ая мешалка; ж) хлорсеребряные электроды типа ЭВЛ-01.

Материалы и химреактивы: препарат валиномицииа, подвергнутый предварительному обессоливанию в органических растворителях, га-гептан, хлориды калия, натрия, кальция, магния, рубидия, цезия. Солевые растворы, используемые в экспериментах, должны быть уравновешены с органической фазой, содержащей валиномицин.

Лабораторная работа № 35.

Изучение катионной селективности толстых

гептановых мембран, содержащих валиномицин

Ход работы. Перед проведением экспериментов с гепта-новыми мембранами, содержащими валиномицин, необходимо выполнить ряд предварительных операций. С этой целью готовят гептановые растворы, содержащие Ю-4 и 10-5 M обессоленного препарата валиномицина (молекулярная масса антибиотика 1111 Д). Затем используемые в работе водяные растворы электролитов уравновешивают в течение нескольких часов с органической фазой, в которой растворен валиномицин.

Тщательно вымытую и высушенную тефлоновую ячейку готовят к опытам следующим образом. Нижние торцы наружного и внутреннего цилиндров закрывают плотно натянутой целлофановой пленкой и фиксируют ее прижимными кольцами. В наружный цилиндр наливают 1—2 мл гепта-нового раствора валиномицина (10-5 М) и погружают в него внутренний цилиндр. Плавно вращая внутренний цилиндр, устанавливают определенную толщину гептанового слоя — 1—2 мм. Избыток растворителя, образующийся при совмещении частей ячейки и уменьшении толщины мембраны, должен выходить через боковое отверстие в стенке наружного цилиндра.

Затем во внутренний цилиндр наливают 2—2,5 мл 0,1 М раствора хлорида калия. Ячейку фиксируют на штативе в вертикальном положении и ее дно, затянутое целлофановой пленкой, опускают в кювету, заполненную 0,1 М раствором хлорида калия. В растворы электролита, омывающие мембрану, погружают хлорсеребрянные электроды и подключают их к электрометрическому усилителю. Для регистрации разности потенциалов на мембране переключатель устанавливается в положение «г» (см. рис. 100). В отсутствие трансмембранного градиента концентрации электролита разность потенциалов между электродами должна быть равна нулю. Если этого не наблюдается, то в ячейке, по-видимому, имеется воздушный пузырь, который нужно удалить из системы.

Следующий этап работы посвящен изучению зависимости величины разности потенциалов на мембране от трансмембранного градиента концентрации электролита. Необходимо учесть, что только в очень разбавленных растворах электролитов концентрация ионов примерно равна их активности. В общем случае концентрация (С) и активность (а±) ионов связаны между собой следующим соотношением:

а± — у±С, (66)

где у± — коэффициент активности.

Поэтому для количественного определения зависимости разности потенциалов на мембране от трансмембранного градиента активности ионов и использования формулы (64) необходимо знать значения коэффициентов активноРис. 101. Зависимость трансмембранной разности потенциалов от активности ионов электролита.

Концентрация валиномицииа в л-гептане — 10—5 М. Толщина гептанового слоя — 2 мм. Во внутреннем отделении ячейки концентрация электролита постоянна — 0,1 М; / — хлорид калия; 2 — хлорид натрия; 3 — хлорид кальция; 4 — хлорид магния

сти, применяемых в работе концентраций электролитов.

Градиент концентрации хлорида калия на гептановой мембране создается ступенчатым титрованием раствора, находящегося в стеклянной кювете с вращающейся магнитной мешалкой. Увеличение и уменьшение концентрации электролита с одной стороны мембраны, содержащей валиномицин, сопровождается генерацией разности потенциалов на мембране. Знак «минус» возникает с той ее стороны, где концентрация хлорида калия больше. Это свидетельствует о переносе катионов через мембрану, модифицированную антибиотиком. (В контрольных экспериментах с мембранами из чистого растворителя этот эффект не наблюдается.)

Варьируя в широких пределах концентрацию электролита с одной стороны мембраны, можно получить зависимость величины разности потенциалов (<р) от логарифма трансмембранного градиента активности электролита (lg а+). В координатах <р—lg а+ эта зависимость имеет вид прямой с наклоном ~59 мВ на 10-кратный градиент активности, что указывает на практически идеальную кати-онную проницаемость гептановой мембраны, содержащей валиномицин, по отношению к иону калия.

При получении зависимости ф — lg а+ следует учитывать, что значения <р должны соответствовать стационарному состоянию системы, достигающемуся после окончания переходного процесса, вызванного ступенчатым изменением концентрации электролита с одной стороны мембраны.

Для определения катионной селективности гептановой мембраны проводят эксперименты с несколькими электролитами, отличающимися от хлорида калия по типу катиона — хлорида натрия, кальция, магния, цезия и рубидия (рис. 101). На основании зависимостей <р — lga+ можно сделать заключение о различной проницаемости мембраны с валиномицином для катионов, отличающихся по радиусу и Рнс. 102. Вольт-амперные характернс- г тнкн гептановых' мембран в 0,1 М рас-творах хлорида калия (/) н хлорида натрня (2). Концентрация валниомнцнна в п-гептане — 1,9~4 М. Толщина мемб- > раны — 1,5 мм

заряду от иона калия. В основе катионной 'селективности мемб- о 0,4- од и^в

раны с валиномицином лежит способность комплексона четко дискриминировать катионы. Так, если ион калия точно «вписывается» в центр связывания молекулы, то имеющий несколько меньший радиус ион натрия «проваливается» через него. В результате мембрана с валиномицином не проявляет идеальной проницаемости по отношению к иону натрия. Ионы с большим, чем у калия, радиусом (например, цезий) не могут полностью войти в центр связывания, имеющий строго фиксированный радиус. Поэтому гептановые мембраны с валиномицином проявляют выраженную катионную селективность и в этом отношении моделируют способность биологических мембран избирательно пропускать различные катионы.

Заключительный этап работы посвящен изучению проводи