химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

вместе с тем моделирующих их важные свойства. Изучение искусственных мембран в этом смысле очень перспективно.

Третья проблема — физическая сущность возбудимости мембран. Перемещение ионов сквозь мембрану определяет биоэлектрические явления — возникновение биопотенциалов, генерацию и распространение нервного импульса. Экспериментальные и теоретические исследования возбудимых мембран — одна из важнейших областей современной биофизики. Возбудимость мембраны также удается моделировать на искусственных липидных мембранах.

Четвертая проблема — биоэнергетика мембран. С одной стороны, сюда относится конверсия энергии АТФ в работу, производимую при активном транспорте и генерации биопотенциалов, с другой, — образование АТФ в процессах окислительного фосфорилирования, происходящего, в частности, в биоэнергетических мембранах митохондрий. Биоэнергетические процессы катализируются ферментной системой, локализованной в мембране. Как детальный механизм действия этой системы, так и характер и физический смысл ее локализации представляют первостепенный интерес.

С мембранными биоэнергетическими процессами связана механохимия, в частности, мышечное сокращение. Инициация мышечного сокращения происходит посредством мембранных процессов, мембраны играют важную роль в механической структуре мышцы и других сократительных систем.

Основные фотобиологические процессы — фотосинтез и фоторецепция— разыгрываются в мембранах. Тилакоидные мембраны хлоропластов, мембраны фоторецепторных клеток имеют специфическое строение и функции, еще далеко не познанные.

В последующих главах книги рассматриваются все упомянутые явления.

В заключение этого параграфа приведем таблицу, в которой представлены важнейшие события в биологических мембранах разного типа [5]. В табл. 3.1 указаны явления, связанные со световыми квантами (hv), изменения электрического потенциала (Дф), возникновение электрического (ионного) тока (i), транспорт электронов (е), синтез АТФ (+) и ее гидролиз (—).

Перечисление функций мембран и соответствующих проблем биофизики никак не исчерпывают содержания физики мембран. Оно будет раскрываться только в ходе дальнейших исследований. Научная значимость физики мембран будет ра

сти по мере проникновения в сущность биологических явлений. Мембранная физика должна сыграть важнейшую роль в понимании дифференциации клеток и морфогенеза.

В качестве введения в цитологию и физиологию мембран укажем книгу Поликара [6].

§ 3.2. ТЕРМОДИНАМИКА ПАССИВНОГО МЕМБРАННОГО ТРАНСПОРТА

'?м\

Феноменологическое рассмотрение мембранного транспорта,

основанное на термодинамике необратимых процессов, не касается молекулярной структуры мембраны и молекулярных механизмов транспорта. Термодинамика не столько объясняет физические явления, сколько организует наши знания, устанавливая связь между реальными физическими

явлениями и их зависимость от параметров рассматриваемой системы. В данном

случае термодинамика выявляет зависиMocTb__Tj3aittnj^Tj^x усредненх=0 х=Лх

Рис. 3.1. К термодинамическому рассмотрению мембраны

ных характеристик растворов и мембраны [4;?г8].—Пассивный мембранный транспорт вещества определяется селективной лрони-цаемостью мембраны. Рассмотрим простей-шукГ "модель"—тоТЬтгенную мембрану, соприкасающуюся с двумя растворами (рис. 3.1). Потоки пересекают границы мембраны. Функцию дис сипации внутри элемента dx мембраны можно записать в виде

То = Z *i grad (— М,

(3.1)

где Ji — векторный поток 1-го вещества, \ц — его химический потенциал. Проинтегрировав это выражение по толщине мембраны, имеем

д*

= 5 °Т dx = Z Ji (0) ~~ ^ (Л*)] , (3.2)

где (mJ- разность химических потенциалов на левой и правой границах, разделяющих мембрану и растворы. Естественно предположить, что значения р на поверхности мембраны те же, что и в примыкающих растворах; напротив, d\i/dx испытывает разрыв непрерывности. Поток вещества через границу пропорционален этой производной

где индексы I и II относятся к раствору и к мембране.

Через мембрану идут потоки растворенных веществ и растворителя. Задача неравновесной термодинамики состоит в исследовании сопряжения этих потоков, для которых мембрана обладает различной проницаемостью.

В простейшем случае одного растворенного вещества

Чг-=/вД|1в + /шД|1ш. (3.3)

Индекс 5 относится к растворенному веществу, w — к растворителю (вода). Если скорости движения растворенного вещества и растворителя в точке х равны vs и vw, а их концентрации равны Са И CWi ТО

Js = csvs = hSi Jw = cwvw = hw. (3.4)

Химический потенциал растворителя можно представить в виде

в Л + PVW +

где р — давление, Vw — парциальный молярный объем растворителя, \icw и —зависящий и не зависящий от концентрации вклады в (1. Следовательно,

An.-nt(0)-ni(A-) =

= Vw [р (0) - р (Ах)] + К (0) - ч% (Ах) = УшАр + Дц«.

Как показывает теория осмотических явлений,

*К = - Ая/сю == - Vw Ля, где Дя— разность осмотических давлений. Следовательно,

A\iw = Vw{Ap — Дя) (3.5)

и аналогично

Ли* = V, Д? + Аи?- (3.6)<

страница 37
< 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
Купить коттедж в Новинках с отделкой
хирургия пресня
спектакль иисус христос - суперзвезда
бутсы для мини футбола купить

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
(15.12.2017)