химический каталог




БИОЭЛЕКТРОХИМИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

БИОЭЛЕКТРОХИМИЯ, изучает электрохимический закономерности, лежащие в основе биологическое процессов (в частности, передачи информации по нервным волокнам, преобразования энергии, фотосинтеза, рецепции, взаимодействие и слияния клеток), а также воздействие внешний электрич. полей на биологическое системы. Общая стадия всех упомянутых процессов - разделение зарядов (электронов или ионов), реализующееся в ходе окислит.-восстановит. реакции или при транспорте ионов через мембраны. Это приводит к возникновению мембранного потенциала и градиентов концентрации ионов между внутр. частью клетки и окружающей средой. Свободная энергия, накопленная в виде мембранного потенциала или концентрационных градиентов, обеспечивает генерацию и передачу нервных импульсов, синтез АТФ, некоторые виды механические движения и т.п.

Термодинамика и кинетика окислит.-восстановит. реакций, в которых участвуют биологически активные соединения, изучаются вольтамперометрич. методами с использованием капающего (обычно ртутного) или стационарного электрода. Эти методы позволяют определить число электронов, вовлеченных в реакцию при каждом значении потенциала, а также обнаружить неустойчивые промежуточные соединения, в т.ч. короткоживущие радикалы, которые не удается зарегистрировать методом ЭПР. Электрохимический методы имеют широкую область применения и позволяют изучать тонкости механизма реакций. Они пригодны для проведения уникальных синтезов и решения сложных аналит. задач, т. к. чувствительность импульсной полярографии позволяет, например, обнаружить 10-8 М электрохимически активного вещества. Возможность применения электрохимический методов для решения упомянутых проблем основана на сходстве электрохимический и биологическое окислит.-восстановит. реакций: оба типа являются гетерогенными (первые осуществляются на повети электрода, вторые - на границе фермент - раствор), идут в одном интервале рН и в растворах той же ионной силы, протекают в неводных средах и в одинаковом интервале температур, включают стадию ориентации субстрата. Электрохимический методы позволяют получать информацию об окислит.-восстановит. потенциалах, числе электронов, механизме реакций с участием азотсодержащих гетероциклический соединение (пурины, пиримидины, порфирины и т.п.). Емкостные измерения дают важные сведения об адсорбционных свойствах низкомолекулярный и высокомол. биологически активных соединений (нуклеотиды, белки, нуклеиновые кислоты).

В БИОЭЛЕКТРОХИМИЯ мембран применяют следующей модельные системы: плоские липидные бислои, липосомы, монослои на границе раздела фаз вода - воздух, границы раздела несмешивающихся жидкостей (например, вода - октан). Бислои применяют для реконструкции транспортных клеточных систем-ионных каналов возбудимых биомембран активно транспортирующих белков (АТФ-азы, бактериородопсин и др.). Они удобны для изучения ионного транспорта, осуществляемого жирорастворимыми анионами (дипикриламин, тетрафенилборат и т.п.) и мембранно-активными комплексонами (валиномицин, грамицидин и пр.). На липидных би-и монослоях изучают поверхностные свойства мембран, например строение двойного электрического слоя, адсорбцию ионов и ПАВ. Наконец, бислои используют для изучения механические свойств мембран, их устойчивости в электрич. поле и механизмов слияния. Применяемые методы: регистрация токов проводимости и емкостных токов при наложении электрич. напряжения, изменяющегося по определенному закону; измерение поверхностного натяжения или давления (в случае монослоев); регистрация Вольта-потенциала (в случае границ раздела вода - воздух, вода - октан); опгич. и спектральные измерения. Эксперим. и теоретич. исследования ионного транспорта на липидных бислоях в присутствии ионофоров позволили выявить два основные механизма переноса - с помощью подвижных переносчиков (типичный пример - валиномицин) и через каналы (например, грамицидин А). Показано, что транспортные системы возбудимых биологическое мембран действуют как селективные ионные каналы.

Изучение механоэлектрич. явлений, например движения и ориентации клеток во внешний электрич. полях, структурных перестроек мембран при электрич. пробое и электростимулируемом слиянии клеток, заложило основу для медико-биологическое и биотехнол. приложений (создание искусств. носителей лек. препаратов, мембранная диагностика, получение гибридных клеток). Крупное достижение Б. - доказательство справедливости хемиосмотич. гипотезы Митчелла (объясняет механизм преобразования энергии в мембране при синтезе АТФ; см. Биоэнергетика), полученное в опытах по реконструкции мембранных систем в различные модельных системах, в т.ч. в липосомах.

Хотя изучение распространения возбуждений по нервным волокнам и нейронным сетям традиционно относится к электрофизиологии и биофизике, для понимания механизма этих процессов много дали исследования в таких электрохимический системах, как пассивирующиеся электроды и заряженные пористые мембраны.

К прикладной БИОЭЛЕКТРОХИМИЯ относится разработка ионселективных микроэлектродов для внутриклеточного использования, микроэлектродов для внутриклеточных инъекций электрохимически активных веществ, электрохимический биосенсоров (бактериальные и тканевые электроды) и ионселективных электродов, использующих ионофоры. К медико-биологическое приложениям относится изучение внеклеточных электрич. полей и механизмов воздействия внешний полей и токов на физиол. процессы, включая регенерацию тканей.

Термин "Б." получил официальное признание в 1971.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
гироскутер карт
смесительный узел smex 40-1.6
консультация уролога войсковая
актеры билет на вегас

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
(23.07.2017)