Мембраны незаряженные

Теория капиллярного осмоса хорошо согласуется с аномалиями осмоса, обнаруженными на заряженных мембранах. Традиционная интерпретация осмоса, игнорирующая поверхностные явления и основывающаяся только на объемных свойствах (осмотическое давление раствора), сохраняет свое значение лишь для незаряженных мембран (при идеальной их полупроницаемости). Реальные мембраны обычно заряжены (но в разной степени) и проницаемы в различной степени для компонентов раствора. При этом возрастает роль поверхностных явлений в осмотическом транспорте, что наиболее ярко проявляется вдали от ИЭТ. [c.225]

Наружная и внутренняя мембраны митохондрий имеют неодинаковую проницаемость для различных веществ. Наружная мембрана легко проницаема для катионов, анионов и небольших незаряженных молекул, Но препятствует проникновению крупных белковых молекул, на- [c.444]

Обратноосмотические мембраны отличаются от других типов мембран (ионно-обменных, непористых, ультрафильтрационных) невысокой плотностью поверхностного заряда, малыми размерами пор (г 20 30 А) и отрицательной адсорбцией растворенного вещества, связанной с дальнодействием поверхностных сил. Поэтому в первом приближении можно использовать для расчетов модель незаряженных пор. Ввиду малости размеров пор и неопределенности их геометрии целесообразным упрощением является введение средних скоростей течения жидкости в порах и//и (где т — пористость мембраны), средних коэффициентов диффузии растворенного вещества в поровом пространстве а, также осредненных по сечению пор значений концентрации С и потенциала взаимодействия молекул с поверхностью пор Ф = i//k7. Расчет осредненных значений и Ф применительно к различным моделям пористой структуры (цилиндрические и щелевые поры) сделан в работах [28—30]. [c.300]

Проблема далее усложняется тем, что местные анестетики способны вызывать освобождение ионов кальция из аксональной мембраны, либо усиливают их связывание с ней. Так как ионы кальция влияют на порог возбуждения нервной и мышечной мембраны, следует рассматривать его эффект при описании механизма действия анестетиков. Четвертичные положительно заряженные амины, например прокаин и хлорпромазин, замещают Са +, тогда как отрицательно заряженные барбитураты и ряд других незаряженных анестетиков увеличивают связывание Са + с мембраной. [c.155]

Клетки являются определенными структурными единицами, содержащими белки, нуклеиновые кислоты и ряд более простых химических веществ, которые отделены от окружающей среды и близлежащих клеток клеточной мембраной, легко проницаемой только для очень маленьких незаряженных частиц. Такая мембрана состоит главным образом из специализированных гидрофобных молекул — липидов, в первую очередь из фосфолипидов и ряда белков, участвующих в обмене веществ, энергии и информации между клеточным содержимым и окружающей средой. Механическая прочность фосфолипидной мембраны невысока, и внешняя поверхность большинства клеток растений и бактерий защищена специальной клеточной стенкой, построенной из полисахаридов или комплекса полимерных соединений, содержащих как полисахариды, так и полипептидные цепи — протеогликаны. Область науки, изучающая клетки, их структуру и функции, традиционно называлась Цитология. В настоящее время ее чаще всего называют Клеточной биологией. [c.20]

Выделяют четыре основных группы заряженных мембран, отличающихся по составу и способу приготовления 1) динамические мембраны 2) мембраны, изготовленные непосредственно из ионогенного полимера 3) мембраны, приготовленные путем химической модификации незаряженной мембраны 4) неорганиче- [c.376]

Гинзбург и Качальский обнаружили, что в случае незаряженных мембран и растворенных веществ, представляющих собой нейтральные молекулы, 0 для данной мембраны заметно изменяется с изменением природы. растворенного вещества [41].) В этом случае величины со и о можно записать следующим образом [c.444]

Начало теоретическому изучению модельных мембран положили Михаэлис и его сотр. [М63, 67, 68]. Их работы дали толчок другим исследованиям в этой области. Михаэлис [М62] исследо -вал свойства мембран из коллодия. В ранних работах он ограни- чивался изучением незаряженных коллодиевых пленок. Однако за короткий промежуток времени Теорелл ТЮ], Мейер и Сивере [М57] расширили сферу этих исследований, включив в нее и ионитовые мембраны, и разработали теорию мембран, основанную на фиксированных зарядах в матрице. [c.126]

Диффузия растворителя (осмос) через ионообменные мембраны может проходить иным способом, чем в случае незаряженных мембран, в которых результирующий поток в отсутствие приложенного давления всегда направлен через мембрану из более разбавленного в сторону более концентрированного раствора. В таких случаях осмотическое перемещение растворителя является однозначно связанной функцией относительной концентрации растворенного вещества на каждой стороне мембраны. Для ионообменных мембран такой нормальный осмос может быть заменен аномальным, при котором перемещение растворителя может происходить в нормальном направлении, причем растворитель будет перемещаться больше в сравнении с перемещением, обусловленным концентрационными различиями (аномальный позитивный осмос) или в противоположном направлении (аномальный негативный осмос) [68, 75, 76]. Позитивный и негативный аномальный осмос являются результатом диффузии растворенного вещества и не могут осуществляться в ее отсутствие. Диффузия растворенного вещества создает электрическое поле и сильные диффузионные потенциалы, когда подвижности противоионов и коионов значительно различаются. В том случае, когда противоион диффундирует быстрее, электрически заряженная жидкость, содержащаяся в порах, движется по направлению к концентрированному раствору, приводя к аномальному позитивному осмосу. В случае же, когда скорость коиона больше, заключенная в порах жидкость перемещается в противоположном направлении, приводя к негатив- [c.44]

Интерес к процессам разделения с помощью селективных мембран заметно усилился в настоящее время. Целью настоящей работы явились исследования и разработка мембран, воспроизводящих селективную растворяемость растворителей, используемых в гидрометаллургических процессах разделения. Основное достоинство этого направления — возможность создать мембраны, селективность которых повышена по сравнению с обычными мембранами для диализа и ионного обмена. Молекулярные размеры и плотность заряда, определяющие диффузию сквозь пористые или заряженные мембраны, не являются специфическими свойствами вещества. Растворимость вещества более специфична. Кроме того, если растворимость обусловлена образованием комплексов, то эту специфичность можно существенно усилить. В биологической литературе подобная концепция заложена в некоторых гипотезах [2, 6]. Однако еще не сообщалось об искусственных незаряженных мембранах, проницаемость и селективность которых основана на растворении за счет специфического комплексообразования. Селективность мембран, описанных здесь, невелика и их применение для разделения пока ограничено. [c.373]

Механизм обратного осмоса получил развитие в [70]. Согласно рассматриваемому там подходу процесс разделения обусловлен различным характером взаимодействия молекул растворителя и растворенного вещества с поверхностью пор мембраны. Для водных растворов существенную роль могут играть структурные эффекты, связанные с изменением состояния воды в тонких порах и перестройкой гидратной оболочки ионов и полярных молекул при прохождении через тонкую пору. Исходя из сказанного, для незаряженных мембран и неионных однокомпонентных растворов было получено следующее выражение для Я с учетом концентрационной поляризации [c.385]

Результаты, полученные этими и некоторыми другими методами, дали возможность предположить, что мембраны имеют мозаичное строение и состоят из липидного матрикса, в который в разных местах вкраплены белки (рис. 2.8). Такая модель учитывает, что не все участки белковой молекулы гидрофильны, а липиды не полностью гидрофобны. Согласно этой модели, заряженные (полярные) группы белковых и липидных молекул находятся на наружной поверхности мембраны, в контакте с клеточной водой, а незаряженные (неполярные) группы образуют внутреннюю гидрофобную часть мембраны. Предполагается также, что одни белки непрочно прикреплены к наружной поверхности мембраны, тогда как другие (так называемые интегральные белки) пронизывают всю толщу мембраны. К такому заключению приводят биохимические эксперименты они показывают, что часть белков легко отделяется от мембран, а отделение других оказывается возможным лишь после полного распада мембранной структуры. [c.31]

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]

Показано, что природа донорных атомов и величина pH влияют на избирательность связывания иона металла с лигандом. Влияние pH приобретает особое значение в связи с различием величины pH в разных тканях и органах. Кроме того, интересно, что ионы металлов в заряженной форме лишь с большим трудом проникают через липопротеидное сито клеточной мембраны. Незаряженные хелатные комплексы диффундируют через такие мембраны значительно быстрее, чем заряженные комплексы или свободные ионы металлов. На избирательность взаимодействия ионов с лигандами влияет также геометрия лиганда, образующего хелат, и стерические препятствия. Поскольку образование хелата увеличивает константы стабильности различных ионов приблизительно в одинаковое число раз, само по себе образование хелатных связей не влияет существенно на избирательность взаимодействия ионов металлов с лигандами. [c.408]

Внутренняя мембрана митохондрий проницаема для аммиака, кислорода, углекислого газа, воды, пирувата, ацетата и других монокар-боновых кислот. По-видимому, перенос этих веществ происходит в результате простой диффузии незаряженных молекул. Перенос во внутреннее пространство митохондрий молекул недиссоциированной уксусной кислоты должен, как и в случае фосфата, привести к изменениям pH по обе стороны мембраны в соответствии с законом действующих масс. [c.447]

Мембраны выполняют в клетке большое число функций. Наиболее очевидной из них является разделение внутриклеточного пространства на компартменты. Плазматические мембраны, например, ограничивают содержимое клетки, а митохондриальные — отделяют митохондриальные ферменты и метаболиты от цитоплазматических. Полупроницае-мость мембран и позволяет им регулировать проникновение внутрь клеток и клеточных органелл как ионов, так и незаряженных соединений. Проникновение многих из них внутрь клетки осуществляется против градиента концентрации. Таким образом, в процессе, известном под названием активный транспорт, совершается осмотическая работа. Протекающий в мембранных структурах бактерий и митохондрий процесс окислительного фосфорилирования служит источником энергии для организма. В хлоропластах зеленых листьев имеются мембраны с очень большим числом складок, которые содержат хлорофилл, обладающий способностью поглощать солнечную энергию. Тонкие мембраны клеток глаза содержат фоторецепторные белки, воспринимающие световые сигналы, а мембраны нервных клеток осуществляют передачу электрических импульсов. [c.337]

Существует несколько форм транспорта веществ через митохондриальную мембрану. Прежде всего это пассивный транспорт незаряженных молекул, таких, как СО2, О2 и некоторые другие. Кроме того, в незаряженной форме через мембраны митохондрий проходят ионы аммония в виде аммиака и некоторые цвиттери-онные соединения, например цитруллин. Существуют специальные системы, обеспечивающие согласованный встречный транспорт анионов. Так, по-видимому, согласованно переносятся анионы НзРО и ОН" и ряд других пар анионов. Некоторые заряженные частицы предварительно превращаются в незаряженные молекулы, как это, например, имеет место при переносе ацильных остатков с помощью карнитина. Этот механизм избавляет митохондрии от необходимости транспортировать такие громоздкие заряженные молекулы, как ацильные производные кофермента А. [c.433]

Реальные ультрафильтрационные мембраны - это не просто сита, которые пропускают частицы в соответствии лишь с их размерами, молекулы внутри поры, заполненной жидкостью, вследствие взаимодействия с мембраной переносятся через мембрану вязким потоком с разной скоростью. В действительности растворенные вещества отчасти исключаются из переноса за счет действия химических сил, которые определяют растворимость (вандерваапьсовы сипы б случае незаряженных веществ и электро- [c.140]

Электродиализ представляет собой процесс мембранного разделения, в котором ионы растворенного вещества переносятся через мембрану под действием электрического поля. Таким образом, движущей сшюй этого процесса является градиент электрического потенциала. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы (катионы) перемещаются по направлению к отрицательному электроду (катоду). Отрицательные ионы (анионы) движутся по направлению к uoJЮЖитeJIьнo заряженному электроду (аноду). Электрическое поле не оказывает влияния на незаряженные молекулы. При использовании проницаемых для ионов неселективных мембран можно разделять электролиты и неэлектролиты. Когда применяются мембраны, более проницаемые для катионов или, наоборот, для анионов, с помощью электродиализа можно повысить или понизить концентрацию раствора электролита [13]. С этой целью используют ионообменные мембраны анионообменные и катионообменные. Матрица анионообменной мембраны содержит фиксированные катионные группы. Заряд фиксированных катионов нейтрализован зарядом подвижных анионов. [c.439]

Карр и Соллнер [77] сообш ают о некоторых интересных результатах, полученных при исследовании термоосмоса растворов электролитов через ионообменные мембраны. По данным этих авторов, для воды и водных растворов неэлектролитов термоосмоса не наблюдается , в то время как для систем, в которых присутствует электролит, суш ествует заметное сходство между термоосмосом и аномальным осмосом. Карр и Соллнер измеряли /и в условиях, когда концентрация соли по обе стороны мембраны была одна и та же, разность давлений Др отсутствовала, но поддерживался градиент температуры в мембране. В системах, в которых возможен положительный аномальный осмос (в том смысле, в котором этот термин употребляют Грим и Соллнер), осмотический поток был направлен от раствора с большей температурой к раствору с меньшей температурой. Зависимость от концентрации при постоянном градиенте температуры аналогична зависимости, обнару енной для аномального осмоса в опытах, подобных опытам Грима и Соллнера например, Jj, проходит через максимум в той же области средних концентраций. Для незаряженных мембран равна нулю, в то время как в системах, обнаруживающих отрицательный аномальный осмос, осмотический поток направлен от раствора с более низкой температурой к раствору с более высокой температурой. [c.453]

Ниже будут обсуждаться свойства в какой-то степени идеализированной системы. Рассмотрим уже знакомую нам последовательную комбинацию мембран а и 6 и предположим, что между ними находится топкий слой водного раствора, причем наличие этого слоя не оказывает никакого влияния на потоки. Этот слой раствора имеет фиксированный объем и содержит все сорта частиц, по отношению к которым мембрана проницаема, и не проникающий через мембрану фермент. Допустим, что в системе, кроме воды, содержится только один компонент, состоящий из незаряженных частиц. Обозначим это соединение символом g, а присутствующую в системе одно-одноза-рядную соль — символом 8. Если под действием фермента соединение g расщепляется, превращаясь в соль, т. е. если- имеет структуру ХУ, то происходящую реакцию можно представить как [c.473]

Формулы Шмида и Гельмгольца — Смолуховского, так же как и формула Ставермана [598], приведены в табл. 2.6. Ставерман применил методы термодинамики неравновесных процессов для явления переноса в мембранах и вывел уравнения, связывающие обычные термодинамические и феноменологические постоянные, не зависящие от модели данной мембраны. Поскольку эти уравнения содержат величины, связанные с переносом как заряженных, так и незаряженных частиц, они обеспечивают связь между легко определяемыми свойствами, такими, как потенциал мембраны, электропроводность и электроосмотический перенос воды. Уравнения Ставермана имеют общий характер, они справедливы почти во всех случаях, поэтому ими можно пользоваться для проверки уравнений, выведенных из теорий Шмида и Гельмгольца — Смолуховского. [c.108]

Осмотический поток жидкости действительно существует в таких системах, но обычно наблюдаемые давления сильно отличаются от тех, которые предсказываются законом Вант-Гоффа, справедливым для растворов, разделенных незаряженной полупроницаемой мембраной. В случае раствора электролита и ионитовой мембраны часто наблюдаются ненормально высокие давления, сильно превышающие теоретические, рассчитанные по закону Вант-Гоффа (это положительный аномальный осмос) в некоторых случаях наблюдаются отрицательные давления, т. е. происходит движение жидкости из концентрированного раствора в разбавленный (отрицательный аномальный осмос). [c.116]

Эти явления были известны давно. Много исследований в этой области выполнено Солнером [G49, S51, 64, 75, 76, 84], который измерял аномальный осмос, сравнивая скорости движения жидкости через заряженные мембраны, разделяющие воду и раствор электролита, со скоростями потоков, получающимися при использовании растворов неэлектролитов сравниваемой концентрации. Такие динамические методы необходимы ввиду того, что измерение давления в статической системе почти невозможно, так как диффузия электролита через мембрану препятствует наступлению равновесия. Как показали Дрей и сотр. IS75J, Гримм и Солнер [G49], лучшим методом опраделения величины аномального осмоса является применение в двух сериях поточных измерений с одним и тем же раствором электролита мембраны, которой можно придать обратный знак заряда и которая не изменяет геометрическую структуру при переходе от заряженного к незаряженному состоянию. Поскольку с незаряженной мембраной наблюдается только нормальный осмос, разница между двумя скоростями составляет аномальную часть потока. [c.116]

Чтобы сравнить величину потока, проходящего при аномальном осмосе и при обычном осмосе через строго полупроницаемую незаряженную мембрану, Шлёгл рассмотрел специальный случай заряженной мембраны, для которой в уравнении (2.108) член, связанный с потенциалом, ничтожно мал [c.119]

В пользу первой гипотезы — о том, что карбоангидраза облегчает перенос СО2 через мембрану хлоропластов, — говорят результаты экспериментов с искусственными мембранами, к которым этот фермент может быть присоединен с любой из сторон или с обеих сторон (рис. 29). Эти искусственные мембраны, подобно настоящим клеточным мембранам, гидрофобны. Поэтому сквозь них не могут диффундировать заряженные частицы вроде НСОз) в то время как незаряженные молекулы, в том числе СО2, свободно проходят через гидрофобный слой. [c.98]

Простая в одьта-цепь, образованная двумя растворами (Л и В), различающимися концентрацией электролита МХ или составом растворителя, не относится к цепям рассматриваемого типа, поскольку в этом случае поверхность раздела между контактирующими фазами проницаема как для катионов, так и для анионов. Однако из двух простых вольта-цепей, изо- браженпых на рис. 2.1, а и б, можно составить комбинирован- Ную вольта-цепь (рис. 2.1,в), в которой металл М играет роль мембраны, проницаемой только для катионов М +. Здесь воль- това разность потенциалов аУв между растворами, наблюдае- мая при установившихся межфазных равновесиях, обусловлена (различием электрохимических потенциалов ионов М + в исход-1НЫХ незаряженных растворах. В аналогичной вольта-цепи с электродами, обратимыми к анионам Х , равновесная вольтова разность потенциалов будет определяться различием электрохимических потенциалов ионов Х в тех же растворах. [c.26]

Скорость диффузии растворенного материала в инертную незаряжен ную трехмерную структуру зависит как от размера пор этой структуры, так и от размеров молекул диффундирующего вещества. Это явление служит основой для проявления эффекта молекулярных сит [1], который изменяется в тех случаях, когда материал сита содержит ионные группы, как в ионообменных смолах, или при взаимодействии диффундирующего вещества с ситом за счет адсорбции или комплексообразования. С практической точки зрения желательно, чтобы сито имело либо форму мембраны, что используется при проведении диализа (стр. 299) и не будет здесь рассматриваться, либо форму колонки из дискретных частиц. Наиболее удобным материалом для этого последнего применения является сефадекс — поперечно сшитый декстран разной степени пористости. Методика разделения аналогична методике хроматографирования на колонках и называется гель-фильтрацией [2] (см. стр. 273). [c.280]

Прохождение многих незаряженных веществ через мембраны подчиняется законам диффузии. Процесс диффузии был впервые количественно описан Фиком. Первый закон Фика отражает тот простой факт, что поток вещества J в направлении оси х пропорционален движущей силе, т. е. градиенту концентрации d /dx [c.72]

Взаимодействие ионов с фиксированными зарядами мембраны приводит также к изменению профиля энергии иона в мембране. Для гомогенной незаряженной мембраны (см. рис. XVHI.3, III) суш ествует один барьер, величина которого отражает работу по переносу заряженной частицы внутрь слоя с низкой диэлектрической проницаемостью. Для фосфолипидных мембран, имеюш их на поверхностях фиксированные заряды, в энергетическом профиле возникают дополнительные барьеры на краях мембраны, соответствуюш ие энергии активации адсорбции-десорбции иона в участках с фиксированными зарядами (см. рис. XVHI.3, IV). [c.85]

В 4 отмечалось, что значения потенциала в мембранах малой толщины, сформированных из неполярного растворителя, при отсутствии внешнего поля не отличаются от уровня потенциала в окружающих растворах. На рис. ХУП1.4 схематично показано, что для таких незаряженных мембран электрический потенциал одинаков на любом удалении от мембраны. Этот вывод не распространяется на мембраны, в структуре которых находятся фиксированные заряды. [c.89]

Рассмотрим в качестве примера поток незаряженных частиц через биологическую мембрану (рис. 3). Если концентрация частиц слева от мембраны (свн)выше, чем справа (свв), то внутри мембраны создается градиент концентраций йсШх. В уравнении Ф = —ОйМх градиент концентрации в мембране можно считать постоянной величиной и тогда [c.21]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология