Биологический каталог




Структура и функции мембран

Автор В.К.Рыбальченко, М.М.Коганов

мости гептановых мембран, модифицированных валиномицином. После сборки ячейки, заполненной раствором валиномицина в п-гептане (концентрация антибиотика 10-4 М), в нее опускают хлорсеребряные электроды, которые подключают к электрометрическому усилителю и источнику регулируемого напряжения (см. рис. 100, положение переключателя «г»). Измерения трансмембранного тока, пропорционального количеству перенесенных через гептановый слой катионов, проводят в симметричных условиях— при одинаковой концентрации электролита с обеих сторон мембраны — 0,1 М.

Для получения вольт-амперной характеристики гепта-новой мембраны электрод, подключенный к источнику напряжения, поляризуют относительно электрода, соединенного со входом электрометрического усилителя, и измеряют трансмембранный ток. Величину поляризующего напряжения ступенчато (с шагом в 100 мВ) увеличивают до 1 В и регистрируют ток, протекающий через гептановый слой при определенной величине разности потенциалов между электродами. Значения тока следует определять после окончания переходного процесса, вызванного ступенчатым изменением поляризующего напряжения. Затем строят график вольт-амперных характеристик гептановых Рис. 103. Зависимость электрического сопротивления гептановой мембраны, содержащей Ю-4 М валиномицииа, от толщины слоя неполярного растворителя:

/ — хлорид рубидия; 2 — хлорид калия; 3 — хлорид цезия; 4 — хлорид натрия

мембран, омываемых электролитами, различающимися по типу катиона (рис. 102). Как видно из рисунка, зависимости <р — / имеют вид кривых с насыщением. Только на начальных участках кривых, соответствующих малым 0 2 U 5 //««значениям разности потенциалов

между эдектродами, наблюдается практически линейная зависимость между приложенным .напряжением и трансмембранным током. Явление насыщения, очевидно, связано с наличием лимитирующей Стадии в процессе транспорта катионов через мембрану.

Перенос ионов через гептановый слой может лимитироваться гетерогенными реакциями образования комплекса и его диссоциации, происходящими на границах раздела мембрана— раствор, а также стадией транспорта комплекса через органическую фазу. Для выяснения стадии, ограничивающей скорость переноса ионов, обычно проводят исследования зависимости электрического сопротивления мембраны от толщины гептанового слоя и определяют граничное и объемное сопротивление системы, пользуясь формулой (65).

С этой целью ячейку с гептановым слоем наибольшей толщины (8—10 мм) заполняют электролитом и измеряют сопротивление мембраны, содержащей 10-4 М валиномицииа. Затем, повернув внутренний цилиндр по резьбе на 360°, уменьшают толщину гептанового слоя на 1 мм и вновь измеряют его проводимость. Эту операцию повторяют до тех пор, пока толщина мембраны не уменьшится до 1— 2 мм. Зависимости величины сопротивления мембраны от толщины гептанового слоя следует получить, используя электролиты с различными типами катионов (рис. 103).

Зависимости Ям — I, полученные в разных растворах, имеют практически линейный характер. Экстраполируя эти зависимости на нулевую толщину мембраны, можно определить значения «граничных» сопротивлений мембраны. Наклон прямых позволяет определить величину «объемного» сопротивления органической фазы. Как видно из рисунка, изменение состава катионов электролита, омывающего гептановый слой, оказывается в основном на граничном сопротивлении мембраны, тогда как величина объемного сопротивления очень слабо зависит от типа катиона. Это позволяет считать, что катионная селективность гептановых мембран, содержащих валиномицин, определяется на стадии переноса катионов через границу раздела фаз. Именно эта стадия и является лимитирующей в транспорте ионов через гептановые мебраны, модифицированные валиномицином.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие процессы биологических мембран можно моделировать на искусственных мембранах? 2. Что такое электрохимический потенциал подвижного иона? 3. Назовите разновидности ионофоров и механизм переноса ионов через мембрану ионофором. 4. Какова активность иона в растворе и факторы, на нее влииющие? 5. Какова зависимость трансмембранной разности электрических потенциалов от ионной селективности мембраны?

3.17. ВЫДЕЛЕНИЕ ОБЩИХ ФРАКЦИИ ЛИПИДОВ

Роль липидов в обеспечении процессов жизнедеятельности клетки и организма очень многообразна. Известна важная роль липидов в биоэнергетике клетки — окисление их сопровождается синтезом макроэргических соединений, благодаря которым клетка может выполнять все виды работ.

С точки зрения мембранологин, одной из главных функций мембран является компартментализация клетки. Учитывая то, что биологические мембраны представляют собой бимолекулярный слой липидов, последним принадлежит одна из главных функций мембран: липиды одновременно являются барьером для проникновения веществ и сами участвуют в их трансмембранном движении. Обеспечивая избирательный транспорт веществ, липиды участвуют в регуляции метаболизма клетки, в процессах передачи информации и хранения энергии, выступают в роли матрицы, обеспечивающей соответствующую конформацию мембранных белков и их микроокружение.

Упоминалось уже (см. 2.4), что многие из этих функций липидов исследуются на моделях мембран — монослоях, плоских, везикулярных, бимолекулярных и других мембранах.

Для получения таких моделей часто используются индивидуальные липиды. Однако многие задачи в исследованиях мембран целесообразно изучать на моделях из липидов, выделенных из определенной ткани организма. Сущность метода заключается в ступенчатой экстракции липидов из мозговой ткани смесью растворителей с увеличивающейся полярностью. Метод незначительно отличается от предложенного Мюллером и сотрудниками, в свою очередь модифицировавших методику Фолча.

Оборудование: гомогенизатор с тефлоновым пестиком, центрифуга типа ЦЛС или ЦБР, спектрофотометр, водоструйный насос, вакуумный роторный испаритель, аналитические весы, лабораторная посуда (колбы, цилиндры, пипетки), набор для препарирования ткан

страница 95
< 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
(19.10.2019)