Cтраница 4
Интересные результаты получены при изучении ионного транспорта через подобные мембраны и электропроводности элементарных пленок обратных эмульсий, стабилизированных природными и синтетическими ПАВ различной природы. Выяснилось, в частности, что электропроводность таких мембран резко возрастает при добавлении некоторых биологически-активных ПАВ. Например, введение во внешнюю водную среду липидной мембраны ничтожных количеств антибиотика валиномицина приводит к увеличению электропроводности мембраны на пять порядков величины; вместе с тем мембрана становится проницаемой для ионов калия и водорода, но не пропускает через себя ионы натрия. Резкое понижение электрического сопротивления искусственных мембран может наблюдаться и при введении в их состав молекул белков, а также ферментов с добавкой в систему соответствующего субстрата. [46]
Перспективы развития мембранной технологии в большой мере связаны с надеждам. Уже сейчас промышленность располагает значительным набором мембран с селективными свойствами. Однако разработка и использование селективных мембранных материалов сталкивается до сих пор со значительными трудностями. Это связано главным образом с тем, что механизмы проницаемости как биологических, так и многих искусственных мембран окончательно не выяснены и не существует общего подхода к их описанию. Создание универсальной математической модели, адекватно описывающей мембранный транспорт, осложняется разнообразием процессов переноса через мембраны. В формировании реального процесса переноса могут принимать участие все механизмы в различных соотношениях. В силу специфических свойств мембран, больших трансмембранных градиентов и активного взаимодействия потока переноса со структурой мембраны наблюдаются значительные отклонения от закона Фика. При этом линейная зависимость потока переноса от градиента концентрации оказывается справедливой только для малых трансмембранных градиентов. Наблюдается замедление роста потока переноса или даже насыщение при больших значениях трансмембранного градиента. [47]
Гелями называют структуры, образуемые коллоидными частицами или молекулами полимеров, в форме пространственных сеток, ячейки которых обычно заполнены растворителем. Гели отличаются как от разбавленных растворов, в которых каждая коллоидная частица или макромолекула являются кинетически индивидуальными частицами, так и от компактных коагулянтов или твердых полимеров. Занимая в ряде отношений промежуточное положение между растворами и твердыми полимерами, гели обладают также многими своеобразными свойствами и имеют большое практическое значение. В частности, к гелям относятся коллаген, мясо скота и рыб, различные пористые и ионообменные адсорбенты, ультрафильтры и искусственные мембраны, а также волокна м: ышечных тканей, клеточные оболочки, хрящи, оболочки эритроцитов и различные мембраны в организме. [48]
Мюллер и сотрудники разработали методику приготовления бимолекулярных фосфолипидных мембран, что предоставило возможность модельного исследования ионного транспорта через мембраны. Искусственные мембраны имеют более простое строение, чем естественные ( ср. Однако электрическое сопротивление искусственных мембран на 4 - 5 порядков выше. На модифицированных моделях был изучен механизм селективной проницаемости мембран. [49]
Ферменты представляют собой органические катализаторы, выделяемые живыми организмами, которые воздействуют на вещества, называемые субстратами. Как и все обычные катализаторы, ферменты могут катализировать только те реакции, которые разрешаются законами термодинамики. Однако число реакций, катализируемых данным ферментом, очень ограничено. Такие быстрые и специфичные методы предполагают использование эффективных способов иммобилизации ферментов в искусственных мембранах. Процесс иммобилизации ферментов и роль ферментных электродов в науке о ферментах ( этимологии) детально обсуждаются в литературе [42, 438, 439, 614, 615] ( см. также гл. [50]
Вообще говоря, циклические депсипептиды можно разделить на две большие группы, а именно группу с регулярно чередующимися пептидными и сложноэфирными связями и группу с нерегулярным внедрением сложноэфирных связей. Валиномицин ( 88), энниатины ( 89) и боверицин ( 90), большинство которых было охарактеризовано еще 25 лет назад, принадлежат к первой группе. Сделанное в середине 60 - х годов наблюдение о том, что валиноми-цин и родственные соединения обладают единственными в своем роде избирательными возможностями транспорта ионов, возобновило интерес к этим соединениям, отнесенным на этом основании к ионофорам. Многообразные физические исследования указывают на то, что кинетика образования и распада комплекса и скорости диффузии ионофоров и их комплексов через липидные барьеры настолько благоприятны, что их транспорт через биологические и искусственные мембраны достигает в некоторых случаях величин, превосходящих соответствующие величины для ферментных систем. [51]
Белки обладают явно выраженными гидрофильными свойствами. Растворы белков имеют очень низкое осмотическое давление, высокую вязкость и незначительную способность к диффузии. Белки способны к набуханию в очень больших пределах. С коллоидным состоянием белков связан ряд характерных свойств, в частности явление светорассеяния, лежащее в основе количественного определения белков методом нефелометрии. Этот эффект используется, кроме того, в современных методах микроскопии биологических объектов. Молекулы белка не способны проникать через полупроницаемые искусственные мембраны ( целлофан, пергамент, коллодий), а также биомембраны растительных и животных тканей, хотя при органических поражениях, например, почек капсула почечного клубочка ( Шумлянского-Боумена) становится проницаемой для альбуминов сыворотки крови и последние появляются в моче. [52]
Мюллер и сотрудники разработали методику приготовления бимолекулярных фос-фолипидных мембран, что предоставило возможность модельного исследования ионного транспорта через мембраны. Искусственные мембраны имеют более простое строение, чем естественные ( ср. Однако электрическое сопротивление искусственных мембран на 4 - 5 порядков выше. На модифицированных моделях был изучен механизм селективной проницаемости мембран. В определенных условиях при добавлении белковых компонентов искусственная мембрана позволяет моделировать также свойство возбудимости. [53]
Действие ионов кальция особенно интересно для нейробио-лстии. Напротив, присутствие ионов кальция только с одной стороны мембраны понижает сопротивление и дестабилизирует мембрану, а при [ Са2 ] 1 мМ мембрана разрушается. Нечто подобное s - лектрофизиологи наблюдали и в нервной мембране. Они показали, что порог генерации потенциала действия и, следовательно, временного увеличения ионной проницаемости аксокаль-ной мембраны понижается при уменьшении концентрации кальция во внешней среде ( гл. Ионы кальция влияют на паковку и подвижность липидных молекул в бислое. Они повышают температуру фазового перехода, тем самым стабилизируя кристаллическое состояние. Однако перенесение результатов, полученных на искусственных мембранах, на истинные биологические мембраны означает приложение данных, полученных на простых биофизических системах, к гораздо более сложным биологическим системам. Например, описанные кати-онные эффекты сильно зависят от анионов, белков и липидной гетерогенности биомембраны. [54]