И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 3 (1110089), страница 17
Текст из файла (страница 17)
(иногда его наз. потенциалом Нернста) рассчитывают по ф-ле: нт а3 ДргР = ДргРио+ — 1и (1) гвр пон где Р— число Фарадея, Тх — газовая постоянная, Т-або. т-ра, аь', «пн — активности иона В в р-рах В и а, де грв-стандартный потенциал распределения нона В, равныи с,р с,п ив' Нв' др'рв = гвк где рсиб, йи» вЂ” стандартные хим. потенциалы иона В н р-рах В и а соответственно.
В такой системе М.п. не зависит от толщины мембраны и ее структуры, механизма переноса иона и его подвижности. В общем случае для мембран, проннцаемых для одних сортов ионов и не проннцаемых для других, при расчете М. п. требуется введение определенных приближений в зависимости от толщины мембраны, ее состава и строения, а также от механизма переноса. В случае мембран макроскопич. размера полный М, п. слагается нз трех компонентов: двух граничных потенциалов, локализованных в двойных электрич. слоях на границе мембрана-р-р электролитов, и внутримембранного, локализованного в злектронейтральном объеме мембраны. Кроме того, при пропускании электрич.
тока через мембрану внутри нее возникает падение напряжения. Обычно считается, что переход ионов через межфазную границу происходит быстро, так что их распределение равновесно; затруднен только перенос ионов через объем мембраны. Для системы, в к-рой в фазе а имеется бинарный электролят В'А, присутствующий и в мембране, а мембрана содержит ион Е с зарядовым числом гр,, не проникающий через межфазные границы, граничный потенциал определяется ф-лой Доннана н наз. донн а н о вским; (2) Здесь сй-концентрация ионов Е в мембране, у, и Р,-козф активности и распределения ионов соотвп ойределяемые соотношением 7„нп „с, х 2(Т Средняя активность элект олита ана м,,/анин, средний коэф, активности = Уву„, коэф. РаспРеделениа электропита гмн( = Рми Ри Т. обр., доннановский потенциал (2) состоит из т. наз.
потенциала распределения и члена, зависящего от концентрации непроникающего иона Е; при малом значении га он сводится к потенциалу распределения, а при большом- находится из вырахгения: ЕТ 8„;У„" Д„гр — — 1и, гк > О. Р Р2м „' При этом концентрация противоианов А в мембране перестает зависеть от коэф, распределения и межфазного потенциала и приближается к предельному значению сх ев йкск, а оДноименно заРЯженные ноны почти полностью вытесняются из мембраны. Граничный потенциал может возгшкнуть в результате р-ций комплексообразования или электронообмснной р-ции весжду окислнт.-восстановит. парами, содержащимися в р-ре и в мембране. Если межфазиая граница вообще не проннцаема для заряженных частиц, граничный потенциал имеет электростатич, природу и возникает в результате адсорбцни 47 зарядов и диполей, а также вследствие заряжения гранины от внеш, источника.
Внутрнмембранный потенциал имеет кинетич. природу и определяется переносом ионов через толщу мембраны. В простейшем случае при диффузионно-миграц. переносе бинарного электролита возникает т. паз. диффузионный потенциал (приближение Планка): 112 ив иа свх(8) др„= — ь —, (3) г ив + иа свх(0) где и„, ив-подвижности ионов в мембране, снх(0), с а(8)- концентрации электролита в мембране у левой и правой межфазных границ соответственно. В случае биол.
и бислойных липидных мембран, толщина к-рых настолько мала, что в них вообще не реалнзуетсн область электронейтральности, для нахождении внутримембранного потенциала используют предположение о постоянстве напряженности элсктрич. поля (приближение Гольдмана): КТ ивен(8) + иасх(0) Дгр„= — 1п (4) Р ивов(0) + наса(8) Т. обр, М. и. в доннановском случае находят из выражения, слагаемые к-рого определены ф-лами (2) и (3) или (2) и (4): Дп Р Да „7+ Д + Дно йт Определение М.
п. представляет интерес для ионометрни, для биологии и медицины в связи с распространенностью мембранных процессов в живых организмах и т.д. Лкм Феттер К, Эаектрохнмииеекв» «ниенна, пер е ием, М, 1967; Маркин В С, Читмахнев Ю А, Иихтпнроввннмй ноннмй транепорт, М, 1974, Лакш минврахнайех Н, Мембраниме злапрохм, пер е англ, Л, 1979, Морф В, Принпипм рабана ионоте. ективнмх тхектроков п мембраавмй трагнпорт, М, 1985, Маркин В С, Волков А Г, «Уепехи химина, 1988, 57, Ив 17, е 1963-89, Ьаьвьтгпагауапагаь Н, тгвмрол рЬепогпепа и гпетЬгапет. В У -Ь, 1969 Ю Н Чптиадигее МЕМБРАНЫ БИОЛОГИЧЕСКИЕ (от лат. шешЬгапа-кожица, перепонка), сложные высокоорганизованные надмолекулярные структуры, ограничивающие клетки (клеточные, или плазматич., мембраны) и внутриклеточные органоидымитохондрии, хлоропласты, лизосомы и др.
Представляют собой пленки толщиной 5-10 им, состоящие гл. обр. из белков и липидов. Отношение липиды: белки (по массе) колеблется от 4:1 (мембрана миелина) до 1:3 (внутр. мембрана митохондрий). М. б. содержат также углеводы (до 10% от сухого в-ва по массе), к-рые, как правило, входят в состав гликопротеинов и гликолипидов. В нек-рых специализир. М.б. в заметных кол-вах могут присутствовать также хиноны (напр., убихиноны), каротиноиды, ретнноиды (ретинол, ретиналь и др.), токоферолы, долихолы (содержат 16 — 20 пренильных остатков, из к-рых концевой, несущий группу ОН, полностью насыщен) и порфирины. Ок. 20% всей массы мембраны составляет прочно связанная вода. С мембранами связываются также катионы, преим.
Сах+ и Мй", входящие в хелатные комплексы. Важнейшая ф-ция М.б.-регуляция обмена в-в между клеткой и средой, а также между разя. отсеками (компартментами) внутри самой клетки. Липиды мембран. Осн. липидные компоненты М.б.— фосфолипиды, глнколипнды и стерины. Каждая группа этих липидов представлена большим числом разнообразных соединений. Так, в мембране эритроцитов человека содержится не менее 20 разя. представителей осн. фосфолнпида этой мембраны †фосфатндилхоли; в целом же в мембране зрнтроцитов идентифицировано ок.
200 разл. липндов. В клетках млекопитающих плазчатич. Мембраны обогащены холестерином и глнкосфнчголипндами, тогда как мембраны оргенондов содержат эти липиды в малых копнах. Наиб распространенные лнпнды, имеющие цвиттсрионную структуру, в большинстве мембран клеток млекопитающих — фосфатидилхолин и сфннгомиелнн (в мнтохондриальных мелгбранах — фосфатидилэтанолвмин).
Дифосфагндилглнцернн в значит. кол-вах присутствует только в мембранах митохондрий (в осн. в нх внутр. Мембране), В 48 плазматич. мембранах содержание фосфатидилсерина обычно болъше, чем фосфатидилинозита (фосфоннозитуща), для виутриклеточных мембран характерно обратное соотношение. В мембранах миелина широко представлены цереброзиды.
Др. плазматвч, мембраны содержат, как правило, более сложные глнколипиды, такие, напр., как гавглнознды. Фосфатндилэтаноламин в мембранах мнелина и тромбоцитев находится преим. в плазмалогеновой форме. Мембраны клеток высших растений и дрожжей по липидному составу во многом сходны с соответствующими мембранами клеток млекопитающих. Однако в ннх совсем нет сфннгомнелина, а фосфатидилсерин присутствует лишь в следовых кол-вах. Главные стерины мембран растит.
клеток — ситостерин и стнгмастернн, мембран грибов и дрожжей-зргостернн н зимостернн. Мембраны хлоропластов фотосинтезирующнх растений и синезеленых водорослей близки по своему липндному составу н содержат монон днгалактозилдиацилглицерины, б.сульфохиновозилдиацнлглицерни и фосфатидилглицерин. Мембраны бактерий, как правило, имеют более простой лнпндный состав, чем мембраны растит. и животных клеток. Все бактерии, за исключением микоплазм, не содержат стеринов. Фосфолипиды мембран грамположит. бактерий представлены гл.
обр. фосфатидилглицерином и его амнноацивльными производными, а также дифосфатидилглнцернном. В небольшом кол-не в этих мембранах нередко встречается фосфатццилинозит. У грамотрнцат. микроорганизмов в составе мембранных фосфолипидов преобладает фосфатндилэтаноламнн. Фосфатиднлхолин в бактериальных мембранах либо совсем не содержится, либо присутствует в малых кол-вах.
Содержание фосфатндилсернна в этих мембранах обычно также незначительно. Широко представлены в бактернальных мембранах разл. гликозилднацнлглнцернны. Оси. компоненты мембран оболочечных вирусов (вирус гриппа, лейковирусы, вирус стоматита), как и плазматнч.
мембран клеток животных,— фосфатндилхолнн, сфингомиелин, фосфатндилэтаноламин и холестерин. Лнпндный состав клеточных мембран изменчив. В меньшей степени зто проявляется в животных клетках, находящихся в условиях стабильной внутр. среды. Однако и в этом случае можно модифицировать состав липидов в нек-рых мембранах, меняя пнщ. рацион. Липидный состав мембран растений заметно измевяется в зависимости от освещенности, т-ры н рН. Еще более изменчив состав бактернальных мембран.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
