Проницаемость тканей для ионов

Биологическое значение мембранного потенциала. В тканях организма, даже внутри одной клетки, имеются мембранные и межфазовые потенциалы, обусловленные морфологической и химической неоднородностью внутреннего содержимого клеток. При работе сердца, сокращениях мышц и т. п. возникают так называемые токи действия. Существует теория, рассматривающая их появление как результат различной проницаемости клеточных мембран для разных ионов. Вследствие этого концентрация ионов по обеим сторонам мембран неодинакова. В момент возбуждения (сокращение мышц и т. п.) избирательность проницаемости мембран утрачивается и сквозь них устремляется поток ионов — возникает электрический ток. [c.52]

Электрохимическая активность живых тканей представляет значительный интерес в связи с переносом ионов в организме, как под действием внешних полей, так и в процессах обмена веществ,, явлениях проницаемости тканей, их возбуждения, проведения нервных импульсов и др., связанных с биопотенциалами. Так, числа переноса ионов в коже определяют эффективность и о н о-фореза — метода введения лекарственных веществ в организм [c.234]

Новые фильтроткани могут быть внедрены в производство только в том случае, когда будет разработан эффективный способ периодической регенерации проницаемости ткани непосредственно на фильтре. Для этого необходимо, во-первых, найти способ удлинения времени работы ткани между периодическими регенерациями и устранить вредное влияние механических воздействий на ткань. Вторая задача заключалась в изыскании регенерирующего раствора, который бы хорошо растворял отложения в порах ткани, но не ухудшал качество фильтрата. Применение, например, соляной кислоты исключалось, так как содержание иона хлора строго лимитируется. [c.64]

Активные и пассивные электрические свойства биологических объектов. Биоэлектрическое и биомагнитное поля являются результатом жизнедеятельности биологических тканей и органов, клетки которых обладают электрогенными мембранами. К таким тканям относятся прежде всего возбудимая мышечная и нервная ткань, к органам — сердце, мозг, органы чувств и другие, состоящие в основном их этих тканей [6, 16, 19, 31, 34, 46, 48]. Во всех этих случаях ткань представляет собой совокупность клеток, причем внутреннее пространство каждой клетки, заполненное внутриклеточным веществом, отделено от окружающей клетку среды (внеклеточной жидкости) мембраной, которая обладает особыми свойствами. А именно, она имеет разные проницаемости для ионов разных типов, обычно присутствующих и внутри клетки, и вне ее. При этом концентрации ионов во внутриклеточном веществе и во внеклеточной жидкости сильно различаются. Особенно это относится к ионам натрия, калия, хлора и органических анионов. Например, в стационарных условиях в мышцах и нервах млекопитающих концентрация ионов калия существенно (в десятки раз) выше внутри клетки, чем снаружи, а концентрация ионов натрия и хлора, наоборот, существенно выше снаружи. Под действием концентрационных градиентов (и отчасти под действием так называемых сил активного переноса) ионы движутся через мембрану, преодолевая ее сопротивление. Эти потоки ионов, возникающие под влиянием неэлектрических сил, образуют так называемые сторонние токи, которые при описании электрофизиологических процессов в терминах электродинамики являются первичным биоэлектрическим генератором, порождающим как биоэлектрическое, так и биомагнитное поле. [c.8]

Электролизер состоит из различного числа отдельных ячеек (50—160) с диафрагмами для разделения газов. Диафрагма — пористая перегородка, проницаемая для ионов и непроницаемая для газов. Диафрагмы должны обладать хорошей электропроводностью и химической стойкостью. В качестве материала для диафрагмы используется плотная асбестовая ткань, в некоторых случаях она армируется никелевой проволокой. Асбестовая ткань диафрагмы прикрепляется к стальной раме из СтЗ. [c.103]

Так как мы полагаем, что активному транспорту подвергается только один ион, тогда как ткань в целом переносит соль, то, следовательно, должен существовать пассивный канал, проницаемый для ионов. В противном случае накопление заряда приводило бы к установлению стационарного состояния с фиксированной силой, вызывающего остановку транспорта. Сочетание параллельного пути утечки с составной последовательной мембраной представляет собой модель изучаемой составной транспортной системы, показанную на рис. 7.2. При анализе такой системы мы будем использовать параметры обобщенного метода неравновесной термодинамики, изложенного в гл. 4, ограничиваясь верхними индексами аир для обозначения активных и пассивных элементов соответственно. [c.125]

Вопрос о природе возникновения биоэлектрических потенциалов решения еще не получил. В настоящее время многие физиологи считают, что возникновение биоэлектрических потенциалов связано с неравномерным распределением ионов в тканях. Предполагают, что катионы (например, К ) легче проходят на поверхность клетки (поскольку оболочка клетки в разной мере проницаема для ионов), чем анионы. Благодаря этому создается биоэлектрический потенциал покоящейся клетки. Проницаемость клеточных мембран меняется особенно в момент возбуждения, в результате возникает ток действия. [c.169]

Процессы, связанные с проникновением в клетку и удалением из нее ионов и молекул, получили общее название проницаемости. Концентрация ионов большинства веществ в клетке иная, чем в омывающей их среде, которая может быть тканевой жидкостью, кровью, морской или пресной водой. Например, по данным А. С. Трошина (1956), концентрация ионов Ыа+ (в миллимикронах на 100 г ткани) в плазме крови лягушки составляет 10,4, в седалищном нерве — 6,2, в мышце — 2,5. В отношении ионов картина противоположная в плазме крови — 0,3, в нерве— 4,8, в мышце — 8,3. Такие различия между клеткой и омывающей ее средой характерны для многих ионов и органических веществ. Они показывают, что отношение клетки к окружающим ее веществам избирательно одни проникают в нее, другие — нет. Изучение проницаемости имеет не только теоретический интерес, но и большое значение для практической медицины. С явлениями проницаемости связано поступление в клетку веществ, поддерживающих процессы жизнедеятельности, образующих клеточные структуры, а также лекарств, ядов, наркотиков и т. п. [c.53]

Как мы дальше увидим, эти причины, равно как и избирательная проницаемость тканей, не могут объяснить накопления иода в щитовидной железе, калия и железа в эритроцитах, фосфора в костях и др. Во всех таких случаях основным фактором являются химические процессы, связывающие избирательно поглощаемые ионы. Исследование захвата ионов щелочных металлов клетками растений из питательного раствора показало, что этот процесс идет двумя параллельными путями. Часть этих ионов проникает в клетки путем диффузии и ионного обмена, а другая часть связывается в них химически. Ионный обмен идет независимо от освещения, присутствия кислорода и его парциального давления над раствором. В противоположность этому метаболическое усвоение этих ионов идет лишь на свету и в присутствии кислорода. Зависимость его от температуры обнаруживает высокий температурный коэффициент скорости, характерный для химических реакций и не свойственный диффузионным процессам. Скорость обмена радиоактивного фосфора между неорганическим фосфатом плазмы и эритроцитами возрастает в десятки раз от О до 37°, причем изменение скорости подчиняется уравнению (6—7) с энергией активации около 15 ккал/моль [79]. Участие метаболических процессов в проникновении ионов в клетки обнаруживается также в том, что диффузия КЬ в клетки корней моркови и ячменя уменьшается в несколько раз в присутствии К" , которое не влияет существенным образом на диффузию [1484]. [c.504]

Поскольку в состоянии покоя возбудимой ткани клеточная мембрана обладает наиболее высокой проницаемостью для ионов калия, они начинают вытекать из клетки, но при этом на мембране образуется разность потенциалов, препятствующая их вытеканию, и устанавливается равновесие. Эта равновесная разность между потенциалами внутренней и наружной поверхностей мембраны — трансмембранный по- [c.8]

Электрохимическая активность живых тканей представляет значительный интерес в связи с переносом ионов в организме, как под действием внешних полей, так и в процессах обмена веществ, изменения проницаемости тканей, их возбуждения, проведения нервных импульсов и др., связанных с биопотенциалами. Так, числа переноса ионов в коже определяют эффективность ионофоре-3 а — метода введения лекарственных веществ в организм человека через кожу постоянным током, широко применяемого в медицинской практике. Коллоидно-химическое исследование ионофореза в работах Цыгир и Фридрихсберга позволило установить основы [c.217]

Концентрация иона калия в плазме крови приблизительно равна 5,0-10 М, а его концентрация в клеточной жидкости мышечных тканей гораздо выше, 0,15 М. Плазма крови и клеточная жидкость разделяются клеточными мембранами, которые для простоты можно считать проницаемыми только для иона К. [c.198]

Как осуществляется такое напряжение, в принципе верно объяснил еще в 1912 г. Бернштейн, ученик основоположника электрофизиологии Дюбуа-Реймона. По мнению Бернштейна, клеточная мембрана электрических пластинок, филогенетически происшедших от мышечного волокна, как и клеточные мембраны мышечной ткани, должна обладать избирательной проницаемостью для ионов К+, но не для ионов Ыа+. Между более высокой концентрацией с внутренней стороны и более низкой концентрацией Ыа+ с внешней стороны пластинки возникает потенциал покоя, причем, согласно ряду напряжения, внутренняя сторона становится электроотрицательной. При раздражении, происходящем вследствие нервного нмпульса, изменяется проницаемость мембран и они начинают пропускать ионы, а следовательно, и ток. Как недавно показали измерения Ходчкина с сотрудниками, поляризация при разрядке не только доходит до точки компенсации исходной [c.463]

Нервное волокно представляет собой сильно вытянутую трубку из студневидного вещества, заполненную солевым раствором одного состава и омываемую солевым раствором другого состава. Эти растворы содержат электрически заряженные ионы, по отношению к которым напоминающая мембрану оболочка нерва обладает избирательной проницаемостью. Из-за различия в скоростях диффузии отрицательно и положительно заряженных ионов между внутренней и наружной поверхностью нервного волокна имеется некоторая разность потенциалов. Если ее мгновенно снизить, то есть вызвать местную деполяризацию, эта деполяризация распространится на соседние участки мембраны, в результате чего по волокну побежит ее волна. Это и есть так называемый спайк-потенциал, или нервный импульс. Мембрана не может быть разряжена частично она деполяризуется полностью на всем пути или не деполяризуется совсем. Кроме того, после прохождения импульса требуется некоторое время для восстановления первоначального потенциала мембраны, причем, до тех пор пока потенциал мембраны не восстановится, нервное волокно не сможет пропустить следующего импульса. Природу возникновения нервного импульса (по закону все или ничего ) и следующего за прохождением импульса рефрактерного периода (или периода возвращения волокна в первоначальное состояние) мы рассмотрим подробнее в последней главе книги. Если возбуждение получено где-то посредине волокна, импульс должен был бы распространяться в обе стороны. Но этого обычно не происходит, так как нервная ткань сконструирована таким образом, чтобы сигнал в любой данный момент шел в каком-то определенном направлении. Для этого нервные волокна соединены между собой в нерве специальными образованиями, синапсами, пропускающими сигналы только в одном направлении. [c.117]

Основу торфяных систем составляют высокомолекулярные продукты распада и растительные остатки твердообразных высокополимеров целлюлозной природы, находящиеся в контакте с водным раствором низко- и высокомолекулярных веществ. Кинетическими единицами торфяных систем являются рыхлые частицы — агрегаты (ассоциаты), проницаемые для молекул и ионов среды. В пределах таких ассоциатов, как показали электронно-микроскопические наблюдения, могут сосуществовать волокна и обрывки растительных тканей разной дисперсности, битумные система, продукты распада (гуминовые вещества) и минеральные включения. Степень компактности таких агрегатов определяется природой торфа и характером межмолекулярных связей. Основную роль играют при [c.212]

Биохимических исследований структуры и механизма действия электрических синапсов до сих пор не проводилось. Однако щелевыми контактами связаны не только нервные клетки, но также и клетки печени, эпителия, мышц и многих других тканей. Из них удалось выделить и охарактеризовать биохимическими методами и электронной микроскопией мембранные фрагменты, которые определенно сохраняли зоны межклеточных контактов. Электронные микрофотографии показывают упорядоченные структуры частиц, которые Гудинаф назвал коннексонами [1] и которые образуют каналы между клетками, отстоящими друг от друга на 2 нм. Из этих мембран были выделены два полипептида с М 25 000 и 35 000, названные коннексинами. Возможно, что два коннексона соседних клеток посредством дпме-ризации могут образовать канал (рис. 8.1). Показано, что этот канал пропускает не только ионы щелочных металлов, но п молекулы с М 1000—2000. Таким образом, коннексоны, кроме электрического сопряжения, обеспечивают для клеток возможность обмена метаболитами. Проницаемость таких каналов могут регулировать ионы кальция. [c.189]

Различие в токсичности связано с изменением концентрации мест связывания токсина рецепторами мембран, имеется несколько типов участков связывания, что может влиять на степень резистентности насекомого. Происходят последовательные патологические изменения отделение клеток кишечника от мембраны, увеличение секреторной активности эпителиальных клеток кишечника, проницаемости для ионов натрия, увеличение концентрации в гемолимфе ионов калия, паралич кишечника и общий паралич. Исследован процесс переноса эндотоксина из кишечника в гемоцель, его влияние на мембраны везикул. Эндотоксин действует как разобщитель процессов окислительного фосфорилирования и дыхания, нарушает метоболизм в кишечных тканях, транспорт ионов через мембрану. [c.393]

Гладкая мышца кишечника легко проницаема для ионов натрия. Гудфорд и Германсен [54], используя Na , нашли, что большая часть внутриклеточного натрия обменивается в течение 1 мин. Выталкивание Na+ натриевым насосом происходит с большей скоростью, чем всасывание К , что и является причиной поляризации. Было принято, что энергия, обусловленная выталкиванием ионов натрия, необходима для сохранения стабильности мембранных потенциалов и что запасы энергии для этих процессов ограничены. Адреналин, активируя фосфорилазу, усиливает метаболизм, вызывая тем самым образование энергии, необходимой для транспорта ионов, стабилизации мембран и расслабления ткани. [c.365]

В патологических условиях иногда наблюдается сильное изменение проницаемости для ионов. Было найдено значительное уменьшение проницаемости Ка+ или НаР04 через мускульную ткань нри травматическом шоке. При воспалительных процессах, наоборот, наблюдали повышенную яроницаемость иопов. Коллоиды значительно медленнее проникают через капилляры, чем ионы. Коллоидные органические красители, например, меченая радиоактивным бромом трипановая синь, введенные внутривенно собаке, распределялись равномерно в лимфе лишь через много часов, тогда как для свободного иона брома это время равно часа. Однако при воспалениях коллоиды проходят через капилляры так же быстро, как МОНЫ. [c.324]

Было вычислено, что простые диффузионные процессы далеко не могут обеспечить наблюдаемого быстрого обмена ионов через стенки капилляров и других тканей. Если бы не было направленных потоков и осмотических процессов, то скорость обмена была бы в сотни раз меньше. Наряду с этим большую роль играют метаболические процессы, вызывающие избирательную миграцию определенных ионов. В старых работах ее причину обычно искали в избирательной проницаемости тканей, но исследования с мечеными атомами показали, что этот фактор играет лишь второстепенную роль. В среде с концентрацией меченого На С в 0,001 н. его концентрация в теле аксалота достигает 0,1 н. и еще значительно увеличивается при инъекции экстракта гипофиза. Очевидно, что ни диффузия, ни осмотическое давление не могут вызвать таких больших различий содержания иона в теле и среде. [c.504]

В патологических условиях иногда наблюдается сильное изменение проницаемости для ионов. Было найдено значительное уменьшение проницаемости Ыа" или Н2РО4" через мускульную ткань при травматическом шоке [1472]. При воспалительных процессах, наоборот, наблюдали повышенную проницаемость ионов. Коллоиды значительно медленнее проникают через капилляры, чем ионы. Коллоидные органические красители, например [c.504]

Клетку можно представить как систему взаимосвязанных мембран, так как имеются небезосновательные предположения, что наружная мембрана клетки, эндоплазматический ретикулум, митохондриальная, лизосомная, ядернея мембраны и аппарат Гольджи тесно связаны между собой. Одна из функций наружной клеточной мембраны — регуляция обмена веществ между внутриклеточным пространством и внешней средой. Тем не менее еще мало известно о динамике и функции клеточных мембран или о деталях той регулирующей роли, которую они могут играть. Описано несколько случаев, когда облучение влияло на внешние клеточные мембраны. Например, облучение в дозах в диапазоне несколько десятков грей вызывает уменьшение проводимости нервного импульса в изолированных периферических нервах взрослых животных. Как известно, передача нервного импульса — результат избирательной диффузии ионов натрия и калия через мембрану аксона. Такие изменения электрической активности нервов, вызванные облучением, указывают на увеличение у аксона пассивной проницаемости для ионов. Изменения поведения и функции центральной нервной системы взрослых животных обнаруживаются после облучения в такой низкой дозе, как 0,5 Гр. Неизвестно, являются ли эти эффекты результатом первичных радиационных повреждений нервной ткани или же они обусловлены косвенным эффектом токсинов, освобождающихся из других поврежденных облучением тканей органов и систем. [c.44]

Вывод о кабельных свойствах трихомов цианобактерий можно экстраполировать на ткани растений, в которых клетки соединены между собой плазмадесмами, хорошо проницаемыми для ионов, в том числе для Н+. Возможное значение трансклеточной передачи Ар,Н для растительных организмов — интересный предмет будущих исследований. [c.199]

Несмотря на большое число исследований, чисто химический аспект действия инсулина остается неясным - . Обычно считается, что гормон действует на плазматические мембраны всех тканей, вызывая заметные изменения проницаемости, что поиводит к возрастанию поглощения глюкозы, различных ионов и других веществ. Такого рода изменения проницаемости могут обусловить сильное влияние инсулина на важнейшие процессы биосинтеза имеет место, в частности, повышение синтеза гликогена, липидов и белков. В то же время процессы катаболизма подавляются и активность катаболических ферментов, например глюкозо-6-фосфатазы, снижается. Ключом к пониманию действия инсулина может явиться выяснение вопроса о природе его вторичного посредника , аналогичного по своему действию сАМР. Высказывались предположения, что вторичным посредником для инсулина является сАМР, однако более вероятно, что эту роль выполняет какой-то ион, возможно К+ . [c.505]

Выяснено, что паратгормон участвует в регуляции концентрации катионов кальция и связанных с ними анионов фосфорной кислоты в крови. Как известно, концентрация кальция в сыворотке крови относится к химическим константам, суточные колебания ее не превышают 3-5% (в норме 2,2-2,6 ммоль/л). Биологически активной формой считается ионизированный кальций, концентрация его колеблется в пределах 1,1-1,3 ммоль/л. Ионы кальция оказались эссенциальными факторами, не заменимыми другими катионами для ряда жизненно важных физиологических процессов мышечное сокращение, нервно-мышечное возбуждение, свертывание крови, проницаемость клеточных мембран, актгшность ряда ферментов и т.д. Поэтому любые измененния этих процессов, обусловленные длительным недостатком кальция в пище или нарушением его всасывания в кишечнике, приводят к усилению синтеза паратгормона, который способствует вымыванию солей кальция (в виде цитратов и фосфатов) из костной ткани и соответственно к деструкцгп минеральных и органических компонентов костей. [c.263]

В итоге внутренняя часть клетки оказывается заряженной отрицательно относительно окружающей среды. Помещая внутрь клетки микроэлектроды, можно замерить эту разность потенциалов, которая в случае нервных клеток может достигать нескольких десятков милливольт. Она получила название потенциала покоя. Наличие такого потенциала играет важную роль при передаче нервного импульса вдоль аксонов — длинных, достигающих в отдельных случаях (у особенно крупных животных) нескольких метров в длину отростков, соединяющих нервные клетки между собой и с исполнительными клетками, например клетками мышечной ткани. Нервный импульс представляет собой перемещающийся вдоль аксона потенциал действия, возникающий в результате локального повышения проницаемости участка аксона для ионов натрия. В результате повышения проницаемости ионы натрия устремляются внутрь клетки, нейтрализуя ее отрицательный заряд, что в итоге приводит к повышению потенциала до + 40т50 мВ, после чего в течение порядка миллисекунды на этом участке аксона восстанавливается потенциал покОя. Потенциал действия может распространяться вдоль аксона со скоростью нескольких метров и даже десятков метров в секунду. [c.36]

Вначале в меде, собранном пчелами с цветов рододендронов в Альпах, а затем также в листьях, корнях и других частях этих растений обнаружено целое семейство грайанотоксинов — дитерпенов, которые также часто вызывают гибель скота. Среди них наиболее известным является грайанотоксин III, который, как и ранее рассмотренный батрахотоксин. вызывает повышение проницаемости мембран нервно-мышечной ткани для ионов натрия и используется в нейрофизиологических и иейрофармакологических исследованиях. [c.768]

СЯ в повышении активности различных ферментов. Входя в состав витамина В , весьма активно влияющего на поступление азотистых веществ и увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты, К. активирует биосинтез и повышает содержание белкового азота в растениях, а также играет значительную роль в ряде процессов, происходящих в живом организме. В повышенных концентрациях К. весьма токсичен, прием внутрь большой дозы К. может вызвать быструю гибель. У лиц, подвергавшихся хроническому воздействию соединений К., снижается артериальное давление, в тканях наблюдается увеличение содержания молочной кислоты, нарушаются функции печени. При этом выраженные, клинические проявления могут быть стертыми или отсутствовать вовсе. Изменения в углеводном обмене связаны с нарушениями в эндокринных отделах поджелудочной и щитовидной желез. Нарушения углеводного обмена изменение формы гликемической кривой (уплощение), нарушение толерантности к глюкозе. Ионы К. вступают в хелатные комплексы с белками, разрушающими последние. Нарушается активность мембранных ферментов, что ведет к увеличению проницаемости клеточньгх мембран, повышению в крови уровня трансаминаз, лактатдегидрогеиазы, альдолазы. Действие К. и его соединений на организм приводит к расстройствам со стороны дыхательных путей и пищеварительного тракта, нервной системы, влияют на кроветворение, а также нарушают многие обменные процессы, избирательно действуют на обмен и структуру сердечной мышцы. Все это позволяет считать К. ядом общетоксического действия. [c.457]

Биология и медицина. Начало биологическим применениям стеклянных электродов с металлической функцией ( катион-чувствительных ) положили работы Эйзенмана с сотрудниками (1957 г.). Результаты работы, проведенной под руководством Эйзенмана, дали возможность биологам получать данные об активности ионов калия и натрия непосредственно с места их действия (in situ) в биологических процессах. В этих работах подчеркивается и другая сторона вопроса для ряда биологических явлений (возникновение биопотенциалов, клеточная проницаемость и связанные с ней процессы нервного возбуждения, кажущаяся специфичность многих клеток и тканей по отношению к ионам К ) физико-химические закономерности оказываются во многом сходными с теми, которые имеют важное значение в функционировании стеклянных и мембранных электродов. Это повышает интерес и значимость самой ионообменной теории стеклянного электрода. [c.331]