химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

м, ядро, митохондрии, лизосомы. В результате инвагинации клеточной мембраны образуется эндоплазматическая сеть, инвагинация мембраны митохондрии создает внутренние кристы (см. гл. 6) [2]. Как указывает Робертсон, клетку можно считать трехфазной системой, состоящей из нуклео-цитоплазматического мат-рикса, мембранной фазы и внешней фазы [3]. Матрикс ядра сообщается с «неструктурированной» цитоплазмой через ядерную мембрану. Мембранная фаза непрерывно проходит от ядерной мембраны к внешней через эндоплазматическую сеть, внешняя фаза вносится внутрь клетки в результате инвагинации мембраны.

Мембраны не являются пассивными полупроницаемыми оболочками, но принимают прямое и очень важное участие во всех функциях клетки. Наряду с пассивным транспортом существует активный транспорт вещества, идущий в направлении, противоположном градиенту химического или электрохимического потенциала. В мембранах локализованы основные биоэнергетические процессы, протекающие в тесной связи с мембранным транспортом. АТФ, необходимая- для биосинтетических и биоэнергетических процессов, синтезируется в специализированных мембранах митохондрий, в тилакоидных мембранах фотосинтетических клеток. Ряд важнейших ферментных систем клеток непосредственно связан с мембранами. Есть основания думать о цитологической связи между рибосомами, на которых синтезируется белок, и эндоплазматическим ретикулумом. Репликация ДНК и хромосом, по-видимому, происходит с участием мембран (см. стр. 43).

К важнейшим энергетическим процессам относятся биоэлектрические процессы, генерация биопотенциалов. Распространение нервного импульса есть мембранный процесс. С этим тесно связана рецепция любых внешних сигналов — механических (слух и осязание), молекулярных (обоняние и вкусовая рецепция), фоторецепция (зрение). Биорецепторы — мембранные системы.

Образование мембран и их взаимодействие являются важнейшими процессами в дифференциации клеток и в морфогенезе.

Из сказанного следует, что биофизика клетки есть прежде всего физика мембран. Изучение мембран — одна из центральных проблем биофизики. Раскрытие структуры и функциональности мембран позволит решить комплекс основных задач биофизики, относящихся к поведению клеток и организма как открытых систем (транспорт вещества), к биоэнергетике, регу§ 3.1. МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ

99

ляции биосинтетических и структурообразующих процессов, к действию ферментных систем, к механохимии. Мембранная физика и биология имеют фундаментальное значение и для теоретической науки, и для ее приложений в медицине и фармакологии.

Основные вещества, из которых строятся мембраны, — ли-пиды и белки. Структура мембраны сложна, мембрана подвижна, между молекулами, ее образующими, имеется тесная связь и взаимопроникновение. Мембрана существенно отличается от окружающего ее водного раствора, в частности, ее внутренние гидрофобные слои характеризуются малым значением диэлектрической проницаемости. На пути молекул и ионов, поступающих в мембрану из водной среды, находится сложный энергетический профиль, движение ионов в мембране требует преодоления высоких активационных барьеров, ибо эти ионы не растворяются в липидной фазе. Так как коэффициенты распределения катионов и анионов различны, на границах мембраны и раствора электролита возникает электрический двойной слой. Строение мембран рассмотрено в § 3.7.

Сформулируем основные проблемы физики мембран на современной стадии ее развития.

Первая проблема — молекулярное строение мембран. Необходимо установить, каким образом расположены в двух измерениях и в толще мембраны образующие ее вещества. Важнейшие методы, применяемые для этой цели, — электронная микроскопия и рентгенография, однако и другие физические методы, имеющие более косвенный характер, дают здесь ценную информацию. Несмотря на огромное число работ, эту проблему нельзя считать решенной.

Вторая проблема — роль мембраны как системы, обеспечивающей транспорт вещества в клетку и из клетки. Необходимо построить феноменологическую теорию этих явлений, которая, очевидно, должна основываться на физической кинетике, на термодинамике неравновесных процессов. В этой области достигнуты крупные успехи в результате работ Качальского и его сотрудников [4]. Но физическое понимание работы мембран в рамках феноменологической теории совершенно недостаточно. Основная задача состоит в раскрытии молекулярной природы пассивного и активного транспорта и функциональности строения мембраны, определяющей транспорт. Иными словами, проблема сводится к установлению связи структуры и функции. Специфичность этой стандартной постановки вопроса применительно к мембранам состоит в том, что речь идет о весьма сложной динамической структуре и не менее своеобразных и сложных функциях. Подходы к этим задачам, еще далеким от своего решения, основаны на физических и химических методах,

на теоретическом и экспериментальном моделировании. Разработаны способы получения искусственных липидных мембран, имеющих гораздо более простое строение, чем мембраны биологические, и

страница 36
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Скачать книгу "Общая биофизика" (4.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
вратарская экипировка
Рекомендуем компанию Ренесанс - сборка модульной лестницы с поворотной площадкой - всегда надежно, оперативно и качественно!
ремонт крыла мерседес без покраски
номерные таблички в иваново

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.09.2017)