Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Янин В.Л. "Новгородские акты XII-XV Хронологический комментарий" (История)

Майринк Г. "Белый доминиканец " (Художественная литература)

Хусаинов А. "Голоса вещей. Альманах том 2" (Художественная литература)

Петров Г.И. "Отлучение Льва Толстого " (Художественная литература)

Хусаинов А. "Голоса вещей. Альманах том 1 " (Художественная литература)
Реклама

Супрамолекулярная химия - Стид Дж.В.

Стид Дж.В., Этвуд Дж.Л. Супрамолекулярная химия — М.: Академкнига, 2007. — 480 c.
ISBN 978-5-94628-305-2
Скачать (прямая ссылка): supramolekulyarnayahimiyat12007.djvu
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 156 >> Следующая


Такое неоднородное распределение катионов щелочных металлов по обе стороны мембраны имеет большое значение, так как создает трансмембранный электрический потенциал, как в батарейке. Эта разность потенциалов используется, среди прочих процессов, при передаче информации в нервных клетках (рис. 2.1).

Реальная степень разделения заряда через клеточную мембрану очень мала (число М+-ионов одинаково с каждой стороны мембраны). В принципе, такая разность потенциалов могла бы установиться при разделении Na+H Cl" через мембрану. Однако на такое разделение противоположных ионов потребовалось бы гораздо боль-

5 - СТИД Дж В
66

2. Супрамолекулярная химия жизни

Схема 2.1. Высвобождение энергии при дефосфорилировании ATP до ADP и дигидрофосфата. Mg2+ — катализатор реакции

ше энергии из-за сильных электростатических взаимодействий между этими ионами. В действительности же результирующий химический потенциал, возникающий из-за различий в свойствах ионов щелочных металлов (Na+ и K+), достаточен для генерации требуемого сигнала.

Таблица 2.1. Содержание Na+ и K+ в некоторых биологических системах

Местонахождение Концентрация, ммоль кг 1
K+ Na+
Внутриклеточная жидкость человека (например, эритроциты) Межклеточная жидкость человека 92 11
(например, плазма крови) 5 152
Нерв (внутри) 300 10
Нерв (снаружи) 22 440
2.1. Катионы щелочных металлов в биохимии

67

Ядро

K+ накапливается, Na+ исключен, NaVK+-ATPaaa

Отток K+, приток Na+, канал, зависящий от потенциала

Ворота

лигандного

канала

Рис. 2.1. Способ передачи нервного импульса. При концентрационных градиентах, порожденных Ыа+/К+-АТРазой, открытие ионного канала вызывает пассивный отток K+ и приток Na+, что приводит к небольшому «всплеску» электрического тока (нервный импульс) и изменению мембранного потенциала. На конце нервной клетки (аксон) электрический сигнал преобразуется в химический за счет триггерного вброса гормона, например ацетилхолина (разд. 2.6). В свою очередь, гормон по триггерному механизму открывает ионный канал с лигандным затвором в аксоне следующего нерва и перезапускает нервный импульс в виде электрического тока, разрешая протекание пассивного потока K+ и Na+ через следующую мембрану

Поддержание неравновесного градиента ионной концентрации — наиважнейшее условие использования ионной диффузии такого типа в качестве средства передачи информации. Из-за того что это состояние относительно нестабильно, требуется энергия для противодействия природной энтропии, которая увеличивает обратный поток к равновесию. Это хорошо иллюстрирует модель ионного насоса. Ионы активно «прокачиваются» через биологическую мембрану навстречу концентрационному градиенту до тех пор, пока не установится стационарное неравновесное состояние. Затем происходит пассивный отток ионов в соответствии с концентрационным градиентом, который регулируется воротами (рис. 2.2).

Тяжелые последствия метаболических расстройств, связанные с нарушением транспорта катионов щелочных металлов, требуют поддержания точных концент-

Рис. 2.2. Модель ионного насоса. Ионы металлов активно перекачиваются Na+/K+-АТРазой (процесс с поглощением энергии) из участков с низкой концентрацией к участкам с высокой концентрацией в направлении против концентрационного градиента до тех пор, пока не установится динамическое неравновесное состояние, в котором активная перекачка уравновешена случайной диффузией. После активации соответствующим гормоном открываются ионные каналы с селективными воротами, позволяя пассивному (а потому и быстрому) потоку ионов возвращаться назад, к равновесию, что приводит к протеканию тока
68

2. Супрамолекулярная химия жизни

рационных градиентов. Например, с одной стороны, избыточное потребление поваренной соли вызывает повышение кровяного давления. С другой стороны, в пожилом организме трудно предотвратить выделение очень нестойкого K+ из-за нарушения проницаемости мембран.

2.1.2 Мембранный транспорт

Итак, как же ионы щелочных металлов переходят из клетки наружу? Клеточная мембрана состоит из гидрофильных (водорастворимых) фосфатных «головок», присоединенных к длинному липидному (жирному) «хвосту», и, таким образом, проявляет свою дифильность (разд. 10.2). В водной среде живого организма гидрофильные «головки» притягиваются к окружающим молекулам (водородная связь, дипольные взаимодействия), тогда как органический «хвост» выталкивается из нее. Это приводит к бислойной организации, при которой органические составляющие спрятаны от растворителя, а гидрофильные части обращены к нему. Поэтому все, что должно пройти сквозь стенку клетки, должно суметь преодолеть этот липофильный (жирорастворимый) участок (рис. 2.3). Катионы натрия и калия не совсем липофильны. Они не могут эффективно диффундировать сквозь стенку клетки, если только нечто не делает их липофильными или не создает для них не-липофильный коридор. Существует два основных возможных механизма такого пассивного катионного переноса вдоль концентрационного градиента: транспорт каким-нибудь липофильным переносчиком или же контролируемый проход через гидрофильный канал в мембране (рис. 2.4).
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 156 >> Следующая