Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

ы с применением антибиотиков, избирательно увличивающих катионную проницаемость биологических мембран. Было установлено, что биологическая активность этих соединений, называемых ионофорами, или мембрано-активными комплексонами, обусловлена их способностью индуцировать транспорт ионов через мембраны.

Изучение свойств искусственных мембран, содержащих мембраноактивные комплексоны, привели к созданию различных ионообменных материалов и высокоселективных катиончувствительных датчиков. Такие датчики находят широкое применение при потенциометрическом определении активности ионов щелочных и щелочноземельных металлов в гидрохимических исследованиях, при анализе биологических жидкостей. В настоящее время открываются реальные перспективы использования мембраноактивных комплексонов для создания модельных систем, воспроизводящих такие функции биологических мембран, как возбудимость и активный транспорт ионов.

Сейчас вырисовываются новые перспективные области применения мембраноактивных комплексонов, которые проанализированы Ю. А. Овчинниковым и сотрудниками:

в аналитической и неорганической химии — для экстракционного и хроматографического разделения ионов металлов и солюбилизации труднорастворимых солей;

в органической химии — для воздействия на направление, скорость и стереоспецифичиость нуклеофильных реакций.

Успехи, достигнутые в изучении сопрягающих мембран хлоропластов и бактериальных хроматофоров, вызвали развитие исследований, направленных на использование некоторых принципов функционирования фотосинтетических мембран в технических устройствах, преобразующих солнечную энергию в электрическую или химическую формы.

В разработанной Б. Катцем и А. Янсоном системе, названной «синтетический лист», был использован принцип ориентации пигмента (хлорофилла) на границе раздела мембрана — электролит. Хлорофилл включали в полупроницаемую полипропиленовую мембрану, разделяющую водные растворы, содержащие доноры и акцепторы электронов. Прн освещении на мембране возникала разность потенциалов порядка 400 мВ, а величина фототока превышала 10-5 А/см2. В модельных экспериментах с бимолекулярными мембранами, содержащими хлорофилл, получены значения фото-ЭДС от 0,5 до 1,0 В.

На первый взгляд, электрохимические характеристики описанных систем представляются весьма скромными, однако следует учитывать, что в последнем случае ЭДС возникает на мембране толщиной всего 10,0 нм, так что удельная мощность в расчете на толщину мембраны достигает 1 Вт/см3.

Различные варианты мембранных генераторов электроэнергии рассмотрены А. Клейтоном и А. Кальвином. Далее ими описана принципиальная конструкция ячеек, предназначенных для трансформации солнечной энергии в мембранный потенциал. Ячейка состоит из двух электродов, разделенных синтетической мембраной, содержащей хлорофилл и молекулы — яереносчики электронов. С одной стороны мембраны находится электролит, содержащий донор, а с другой — акцептор электронов. В результате светоиндуцированных редокс-превращений в системе происходит перенос электронов против нормального градиента потенциала.

Подобные ячейки могут быть собраны в батареи, дающие дешевую электроэнергию для различных нужд. Согласно подсчетам, проведенным А. Кальвином, стоимость таких систем как минимум в 200—500 раз ниже, чем стоимость кремниевых солнечных батарей.

В последние годы большое внимание уделяется так называемым водородному и кислородному проектам, которые направлены на получение дешевых газов с помощью устройств, моделирующих фотосинтетические процессы в сопрягающей мембране. Если водород может быть сравнительно легко получен в фотоэлектрохимических ячейках аналогично схеме, приведенной на рис. 52, то кислород — значительно сложнее. Единственным технологическим процессом, в котором электролиз воды приводит к выделению стехиометрических количеств кислорода, является электролиз с неокисляющимся анодом. В то же время в сопрягающей мембране хлоропласта кислород выделяется практически со 100 %-м выходом благодаря промежуточной стабилизации ОН-радикалов в системе. Использование этого приема в модельных опытах с редокс-агентами позволило бы резко увеличить выделение молекулярного кислорода при освещений.

Очень важные проблемы сельского хозяйства могут быть решены на основе достижений мембранологин. Прежде всего это решение проблем заболевания животных и растений, внедрение мембранной инженерии в селекционно-генетические процессы, исследование механизмов действия и эффектов последействия пестицидов, веществ, применяемых для борьбы с вредителями и сорняками, ростовых веществ, разнообразных добавок к кормам, минеральных удобрений и т. д. Современные методы мембранологин могут найти применение при решении проблемы загрязнения окружающей среды в частности и охраны природы вообще.

Глава II. ОБЗОР ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ И МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ИССЛЕДОВАНИЯХ МЕМБРАННЫХ СТРУКТУР

Главная цель спецпрактикума по структуре и функции мембран — помочь студентам разных биологических специальностей сориентироваться в богатом арсенале методов исследования мембран, а также ознакомить на практике с отдельными лабораторными работами, создать определенный (хотя и минимальный) багаж практических навыков. В дальнейшем это позволит студентам самостоятельно выбирать и использовать те или иные методы и методические подходы в собственных исследованиях.

2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСМЕМБРАННЫХ ПРОЦЕССОВ НА УРОВНЕ ТКАНЕЙ И КЛЕТОК

Существует несколько основных типов тканей: а) эпителиальная ткань — это ткань, которая входит в состав поверхности тела и внутренних органов животных и человека: кожа, пищеварительный канал, кровеносные сосуды, железы (внутренней секреции, потовые, жировые), некоторые органы чувств и др. Эпителий по форме клеток делится на цилиндрический и плоский; б) соединительная ткань (жировая, хрящевая и костная). Эти ткани имеют много межклеточного вещества, особенно белков коллагена и эластина; в) мышечная ткань — исчерченные (поперечно-полосатые) и неисчерченные (

страница 28
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Структура и функции мембран" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.11.2019)