность в единице массы или объема (удельную поверхность). Такими свойствами обладают пористые тела. В процессе адсорбции поглощаемое вещество проникает внутрь пор. Как было показано выше, механизм процессов переноса в капиллярно-пористых телах зависит от размеров пор. Большинство адсорбентов имеет поры различных размеров. В микро-порах, радиус которых (г <10 см) соизмерим с размерами адсорбируемых молекул, силовое поле создается во всем объеме пор и в процессе адсорбции происходит их объемное заполнение. Поэтому поглощаю1цая способность микропористого адсорбента определяется объемом микропор в единице массы адсорбента. Для наиболее распространенных адсорбентов эта величина составляет до 0,5 л/кг. Макропоры размером > 2-10 мм из-за обычно относительно малой доли их поверхности в общей поверхности адсорбента вносят малый вклад в адсорбцию. Их роль заключается в облегчении транспорта адсорбируемого вещества внутри адсорбента к более мелким порам. Поры промежуточных размеров (10 — 2-10 мм) обычно имеют большую удельную поверхность (10 —7 10 mVkt). в них происходит капиллярная конденсация и MOHO- или нолимолекулярная адсорбция. [c.504]

Удаление малых органических молекул. Эту операцию можно проводить с помошью мембран для обратного осмоса или в некото-рь х случаях с юмощью мембрая для ультрафильтрации. В любом случае основной тип транспорта через мембрану ускоряется переносом или просто диффузией. [c.278]

В области, являющейся переходной от молекулярного потока к диффузии, при использовании установки с нагреваемой током проволокой малого диаметра решающим в транспорте вещества может быть молекулярный поток количество металла, выделившегося на раскаленной проволоке, пропорционально ее поверхности. Если в процессе проведения опыта толщина проволоки сильно увеличится, то (при прочих равных условиях) скорость транснорта вещества будет определяться уже диффузией молекул газа. В этом случае количество вы- [c.24]

Механизм транспорта протона во льду может отличаться от механизма транспорта в воде вследствие упорядоченности структуры льда, вызванной макроскопическими водородными связями. Таким образом, если концентрация протонов достаточно мала для того, чтобы ориентационные дефекты [199, 205] переориентировались вдоль данной цепочки молекул воды, связанных водородными связями, между двумя последовательными переносами протона вдоль той же цепочки (см. также [37, 186]), то скорость процесса будет определяться самой стадией переноса протона [91]. Если эта стадия протекает по туннельному механизму [51], то более высокая подвижность во льду по сравнению с водой может быть объяснена на основе соображений, предложенных и количественно обоснованных Конуэем и Бокрисом [219] в 1958 г. (см. ниже). Подобное же объяснение было предложено в качественном виде в статье Эйгена и де Майера [93], опубликованной почти в то же время. На основании расчетного значения числа переноса 0,64 была получена ионная подвижность протона 1,9 10" см х Хсек" -б" [219] (аналогичная величина для воды равна [c.149]