Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Институт Продления Жизни - Теория Линга


Словарь терминов теории ассоциации-индукции Линга и смежных понятий


 

(NO-NO-NO)n система: формула для обозначения трехмерной системы фиксированных зарядов (геля, коацервата, дисперсионной фазы), образованной на основе линейного полимера одного типа, представляющего собой цепь с закономерно чередующимися отрицательно заряженными группами (N) и незаряженными, нейтральными, группами (О), расположенными друг от друга на расстоянии, оптимальном для связывания адсорбата определенного заряда и геометрической конфигурации, то есть комплементарной адсорбату; n обозначает среднее количество цепей полимера, объединенных общей водной оболочкой, идущих параллельно друг другу и сгруппированных вокруг общей оси симметрии. Пример линейного полимера этого типа: поливинилметиловый эфир.


(NР-NP-NP)n система: формула для обозначения трехмерной системы фиксированных зарядов (геля, коацервата, дисперсионной фазы), образованной на основе линейного полимера одного типа, представляющего собой цепь с закономерно чередующимися отрицательно заряженными группами (N) и положительно заряженными группами (P), расположенными друг от друга на расстоянии, оптимальном для связывания адсорбата определенного заряда и геометрической конфигурации, то есть комплементарной адсорбату; n обозначает среднее количество цепей полимера, объединенных общей водной оболочкой, идущих параллельно друг другу и сгруппированных вокруг общей оси симметрии.


CO-группа: в этой книге обычно обозначает карбонильную группу (C=O), входящую в состав пептидной связи: (-COCHRNH-)n.


D-эффект: см. F-эффект.


f-, f+: фиксированный анион и фиксированный катион соответственно.


F-эффект: комбинация из D-эффекта и I-эффекта. Первый — электростатический эффект взаимодействия зарядов в пространстве, а второй — электростатический эффект, передаваемый через электроны в молекуле — опосредованный промежуточными атомами. Также иногда называемый прямым F-эффектом.


I-эффект: см. F-эффект.


K00i→j: см. Внутренняя константа равновесия, также называемую константой сопряженного адсорбционного обмена адсорбата i на j.


K00Na→K: константа сопряженного адсорбционного обмена Na+ на K+, см. Внутренняя константа равновесия.


NP-NP система: линейная система (например, макромолекула) с закономерно чередующимися отрицательными (N) и положительными (P) зарядами.


NP-NP-NP система: двухмерный полимерный матрикс (плоскость), состоящий из параллельно расположенных линейных макромолекул, каждая из которых несет чередующуюся последовательность положительных (Р) и отрицательных (N) фиксированных зарядов. На плоскости заряды чередуются в шахматном порядке. В пакете из плоскостей заряд Р одной плоскости соседствует с зарядом N другой плоскости (плоскости комплементарны друг другу). Расстояние между зарядами определяет характер взаимодействия макромолекулы с другими соединениями, как низко-, так и высокомолекулярными, то есть преимуществом в сорбционном процессе обладает адсорбат, комплементарный адсорбенту.


N-центр: отрицательно заряженный центр или отрицательный полюс диполя в составе макромолекулы.


O-центр: нейтральная (незаряженная) группа в составе макромолекулы.


α-аминогруппа: аминогруппа, связанная с α-атомом углерода, то есть с атомом углерода, следующим за карбоксильной группой. Например, в α-положении находится аминогруппа в молекуле аминокислоты глицина (NH2CH2COOH).


α-спиральная структура: правильная спираль, возникающая в результате образования водородных связей между карбонильными и аминогруппами аминокислотных остатков (каждым первым и третьим). Является элементом вторичной структуры белка.


β- и γ-карбоксильные группы: аспарагиновая и глютаминовая кислоты (дикарбоновые аминокислоты), входя в состав полипептида (белка), привносят с собой отрицательно заряженные группы: β-карбоксильные — аспарагиновой кислоты, и γ-карбоксильные — глютаминовой кислоты.


β-складчатая структура (лист): лентовидная гармошкообразная конформация из двух параллельных фрагментов полипептидной цепи одной молекулы белка называется β-складчатым листом. Пептидные группы (—CO-NH—) обеих цепей располагаются попарно в общей для них плоскости так, что удерживают друг друга благодаря водородным связям, возникающим между элементами пептидной группы N—H и O=C. Две соседние плоскости (в каждой из которых имеется по две пептидных группы — по одной от каждой из цепей) находятся под углом друг к другу подобно складкам гармошки. Если параллельные цепи ориентированы в противоположных направлениях (—CO-NH— … —HN-OC—), структура называется антипараллельным складчатым листом (βα), а если взаимодействующие цепи ориентированы в одном направлении (—CO-NH— … —CO-NH—), структура называется параллельным складчатым листом (βn). В складчатых структурах α-С-атомы располагаются на перегибах, а боковые цепи при них расположены почти перпендикулярно плоскости листа, и направлены то вверх, то вниз от плоскости в ряду от одного α-С-атома углерода к другому. Энергетически более стабильной является антипараллельная складчатая структура. Она присуща фибриллярным белкам групп кератина и миозина, а также белку шелка — фиброину. β-складчатые листы (ленты) могут сшиваться своими краями (теми же водородными связями) с образованием более широких листов, в которые могут включаться цепи двух и более белковых молекул.


-γ/2 (энергия смежного взаимодействия): энергия взаимодействия соседних центров между собой при кооперативной адсорбции, равная приросту энергии связывания при образовании каждой новой пары взаимодействующих центров связывания альтернативных адсорбатов i-j в кооперативном ансамбле бесконечно длинной цепи таких центров (см. раздел 14.3, п. 2 и раздел 4 приложения).


ε-аминогруппа: аминогруппа (-NH2) в боковом радикале молекулы лизина (или остатка лизина в полипептиде), присоединенная к 5-му (ε) атому углерода, считая от карбоксильной группы.


Абсорбированная вода: вода, впитанная гидрофильными коллоидами. Примером могут служить сухие семена растений, впитывающие воду перед прорастанием. Белки обладают большой поглощающей способностью; крахмал и целлюлоза — в меньшей степени. Поглощаемая вода увеличивает объем поглощающего ее материала; при набухании давление может быть очень значительным.


Абсорбировать: поглощать атомы и молекулы одного вещества другим.


Автокооперативная адсорбция: адсорбция, при которой связывание адсорбата одним центром адсорбции усиливает сродство не менее двух соседних центров к этому адсорбату. Иными словами, с каждым актом адсорбции сродство адсорбента к данному адсорбату стремительно нарастает, то есть -γ/2 >> 0.


Автокооперативность: способность системы к кооперативному переходу с эффектом ускорения изменений благодаря взаимному положительному (стимулирующему) взаимодействию ее элементов.


Автокооперативный фазовый переход: кооперативный фазовый переход, происходящий по закону «все или ничего» благодаря сильному положительному взаимодействию соседних частиц в системе, делающему время жизни промежуточных состояний чрезвычайно коротким.


Адсорбат: адсорбированное вещество (в отличие от адсорбтива — поглощаемого вещества, еще находящегося в объеме фазы).


Адсорбироваться: связываться с поверхностью твердого тела, или с центром адсорбции — специфическим участком твердого тела либо макромолекулы.


Адсорбционно-десорбционная диффузия: движение иона или молекулы в систему, несущую фиксированные заряды/центры связывания, или из нее; пример: поверхность мышечной клетки. Адсорбционно-десорбционный тип входа или выхода означает, что ион или молекула проходят через клеточную поверхность в результате последовательной цепи взаимодействий с фиксированными центрами адсорбции. Такой же тип диффузии имеет место и в теле клетки.


Адсорбционное окрашивание: метод визуализации анионных групп в ультратонких срезах, используемых в электронной микроскопии. Эти группы становятся «видимыми» в результате связывания с ними электронно-плотных ионов Cs+; обработка ионами Cs+ проводится в присутствии в растворе Li+. Метод предложен Людвигом Эдельманом в 1991 г. [282].


Адсорбция: процесс концентрирования вещества из объема фаз на границе их раздела. Подробности и историю изучения см. в работе [107] (р. 37, п. 5). См. также Локализованная адсорбция.


Аминокислоты: органические (карбоновые) кислоты, содержащие, как правило, одну или две аминогруппы (—NH2). В зависимости от положения аминогруппы в углеродной цепи по отношению к карбоксилу различают α-, β-, γ- и т. д. аминокислоты. В природе широко распространены а-аминокислоты, имеющие (кроме глицина) один или два асимметрических атома углерода и, в основном, L-конфигурацию. В построении молекул белка участвуют обычно около 20 аминокислот (пролин — α-иминокислота). Специфическая последовательность чередования аминокислот в пептидных цепях, определяемая генетическим кодом, определяет первичную структуру белка.


Аминокислоты, способные нести отрицательный заряд: тирозин и цистеин имеют боковые группы, которые могут нести отрицательный заряд — фенольная и тиольная группа соответственно.


Аминокислоты, способные нести положительный заряд: лизин, аргинин, и гистидин (так называемые основные аминокислоты). Их боковые группы способны принимать протон: ε-аминогруппа лизина, гуанидиновая группировка аргинина и имидазольное кольцо гистидина.


Ацетилцеллюлозная мембрана: тонкая насыщенная водой прозрачная мембрана, производимая из ацетилцеллюлозы. Перед использованием мембрану подвергают действию температуры 90 °С в течение получаса для «активации», что делает ее проницаемость для растворенных веществ более селективной.


Белки (белок): сложные высокомолекулярные природные органические полимерные вещества, построенные из аминокислот, соединённых пептидными связями. Последовательность аминокислот в белке определена соответствующим геном.


Белок-аккумулятор: гипотетический белок — ключевое звено в механизме активного эпителиального транспорта согласно теории ассоциации-индукции. Внутриклеточный белок бифациальных эпителиальных клеток, циклически «впитывающий» (связывающий) транспортируемые ионы или другие растворенные вещества с последующей их транслокацией и высвобождением.


Белок-переключатель: гипотетический белок (в рамках теории ассоциации-индукции), способный запускать или прекращать какой-либо физиологический процесс.


Величина c: один из количественных параметров, используемый в теории ассоциации-индукции (описание см. в тексте). Этот показатель характеризует электронную плотность однозарядного атома кислорода в кислородсодержащей кислотной группе. Отражает вариабельность электронной плотности, определяющей константу диссоциаций кислот (pK). Слабые кислоты (с высоким pK) имеют более высокое значение с, сильные кислоты (с низким pK) — более низкую величину с.


Величина с': эквивалент величины с, применяемый к катионным группам. Высокое значение с' соответствует большой плотности электронов на положительном заряде, низкое — малой.


Величины с аналог: аналог величины с, характеризующий электронную плотность на атоме кислорода в пептидной группе белка.


Величины с' аналог: аналог величины с', характеризующий электронную плотность на положительно заряженной иминогруппе пептидной связи белка.


Внутренняя константа равновесия (K00i→j): в равновесной системе, содержащей два конкурирующих адсорбата i и j, константа равновесия обмена i на j для центра связывания, соседствующим с одной стороны с сайтом связывания, удерживающим вещество i, а с другой стороны с сайтом, связанным с j. При этом замена i на j на среднем сайте связывания (между двумя указанными) не должна влиять на общее количество адсорбированных пар ij в системе.


Водородная связь: слабая нековалентная связь, образующаяся между электроотрицательным атомом молекулы (например, атомом кислорода) и электроположительным ядром водорода (протоном), который, в свою очередь, ковалентно связан с другим электроотрицательным атомом той же или соседней молекулы. Таким образом, водородная связь выглядит как связь между двумя электроотрицательными группами благодаря посреднической роли атома водорода, расположенного между ними.


Восемь взаимодействий: восемь видов взаимодействия, учтенных при вычислении данных, подобных показанным на рис. 42, а именно: 1) заряд-заряд: 2) заряд-постоянный диполь; 3) заряд-индуцированный диполь; 4) постоянный диполь-постоянный диполь; 5) постоянный диполь-индуцированный диполь; 6) индуцированный диполь-индуцированный диполь; 7) дисперсионные (лондоновские) силы; 8) силы отталкивания Борна.


Вращательная энтропия: энтропия вещества, связанная с вращательными движениями его молекул. Минимальных значений вращательная энтропия атома или молекулы достигает в кристаллической решетке или при температуре, близкой к абсолютному нулю.


Время диэлектрической переориентации Дебая (Debye) (время диэлектрической релаксации Дебая), τD: постоянная скорости падения макроскопической поляризации при внезапном удалении внешнего поля.


Время полуобмена: время, необходимое для обмена половины ионов или молекул одной фазы на аналогичные ионы и молекулы смежной фазы. Например, время полуобмена ионов натрия клетки на ионы натрия среды. Обычно определяется с помощью меченых атомов или молекул, которые вносятся в среду в относительно небольшом количестве. Принимается, что радиоактивный изотоп натрия распределяется точно так же, как и нерадиоактивный. То же относится и к молекулам, меченным радиоактивными атомами, включенными в их состав. Термин применим и к процессам обмена подвижных атомов, входящих в состав белков и других макромолекул. Например, ионы водорода способны обмениваться на ионы дейтерия, его тяжелого изотопа.


Всё или ничего: так говорят о явлении, которое либо происходит в полном объеме, либо не происходит вовсе, то есть явление развивается быстро, так как время жизни промежуточных состояний очень мало.


Вспомогательный кардинальный адсорбат: кардинальный адсорбат, выполняющий роль модификатора состояния клетки. Как правило, действует совместно с основным кардинальным адсорбатом (АТФ), играющим ключевую роль в поддержании живого состояния клетки.


Вторичная структура белка: совокупность участков полипептидной молекулы, характеризующихся регулярной структурой, обусловленной водородными связями между группами C=O и H—N, принадлежащими пептидным группам разных аминокислот. К вторичным структурам относятся α-спирали, β-складчатые листы, трёхчленная спиральная структура — особенная структура, образующаяся в результате сплетения трёх полипептидных цепей (пример: коллаген).


Высокоэнергетическое, низкоэнтропийное состояние: согласно теории ассоциации-индукции, клетка или протоплазма в состоянии покоя характеризуется высоким содержанием (запасом) свободной энергии и низкой энтропией. При переходе клетки в активное состояние, энтропия системы возрастает, энергия высвобождается и расходуется на совершение различных видов биологической работы.


Гель: 1) в коллоидной химии гели — дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, в которых частицы дисперсной фазы образуют пространственную структурную сетку. Представляют собой твердообразные («студенистые») тела, способные сохранять форму, обладающие упругостью и пластичностью. Типичные гели имеют коагуляционную структуру, то есть частицы дисперсной фазы соединены в местах контакта силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через тонкую прослойку дисперсионной среды. Для них характерна тиксотропия, то есть способность в изотермических условиях самопроизвольно восстанавливать свою структуру после механического разрушения. Такие гели образуются, например, при коагуляции золей (коагели), понижении температуры или концентрировании мицеллярных растворов мыл, выделении новой дисперсной фазы из пересыщенных растворов (лиогели). Гели могут возникать в виде рыхлых осадков либо образуют структурную сетку во всем объеме первоначально жидкой системы без нарушения ее макрооднородности. Гели с водной дисперсионной средой называются гидрогелями, с углеводородной — органогелями.


Генеральный кардинальный адсорбат (ГКА): кардинальный адсорбат (например, АТФ), способный вносить ключевые изменения в свойства сорбентов, с которыми он взаимодействует (таким сорбентом в теории Линга являются белки). К этим изменениям следует отнести, прежде всего, глубокие конформационные изменения в молекуле-сорбенте, вызванные перераспределением в ней электронной плотности, приводящим к исключительно важным изменениям свойств различных функциональных групп белка, включая фиксированные заряды.


Гетерокооперативное взаимодействие: кооперативное взаимодействие центров связывания, в результате которого связывание адсорбата i одним центром связывания усиливает связывание адсорбата j соседним центром адсорбции (интенсивность такого рода взаимодействий характеризует параметр -γ/2). Понятие гетерокооперативного взаимодействия родилось в контексте теории АИ и напоминает антиферромагнитное кооперативное взаимодействие, известное в физике.


Гидратированный K+, гидратированный Na+: см. Гидратированный ион.


Гидратированный ион: гидратация — взаимодействие веществ с водой, при котором молекулы воды не разрушаются. Взаимодействие воды с ионами обусловлено дипольным характером молекулы воды. Первичной гидратацией называют взаимодействие ионов только с соседними молекулами воды, вторичной — со всей остальной ее массой. В водном растворе такие ионы, как K+ и Na+, гидратированы, то есть окружены гидратной оболочкой, причем размер гидратной оболочки у Na+ больше, так как радиус этого иона меньше радиуса иона K+ следовательно, сила электростатического взаимодействия Na+ с водой больше, и он притягивает большее количество молекул воды.


Гидратная вода: вода, молекулы которой находятся в относительно стабильной связи с ионами, неэлектролитами, макромолекулами (в т. ч. белками) и т. д. (см. Гидратированный ион).


Гиперболическая кривая: в качестве примера гиперболической функции обычно приводят график зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата. При низких концентрациях субстрата скорость реакции нарастает быстро, а при больших прирост замедляется таким образом, что кривая приобретает вид равносторонней гиперболы, поэтому такие зависимости называются гиперболическими. Подобный вид имеют многие другие кривые: к примеру, кривая связывания кислорода миоглобином (см. кривую слева во врезке к рис. 55). Однако часто пренебрегают тем, что экспериментальная кривая лишь приближается к гиперболе, а не совпадает с ней. Свойство гиперболы таково, что с ростом аргумента (x) функция (y) растет до бесконечности, стремясь к пределу, называемому асимптотой. Реальные процессы в клетке таким свойством не обладают (уравнение ферментативной кинетики Генри-Михаэлиса-Ментен, изотерма адсорбции Ленгмюра), их течение имеет предел. Поэтому слово «гиперболический» лучше употреблять в кавычках.


Глобулярные белки: белки, полипептидные цепи которых свернуты в компактные сферические или эллипсоидные структуры (глобулы). Важнейшие представители глобулярных белков: альбумины, глобулины, протамины, гистоны, проламины, глутелины. Многие глобулярные белки выполняют динамические функции. Так, к глобулярным белкам относятся почти все известные ферменты, антитела, некоторые гормоны и многие транспортные белки. Большинство полярных боковых групп аминокислотных остатков полипептидных цепей таких белков находится на поверхности глобул в гидратированном состоянии, а гидрофобные группы скрыты внутри глобул.


Градиент концентрации: градиент означает изменение, переход; градиент концентрации — нарастание или падение концентрации растворенного вещества, вызванное различными причинами: например, механическим препятствием, действием электромагнитных, гравитационных полей или различием в растворяющей способности граничащих фаз, например, октанол/вода.


Гуанидиновая группа: NH2C=NH-(NH) — по своим размерам и форме похожа на гидратированные ионы натрия и потому сходна с ними по биологическим эффектам. Из аминокислот, входящих в состав белков, гуанидиновую группу содержит аргинин.


Гуммиарабик: наиболее важный представитель класса природных полисахаридов. Находит широкое применение в медицинской, косметической, пищевой и фармацевтической промышленности благодаря комплексу таких свойств, как биологическая активность, биодеградируемость, биосовместимость, комплексообразующая и сорбционная способности.


Денатурированный белок: первое определение денатурации было предложено Хсеном Ву (H. Wu) в 1931 г. и звучало так: «Денатурация — это такое изменение молекул нативного белка, в результате которого он теряет растворимость в средах, в которых растворялся в нативном состоянии» [107, р. 37, п 4]. С тех пор значение терминов «нативный белок» и «денатурированный белок» изменилось. Так, слово «нативный» часто используется для обозначения структуры белка, находящегося в кристаллической форме (в случае глобулярных белков это — свернутая глобула). В этом контексте денатурация означает смену свернутой конформации на полностью развернутую. Однако имеются веские основания полагать, что большинство белков в своем естественном окружении внутри клетки существуют не в свернутом, а в полностью развернутом виде (раздел 16.6, п. 1.3). В результате термин «денатурация» не только потерял свой изначальный смысл, но приобрел в контексте этой книги противоположное новое значение: денатурация — не развертывание, а свертывание белковой молекулы.


Диффузионное давление: полезное выражение, восходящее к понятию «плотность диффузионного потока» — чем ближе к источнику диффундирующего вещества, тем выше диффузионное давление потока на воображаемое препятствие (например, на мембрану).


Диффузионное равновесие: диффундирующее вещество достигает диффузионного равновесия, когда количество вещества, поступающего в любую область диффузионного пространства в единицу времени, становится равным количеству вещества, покидающего эту область, то есть входные и выходные потоки уравновешиваются.


Диффузия, ограниченная поверхностью: диффузия из одной фазы (допустим, твердого тела) в другую (допустим, жидкость), самым медленным этапом которой является переход вещества через границу раздела между фазами.


Дуплетная адсорбция-десорбция: один из способов входа иона в клетку либо модельную систему (или выхода из нее), заключающийся в его временном связывании с противоположно заряженным фиксированным ионом (адсорбции), колебаниях вокруг него и дальнейшей десорбции.


Закон макроскопической электронейтральности: закон, гласящий, что у любого объекта макроскопических размеров в любой момент времени общее число положительных зарядов равно общему числу отрицательных зарядов. Даже весьма незначительное нарушение этого баланса зарядов привело бы к возникновению электростатического потенциала. Убедимся в этом на видоизмененном примере, приведенном Гугенгеймом [97, р. 330—331]. Представьте себе живую клетку сферической формы радиусом 0,1 мкм (10-6 м). Удалим из нее небольшое количество K+ — 10-18 моль. В результате, внутри клетки появится избыток отрицательных зарядов, составляющий 10-18 от числа Фарадея, или 0,965 x 105 x 10-18 = 9,65 х 10-14 кулонов. Электрический потенциал ψ заряженной сферы радиуса r в водной среде определяется формулой ψ = Q/εr, где Q — электрический заряд, а ε - диэлектрическая проницаемость воды, равная 78,5 x 1,11 х 10-10 Кл/В·м = 8,72 x 10-9Кл/В·м при 25 °С. Подставив полученные значения, мы получаем ψ = (9,65 х 10-14)/(8,72 х 10-9 х 10-6) = 11 вольт. При этом разность электрических потенциалов, фактически регистрирующаяся в животных клетках, не превышает 0,1 вольт. Если предположить, что в нашей сферической клетке K+ содержится в обычной концентрации 100 ммоль/кг, его количество в нашей клетке должно составить (4/3) π r3 х 10-4 = 4,19 х (10-4)3 х 10-4= 4,19 х 10-16 моль. Удаленное в нашем мысленном эксперименте количество калия (10-18 моль) составляет 10-18/(4,19 х 10-16) = 2,39 х 10-3, или всего лишь 0,239% от общего количества K+ в клетке. Как видим, стремление системы к электронейтральности не позволит нам удалить из клетки даже ничтожное, казалось бы, количество зарядов.


Закон экономии мысли: см. Лезвие Оккама.


Золи: коллоидные системы с жидкой дисперсионной средой. Золи с водной средой называются гидрозолями, с органической средой — органозолями. Частицы дисперсной фазы золя (мицеллы) находятся в броуновском движении. При коагуляции лиофобные золи (то есть такие, для которых характерно слабое взаимодействие частиц со средой) превращаются в гели.


Зона высокой ассоциативной плотности: если взглянуть на кусочек сахара спустя некоторое время после того, как его обнаружат муравьи, то мы обнаружим, что чем ближе к сахару, тем плотнее территория вокруг него «заселена» муравьями. Сходная картина складывается и вокруг фиксированных анионов — чем ближе к аниону, тем плотнее пространство вокруг него заселено противоионами, например, К+. Ближайшую к фиксированному заряду область назовем зоной высокой ассоциативной плотности.


Изомерия: явление, заключающееся в существовании веществ, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и вследствие этого — по физическим и химическим свойствам. Такие вещества называются изомерами.


Изотерма: закон связи между физическими величинами в равновесных процессах адсорбции при постоянной температуре.


Изотерма адсорбции: см. Изотерма адсорбции Ленгмюра.


Изотерма адсорбции Ленгмюра: изотермы адсорбции — кривые зависимости равновесного количества адсорбированного вещества от его давления или концентрации в объемной фазе при постоянной температуре. При адсорбции на твердых поверхностях часто рассматривают полное содержание адсорбированного вещества в поверхностном слое толщиной в одну молекулу (мономолекулярная адсорбция) или несколько (полимолекулярная адсорбция). Мономолекулярная адсорбция на однородных поверхностях из газовой фазы или раствора описывается уравнением Ирвинга Ленгмюра (Irving Langmuir, 1881—1957), предложенным в 1918 г. Для неоднородных поверхностей используют эмпирическое уравнение Фрейндлиха. Оба уравнения учитывают взаимодействие адсорбированных молекул между собой.


Изотерма многослойной адсорбции Брэдли: уравнение, предложенное Р. Брэдли в 1936 году и связывающее адсорбционную емкость мультислоя атомов или молекул газа (с неизменными дипольными моментами — например, водяного пара), сформировавшегося на полярных поверхностях, с изменениями парциального давления пара при постоянной температуре (уравнение А2 в приложении).


Иминогруппа: группа =N—H или =N—R, где R — радикал, не обладающий свойствами кислоты. Иминогруппа входит в состав пролина — единственной иминокислоты.


Индуктивный (индукционный) эффект: вид взаимного влияния атомов в молекуле, заключается в перераспределении электронной плотности в молекуле, при котором плотность электронов (плотность заряда) может измениться у ковалентной связи, на функциональной группе, на активном центре или на каком-либо рассматриваемом атоме. Наиболее сильное и медленно затухающее влияние оказывают заряженные заместители, например NR3+, SO3-, O-. Индуктивное влияние заместителей на константы равновесия или скорости реакций выражается в изменении разностей свободных энергий δΔG продуктов (или переходного состояния) и исходных веществ для замещенного соединения по сравнению со стандартным. Например, при диссоциации кислот RCOOH появляется отрицательный заряд е на атоме кислорода карбоксильной группы (—COO). Он взаимодействует с заместителем, несущим электрический заряд, на расстоянии г с энергией δΔG = е2r-1. При наличии в молекуле полярного заместителя X, δΔG зависит от величины электрического дипольного момента m, связи С—X, расстояния г между точкой локализации диполя связи (обычно в центре тяжести суммарного заряда валентных электронов) и реакционным центром, и угла Θ между направлениями m и r: δΔG = -em cosΘ r-2. Индукционный эффект проявляется также в сдвиге электронов химических связей под действием внутримолекулярного электрического поля. Количественно он выражается величиной индуцированного дипольного момента mi, которая пропорциональна поляризуемости связи σ при напряженности поля E: mi = σE. Индукционный эффект ведет к изменению полярности химических связей. В ряду CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 дипольные моменты соединений равны соответственно (в Кл·м): 6,23 10-30; 4,63 10-30; 3,50 10-36. Увеличение размера легко поляризуемого углеводородного радикала обусловливает возрастание дипольного момента молекулы (в скобках приведены значения m·10-30 в Кл·м): CH3Cl (6,23), C2H5Cl (6,30), изо-C3H7Cl (6,68), трет-C4H9Cl (7,71). В результате индукционного эффекта электронная плотность на реакционном центре или индикаторном атоме может увеличиваться (положительный И. э., +I) или уменьшаться (отрицательный И. э., -I). Индукционный эффект заряженного заместителя определяется знаком заряда, положительно заряженный является акцептором электронов, то есть проявляет -I-эффект; отрицательно заряженный — донор (+I-эффект). Электроотрицательные группы обычно проявляют -I-эффект, а алкильные радикалы, Si—, Ge— и оловосодержащие группы и т. п. — +I-эффект. Однако при малых углах Θ возможен «обратный» индукционный эффект. Важную роль играют взаимодействия зарядов с индуцируемыми ими в углеводородных радикалах диполями. Они стабилизируют заряды любого знака и проявляются главным образом в газофазных реакциях протонирования и кислотной диссоциации. Возникновение дипольного момента молекулы под воздействием электрического поля реагента называется индуктомерным эффектом. В рамках формального подхода индуктивный эффект количественно описывается индуктивными константами заместителей. Индуктивные константы положительны для электроно-акцепторных заместителей, отрицательны для электронодонорных по сравнению со стандартом. При введении дополнительной метиленовой группы между заместителем (X) и реакционным центром индукционный эффект ослабляется приблизительно в 2,5 раза. На этом основаны представления о передаче индукционного эффекта по цепи атомов с равномерным ослаблением на каждом из них, что обозначается обычно стрелками на связях, указывающими направление сдвига электронов: X ← CH2 ← CH2 ← CH3. Индукционный эффект — наиболее универсальный вид внутримолекулярных электронных взаимодействий. Учет его является необходимым при анализе мезомерных, стерических и других эффектов.


Индуктивный индекс Чиан-Тая: на первый взгляд, индуктивный индекс Чиан-Тая ничем не отличается от других постоянных индукции — константы индукции Гаммета (σ) или констант индукции Тафта (σ1), так как тоже отражает относительную энергию индукции отдельных атомов в составе молекулы или функциональных групп. Однако на этом сходство заканчивается. Если параметры Гаммета и Тафта имеют исключительно эмпирическое происхождение (что существенно ограничивает их применение на практике), то Чиан и Тай предложили уравнения, которые позволяют рассчитывать индексы индукции, не прибегая к эксперименту. К примеру, получить опытным путем результаты исследований, сведенных в табл. 4, было бы затруднительно, даже невозможно, если бы не выдающееся достижение Чиан и Тая. Подробности см. в работе [509].


Интровертная модель белка: глобулярный белок, все или почти все карбонильные группы полипептидного остова которого участвуют в образовании водородных связей внутри молекулы (α-спирали, другие элементы вторичной структуры) и/или в межмолекулярных взаимодействиях с другими белками. Как правило, такой белок слабо взаимодействует с водой, так как именно пептидный остов с его способностью образовывать водородные связи является структурой, во многом определяющей сродство воды к белку.


Ионная связь, электровалентная связь: тип химической связи, энергия которой определяется почти исключительно кулоновскими силами притяжения противоположно заряженных ионов. Ионную связь можно рассматривать как предельный случай полярной ковалентной связи, образуемой атомами с сильно различающимися электроотрицательностями, что обуславливает почти полное смещение электронной пары связи в сторону одного из атомов (например, K+Cl-, Na+Сl-). В отличие от ковалентной связи, для ионной связи, вследствие ее электростатической природы, не характерны такие свойства, как направленность в пространстве и насыщаемость. Ненасыщенность ионной связи наиболее ярко проявляется в склонности соединений с этой связью к образованию кристаллических решеток, в узлах которых каждый ион окружен максимально возможным числом ионов противоположного заряда. Наиболее важное химическое отличие соединений с ионной связью от соединений с ковалентными связями — способность к диссоциации на ионы в растворах в полярных растворителях, обусловленная тем, что энергия сольватации ионов молекулами растворителя превышает энергию ионной связи в кристалле.


Ионная сила (I): интегральная характеристика раствора, учитывающая как концентрацию растворенных веществ, так и их заряд. Определяется как полусумма произведений моляльных (или молярных) концентраций всех ионов в растворе на квадрат их заряда. Предложена в 1921 году G. N. Lewis и M. Randall.


Искусственная модель: препарат клетки или ее органелл, или какие-либо структуры, воссозданные из искусственных материалов, неспособные к жизнедеятельности, но обладающие некоторыми свойствами «живых» структур, являющихся предметом изучения. Реальность того или иного свойства живой системы считается доказанной, если его удается получить на модельной системе.


Истинный активный транспорт: активный транспорт через биполярные слои клеток и другие похожие системы как он понимается в теории ассоциации-индукции (см. раздел 15.4).


Карбоксильная группа (карбоксил): —COOH — функциональная одновалентная группировка, входящая в состав карбоновых кислот и определяющая их кислотные свойства (см. также β- и γ-карбоксильные группы).


Карбонильная группа: группа C=O, одна из двух составляющих пептидной связи (CO-NH). Линейная последовательность этих связей образует пептидный остов белков; также встречается в более простых соединениях (альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, амиды).


Карбонильный кислород: атом кислорода, входящий в состав карбонильной группы (C=O).


Кардинальный адсорбат: адсорбат (лиганд), связывающийся с тем или иным белком клетки и оказывающий ключевое влияние на характер метастабильного кооперативного состояния всех групп данного белка, на их функциональную активность.


Клеточная мембрана: согласно мембранной теории, каждая клетка покрыта фосфолипидным бислоем, в который встроены островки частично или полностью пронизывающих его белков, в числе которых и так называемые мембранные насосы. Новую версию этого понятия см. в гл. 13.


Коацерват: в определенных условиях (например, при повышении температуры, добавлении солей, гуммиарабика) растворенный коллоид самопроизвольно или в связи с другими полярными макромолекулами выходит из коллоидной системы с образованием отдельных капель, обогащенных коллоидом, четко отделенных от растворителя, в котором содержание рассматриваемого коллоида снижено. Фаза, обогащенная коллоидом, была названа коацерватом, а сам феномен — коацервацией в 1929 году Бунгенберг-де-Йонгом (H. G. Bugenberg de Jong) и Крюйтом (H. R. Kruyt).


Коацервация: процесс, приводящий к образованию коацервата (см. Коацерват). Заключается в разделении гомогенного водного раствора на две несмешивающиеся фазы.


Колеблющаяся структура: пептидная группа в белках (—CO-NH—) находится в состоянии кето-енольной таутомерии (см. Таутомерия): кето-форма (—CO-NH—) и енольная форма (—COH=N—) с более короткой связью C=N по сравнению с C—N. Равновесие между формами устанавливается таким образом, что в каждый данный момент в кето-форме находится 60% пептидных связей, а в енольной форме — 40%. Таким образом, цепочка пептидных связей белков, остов молекулы, представляет собой колеблющуюся (резонансную) структуру.


Коллоид: термин, предложенный в 1861 году Томасом Грэмом (Thomas Graham) и происходящий от греческого слова, означающего клей или желатин. Был введен для обозначения желатиноподобных веществ, которым присуща медленная диффузия и отсутствие способности к кристаллообразованию (в отличие от кристаллоидов). Теперь термин «коллоиды» — синоним высокодисперсных (микрогетерогенных) систем, то есть дисперсных систем с наиболее развитой поверхностью раздела фаз. В этой связи, «коллоид» стали употреблять как синоним понятию «макромолекула», и потому он утратил самостоятельное значение, однако вновь приобрел его, когда Линг предложил новое определение коллоида (раздел 11.3, п. 2).


Коллоидная химия: традиционное название физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений. Она изучает процессы и явления, обусловленные особенностями высокодисперсного состояния тел.


Комплексионы, Ω: количество равновероятных микросостояний молекулярного ансамбля. Диапазон равновероятных микросостояний определяется числом частиц в системе, их суммарной энергией и числом возможных квантованных энергетических уровней (более доступное описание см. в [98], р. 4-12).


Комплексный коацерват: коацерват, возникновение которого сопряжено с образованием солевых связей между входящими в его состав макромолекулами.


Конгруэнтный анион: анион, который преимущественно адсорбируется фиксированными катионами протоплазмы (см. Протоплазма) и играет вспомогательную роль в связывании других ионов.


Константа адсорбции: физическая адсорбция является обратимым процессом, равновесное состояние которого определяется равными скоростями адсорбции молекул адсорбтива (см. Адсорбат) и их десорбции, количеством и свойствами вакантных центров на поверхности адсорбента. Константа адсорбции характеризует равновесие, указывая на концентрацию адсорбтива в равновесных условиях: чем эта концентрация меньше, тем выше сродство адсорбента к адсорбтиву. Константа адсорбции — величина, обратная концентрации адсорбтива; единица измерения — моль-1. К примеру, константа адсорбции АТФ миозином, одним из основных сократительных белков, составляет 1010-1011 моль-1 (то есть в условиях равновесия лишь ничтожная часть АТФ остается в свободном состоянии).


Константа Гаммета σ: эмпирическая константа, характеризующая относительную способность того или иного радикала, входящего в состав ароматического соединения, оказывать индуктивный эффект на другую функциональную группу той же молекулы, находящуюся на некотором удалении. Существует список таких констант для каждого конкретного случая индуктивного взаимодействия.


Константа индукции Тафта (индуктивные константы Тафта): список эмпирически определенных констант радикалов алифатических соединений, представленный Робертом Тафтом (R. W. Taft) в 1953 году. Индуктивные константы Тафта вычисляют из констант скорости гидролиза сложных эфиров XCOOR, где X — полярный заместитель, R — углеводородный радикал, COO — карбоксилатная группа.


Константа связывания: постоянная, характеризующая интенсивность связывания лиганда с центром связывания. Равна обратной концентрации свободного лиганда, когда в условиях равновесия занята половина всех имеющихся на поверхности сорбента центров связывания. Чем выше константа связывания, тем ниже концентрация лиганда, при которой сорбент способен его связывать, то есть тем выше сродство центров связывания к данному лиганду.


Конформация «клубок»: предельное конформационное состояние белка, наблюдаемое при полном разворачивании белковой глобулы в результате действия денатурирующих факторов. В состоянии клубка отсутствуют внутримолекулярные и межмолекулярные водородные связи, следовательно, клубок не содержит элементов вторичной структуры и не образует агрегатов с другими клубками.


Кооперативная система белок-ион-вода: комплекс молекулы белка с ионами и водой, состояние каждого компонента в котором определяется состоянием остальных элементов по кооперативному механизму.


Кооперативная система: система, свойства которой определяются всей совокупностью входящих в нее элементов (атомов и молекул), взаимодействующих по определенному закону. Система взаимодействий и закон их организации исключает возможность объяснения свойств системы суммой свойств отдельных компонентов.


Кооперативно связанные: элементы системы, взаимодействующие друг с другом таким образом, что активно влияют на свойства друг друга, усиливая или ослабляя взаимодействие между собой.


Кооперативный адсорбционно-десорбционный насос: предложенная Лингом в 1965 году теоретическая модель, согласно которой автокооперативная адсорбция и десорбция, протекающая по закону «все или ничего», играет определяющую роль в активном транспорте ионов и других растворенных веществ через бифациальные клеточные пласты.


Коэффициент вращательной диффузии: вращательная диффузия — вращательное движение атомов, молекул или их фрагментов, обусловленное тепловым движением. Зависит от микровязкости среды и от взаимодействий различных типов с другими атомами и молекулами. Методы измерения и расчетов коэффициента вращательной диффузии см. в работе [166, р. 929].


Коэффициент диффузии: количество вещества (кг), проходящего в единицу времени (с) через участок площадью 1 м2 при градиенте концентрации, равном единице (1 М → 0 М). Коэффициент диффузии является мерой ее скорости, которая, в свою очередь, определяется свойствами среды.


Коэффициент затухания индуктивного эффекта: число (в долях 1, или в %), отражающее затухание индуктивного эффекта, вызываемое отдельным атомом (или функциональной группой) в молекуле.


Коэффициент пропорциональности в уравнении Трошина: коэффициент К в ур. А1 (приложение), предложенный А. С. Трошиным и соответствующий коэффициенту распределения в законе распределения Бертло-Нернста, а также равновесному коэффициенту распределения, или величине q, в теории ассоциации-индукции. См. Величина q.


Коэффициент равновесного распределения веществ между клеткой (моделью) и средой: истинным коэффициентом равновесного распределения (q) называется отношение концентрации вещества, растворенного во внутриклеточной воде (или в воде модельной системы), к его концентрации в окружающей среде после достижения диффузионного равновесия и при условии, что это вещество находится в клетке в свободном состоянии. Если же часть вещества адсорбируется на внутриклеточных структурах, концентрируется в везикулах или в других компартментах, пользуются понятием «кажущийся коэффициент равновесного распределения» (p). Он может быть равен q по величине или превышать его, но не может быть меньше его.


Коэффициент распределения в системе оливковое масло/вода: вещество, помещенное в двухфазную систему растворяется неодинаково в водной и в масляной фазах. Отношение концентрации вещества в верхней фазе (масло), С1 к его концентрации в нижней фазе, С2, называется коэффициентом распределения вещества между фазами: P = C1/C2.


Кристаллоид: введенное в 1861 году Томасом Грэмом (Thomas Graham) собирательное название сахаров, солей и других молекул, для которых характерна быстрая диффузия в водных растворах, а также способность при определенных условиях образовывать кристаллы.


KC-электрод: стеклянный электрод, покрытый окисленным коллодием.


Лезвие Оккама: философский принцип, согласно которому из множества возможных объяснений естественнонаучного явления следует выбирать наиболее простое (не нагромождай сущностей). Так, из нескольких альтернативных теорий следует выбирать наиболее простую. А также: неизвестное следует пытаться объяснить в первую очередь известным.


Лиганд: атом, ион, молекула или ее функциональная группа, взаимодействующая с комплементарным участком определенной структуры, обычно макромолекулы или макромолекулярного комплекса. Например, кислород является лигандом для гемоглобина. Чаще всего такое связывание происходит с образованием так называемой «координационной» донорно-акцепторной связи, где лиганды выступают в роли основания Льюиса, то есть являются донорами электронной пары. При присоединении лигандов химические свойства комплексообразователя и самих лигандов часто претерпевают значительные изменения. Лиганды могут быть и антагонистами и агонистами (или ни тем ни другим).


Линейная конформация: полноразвернутая конформация полимерной цепи, лишенная элементов вторичной структуры. Обычно относится к белкам и другим макромолекулам, способным к разнообразным конформационным состояниям. См. Полноразвернутая конформация.


Линейная модель: цепь пептидных групп белка, комплементарных молекуле воды, является структурной основой линейной модели. См. Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ).


Линейный белок: белок с полностью развернутой конформацией, не содержащий элементов вторичной структуры. Значение такой конформации см. Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ).


Линейный полимер: макромолекула, неспособная принимать никаких конформации, кроме линейной, не содержит элементов вторичной структуры. Значение такой конформации см. Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ).


Локализованная адсорбция: связывание ионов или незаряженных молекул конкретной функциональной группой белка (или какого-либо другого адсорбента) при непосредственном физическом взаимодействии между ними. Идея, предложенная Ирвингом Ленгмюром (Irving Langmuir) в 1916-1918 годах, согласно которой адсорбируемое вещество не просто оседает на однородную поверхность адсорбента. Напротив, поверхность адсорбента обладает структурой, элементы которой отличаются по свойствам. Поэтому адсорбция происходит лишь на особых участках поверхности твердых тел.


Макроэргическая фосфатная связь: представление, согласно которому некоторые фосфорорганические соединения, например, АТФ, содержат в фосфатных связях особенно большое количество энергии, высвобождаемое при их гидролизе (от -12 до -16 ккал/моль), и используемое во всех биохимических процессах, протекающих в живых системах. Однако в 1956 году Подольский (Podolsky) и Моралес (Morales) показали, что энтальпия фосфатной связи в АТФ составляет всего лишь -4,7 ккал/моль, что сводит на нет различие между макроэргическими и обычными фосфатными связями, такими, как в АМФ (см. гл. 12).


Межклеточное пространство: пространство, отделяющее клетки друг от друга. Обычно заполнено тканевой жидкостью, а в эксперименте — раствором Рингера или другими экспериментальными средами.


Межфазный потенциал: устойчивая разность электрических потенциалов между граничащими между собой фазами.


Мембранная теория: теория, объясняющая четыре фундаментальных свойства клетки свойствами плазматической мембраны. К этим фундаментальным свойствам относятся следующие: 1) полупроницаемость клетки (одни вещества легко проникают в клетку, другие труднее, третьи практически в нее не проникают); 2) неравномерное распределение веществ, ионов, например, K+ и Na+, между клеткой и средой: одних больше в клетке, чем в среде, других — наоборот меньше (свойство избирательности); 3) способность клетки генерировать электрические потенциалы (потенциал покоя и действия); и 4) способность клетки поддерживать осмотическое равновесие со средой (осмотические свойства). Принципиальные положения этой теории были заложены в XIX веке.


Метод «нулевой точки»: способ определения количества воды, адсорбированной на белке или полимере при давлении водяного пара, близком к насыщению. Предложен Лингом и Ху в 1987 году [163].


Метод зарядов Борна: способ оценки энергии связывания фиксированного иона со свободным противоионом, предложенный физиком Максом Борном (M. Born) в 1920 г. и заключающийся в измерении работы, необходимой для перемещения противоиона из бесконечности в точку пространства, в которой взаимодействие с фиксированным зарядом реализуется в полной мере.


Метод центрифугирования по Лингу-Уолтон: метод, предложенный Лингом и Уолтон в 1975 году, который позволяет быстро и просто удалить межклеточную жидкость из портняжной мышцы или иного пучка мышечных волокон. Мышца центрифугируется в специальной герметичной капсуле в течение 4 минут с ускорением 1000 g.


Микроэлектрод Джерарда-Грэхем-Линга: стеклянный капиллярный микроэлектрод, ранее также известный под названием микроэлектрода Линга-Джерарда. Джудит Грэхем (Judit Graham), Карлсон (G. R. Carlsonj) и Ральф Джерард (R. W. Gerard) в 1942 году первыми описали измерение потенциала покоя мышечных клеток лягушки при помощи стеклянного капиллярного микроэлектрода. Однако война помешала усовершенствовать этот метод. Еще в 1946 году, по данным диссертации Грэхем, величина потенциала покоя оценивалась на этом объекте в широких пределах: от 41 до 80 мВ, что свидетельствовало о качественном, а не количественном характере измерений. Задача усовершенствования техники изготовления микроэлектродов и их заполнения растворами солей была поручена Гильберту Лингу, начинающему аспиранту профессора Ральфа Джерарда. В результате его исследований микроэлектродная техника стала количественным методом уже в 1947 году. Согласно сообщениям Линга и Джерарда в 1949 году, величина потенциала покоя упомянутых клеток составила 78,4 ± 5,3 мВ (1350 измерений электродами, заполненными раствором Рингера), и 97,6 ± 5,7 мВ (207 измерений электродами, заполненными трехмолярным раствором КС1). Разработанный метод позволял проводить точные измерения электрических потенциалов различных клеток, и даже клеточных органелл. (Подробности см. [88], р. 441-443).


Миозин: фибриллярный белок, один из главных компонентов сократительных волокон мышц — миофибрилл; составляет 40—60% общего количества мышечных белков. При соединении М. с другим белком миофибрилл — актином — образуется актомиозин — основной структурный элемент сократительной системы мышц. Другое важное свойство М. — способность расщеплять аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) (В. А. Энгельгардт и М. Н. Любимова, 1939). Благодаря АТФ-азной активности М. химическая энергия макроэргических связей АТФ превращается в механическую энергию мышечного сокращения (см. Макроэргическая фосфатная связь). Молекулярная масса М. около 500 000. При действии протеолитических ферментов М. распадается на фрагменты — тяжёлый меромиозин и лёгкий меромиозин (молекулярная масса около 350 000 и около 150 000). На электронных микрофотографиях молекулы М. имеют вид палочек (1600 x 25 Е) с двумя глобулярными образованиями на одном из концов. Полагают, что 2 полипептидные цепи, образующие М., скручены в спираль. Белки, аналогичные М., обнаружены в жгутиках, ресничках и других двигательных структурах у многих простейших и бактерий, сперматозоидов животных и некоторых растений.


Миозин В: устаревшее название актомиозина. При экстрагировании сократительных белков растворами с высокой ионной силой, первым экстрагируется миозин (устаревшее название — миозин А). При более длительной экстракции, в экстрагирующем растворе появляется актин, который начинает соединяться с ранее вышедшим в раствор миозином в комплекс актомиозин (миозин В).


Миофибриллы: сократимые нити в цитоплазме поперечнополосатых мышечных волокон скелетной мускулатуры, сердечной мышцы и мышц с двойной косой исчерченностью. Диаметр М. от 0,5 до нескольких мкм. В поперечном сечении М. округлы, угловаты или овальны. Основную массу М. составляют тончайшие белковые нити — миофиламенты двух типов — толстые миозиновые (состоят главным образом из миозина, длина их около 1500 нм, диаметр 10-15 нм) и тонкие актиновые (состоят в основном из актина, длина их 1000-1100 нм, диаметр 5-8 нм). Имеются в М. и другие белки: тропомиозин В (в тонких миофиламентах мышц всех типов) и тропомиозин А, или парамиозин (в толстых миофиламентах мышц с двойной косой исчерченностью), а также α- и β-актинины, тропонин и др. Тонкие миофиламенты прикрепляются к т. н. Z-мембране, являющейся границей между саркомерами. Толстые миофиламенты образуют плотный, обладающий двойным лучепреломлением участок, называемый диском А. Толстые и тонкие миофиламенты частично перекрываются («зона перекрывания»). Участок саркомера по обе стороны от Z-мембраны, содержащий лишь тонкие миофиламенты, называется I-диском. Центральная зона А-диска, не содержащая тонких миофиламентов, называется H-диском; в его центре обычно видна М-полоса, состоящая из коротких (40 нм) М-нитей; длина их соответствует ширине М-полосы. С обеих сторон от М-полосы расположен субдиск Н — узкая зона (~130 нм), более светлая, чем остальной H-диск. Толстые миофиламенты имеют по всей длине равномерно расположенные отростки, представляющие собой головки миозиновых молекул. Середина толстых миофибрилл лишена отростков, чем и обусловлено возникновение светлой зоны (H-субдиска). Предполагается существование миофиламентов третьего типа — сверхтонких нитей, напрямую соединяющих между собой 2-мембраны и придающие саркомеру механическую целостность, независящую от того, взаимодействуют между собой сократительные филаменты или нет.


Многоатомный ион де факто: ион Na+ сам по себе представляет один атом. Однако в растворе он подвергается гидратации, в результате которой вокруг него образуется относительно устойчивая гидратная оболочка, всегда следующая за ионом и существенно влияющая на его поведение в растворе. В результате можно говорить о новой реальности — о многоатомном ионе.


Модель Изинга (одномерная): предельно упрощенная модель магнетика в виде системы магнитных диполей (спинов), расположенных на одной линии, подобно бусинкам в ожерелье. Каждый диполь в этой модели взаимодействует только с соседним диполем. Магнитные моменты в такой системе ориентируются параллельно (вдоль нити ожерелья), согласно ориентации одного (закрепленного) диполя. В системе наблюдаются кооперативные явления и фазовые переходы. Инверсия ориентации закрепленного диполя приводит к ее инверсии для всех диполей системы (кооперативный эффект). При превышении некоторой критической температуры (называемой точкой Кюри), параллельная ориентация утрачивается и происходит фазовый переход (второго рода): от упорядоченного (намагниченного) состояния к беспорядочному (парамагнитному). Модель впервые была предложена Эрнстом Изингом (1900-1998) в 1925 году [353].


Модельные ионы для К+: катионы, обладающие свойствами, близкими к K+, например Rb+ и Cs+, а также Tl+.


Молекулярный объем: см. Молярный объем.


Молярный объем: парциальный молярный объем — часть объема, занятого веществом, входящим в состав смеси веществ. В смеси объемом V, содержащей n1 моль вещества 1 и n2 молей вещества 2, V = n1V1 + n2V2, где V1 — парциальный молярный объем вещества 1, а V2 — парциальный молярный объем вещества 2. Молярный объём — объём одного моля вещества, величина, получающаяся от деления молярной массы (масса, выраженная в граммах, численно равная атомной или молекулярной массе вещества) на плотность. Характеризует плотность упаковки атомов. Для идеального газа, при нормальных условиях, эта величина имеет универсальное значение 22,4 л/моль, однако молярный объем реальных газов всегда отличается от этой величины. Поэтому вся информация о молярном объёме химических элементов относится к их твердой фазе, если не оговорено иное.


Моноволоконный сахарозный метод определения межклеточного пространства: предложен Лингом, Уилл и Шеннон. Заключается в сравнении количества меченной радиоизотопом сахарозы, «прилепающей» к одиночным мышечным волокнам, к которым неприменимо понятие межклеточного пространства, с количеством сахарозы, удерживаемой целой мышцей. Размер межклеточного пространства получаем вычитанием первой величины из второй.


Напряжение вытеснения (Uvp): величина, отражающая интегральную способность поляризованной воды вытеснять растворенные в ней вещества. Равна сумме объемных компонентов свободной энергии и энтропии [168, р. 152—157]. Физический смысл параметра в том, что работа, совершаемая для перемещения молекулы растворенного вещества из бесконечности в структурированную воду клетки больше, чем в объемную, неструктурированную.


Нативный белок: белок, находящийся в природном состоянии, не модифицированный, сохранивший структуру, присущую ему в живой клетке. Однако часто (видимо, для большей определенности) под нативным белком стали понимать белок в его кристаллическом состоянии. Тем не менее, существуют данные, согласно которым основная часть белков в интактных клетках отличается своей конформацией от конформации тех же белков в кристалле (см. раздел 16.6, п. 1.3).


Натриевый насос, натриево-калиевый насос: мембранный механизм, поддерживающий определенное соотношение ионов Na+ и К+ в клетке путём их активного транспорта против электрохимического и концентрационного градиентов. Определённое количество ионов постоянно входит в клетку и покидает ее. Пассивный транспорт катионов (движение ионов через мембрану по системе специальных каналов вдоль электрохимического и концентрационного градиентов) в норме компенсируется активным транспортом ионов. Активный перенос Na+ из клетки сопряжён с противоположно направленным транспортом K+ в клетку и осуществляется особой ферментной системой — транспортной Na,K-активируемой аденозинтрифосфатазой (Na,K-АТФазой) локализованной в клеточной мембране. Этот фермент, гидролизуя аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ), высвобождает энергию макроэргических связей, которая затрачивается на активный перенос катионов. Работа натриевого насоса зависит от уровня метаболизма клетки. С позиций теории ассоциации-индукции, концепция мембранных насосов противоречит закону сохранения энергии (см. главу 12 и раздел 15.4).


Нерастворяющая вода: представление, возникшее на заре коллоидной химии, согласно которому вода, связанная коллоидами, теряет свойства растворителя и объем занятый такой водой, не содержит веществ растворимых в обычной воде.


Окклюзивная вода: по Бунгенбергу-де-Йонгу (Bungenberg de Jong), вода, захваченная сетью переплетающихся белковых цепей геля. Она заполняет пространство между переплетающимися макромолекулами находясь как бы в клетке из прутьев, но не взаимодействует непосредственно с гелеобразующими молекулами.


Окклюзия: захват формирующимся осадком примесей из раствора. Наблюдается, например, при быстром росте кристаллов. При окклюзии, в отличие от поверхностной адсорбции, примеси захватываются вместе с растворителем и оказываются в объеме кристалла в качестве включений. К окклюзии относится также поглощение газов металлами.


Определение межклеточного пространства по Лингу-Кромаш: метод оценки объема межклеточного пространства в мышцах, предложенный в 1967 году Лингом и Кромаш [336].


Осмос: односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану отделяющую раствор от чистого растворителя или от раствора более низкой концентрации. Осмос всегда направлен от чистого растворителя к раствору или от разбавленного раствора к концентрированному Характеризуется осмос величиной осмотического давления. Осмос играет важную роль в физиологических процессах, обеспечивающих относительное постоянство осмотического давления внутренней среды организма и клетки.


Осмотическая активность: вещество называют осмотически активным, если оно создает осмотическое давление (см. Осмотическое Давление). Осмотическое давление связано с парциальным давлением пара растворителя над раствором (уравнение (2) в тексте) Осмотическая активность растворенного вещества тем выше, чем сильнее оно снижает парциальное давление пара. Осмотической активностью обладает только та часть вещества, которая находится в свободном, а не в связанном состоянии


Осмотическое давление: механическое давление, которое необходимо приложить к раствору с более высокой концентрацией осмотически активного вещества (например, сахарозы), чтобы остановить поток растворителя через полупроницаемую мембрану в этот раствор из объема с чистым растворителем (мембрана должна быть непроницаема для вещества, осмотическое давление раствора которого измеряется).


Пептидная группа: —CO-NH—, соединяет остатки аминокислот в молекулах пептидов и белков, которые представляют собой полимеры с общей формулой (—CO-NH-CHRi—)n где Ri, — боковая группа, характерная для аминокислот, входящих в состав белка. Таким образом, пептидная группа является закономерно повторяющимся элементом остова белка. Все атомы данной пептидной группы располагаются в пространстве в одной плоскости, и находятся в состоянии кето-енольной таутомерии. См. Колеблющаяся структура, Таутомерия.


Пептидная связь (CONH-группа): вид амидной связи, возникающей при образовании белков и пептидов в результате взаимодействия α-аминогруппы (-NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (-COOH) другой аминокислоты. Связь C-N в пептидной связи частично имеет характер двойной (кето-енольная таутомерия); в случае двойной связи расстояние между атомами уменьшается до 1,32 ангстрема. Следует отметить следующие свойства ПС: 4 атома связи (C, N, O и H) и 2 α-углерода находятся в одной плоскости. R-группы аминокислот и водороды при α-углеродах находятся вне этой плоскости. H и O в пептидной связи, а также α-углероды двух аминокислот трансориентированы (трансизомер более устойчив). В случае L-аминокислот, что имеет место во всех природных белках и пептидах, R-группы также трансориентрованы. Вращение вокруг связи C-N невозможно, возможно вращение вокруг C-C связи.


ПКС-электрод — покрытый коллодием и обработанный полилизином стеклянный электрод, метод приготовления: стеклянный электрод покрывают коллодием (раствор нитроцеллюлозы в эфире) и, не дав высохнуть, оставляют на ночь погруженным в раствор полилизина гидрохлорида (3 мг/мл), а затем высушивают при влажности 43% (в эксикаторе над насыщенным раствором K2CO3).


Плазматическая мембрана: мембрана, окружающая каждую клетку и обеспечивающая сохранение существенных различий между клеточным содержимым и окружающей средой. Мембрана служит высокоизбирательным фильтром, который поддерживает разницу концентраций ионов по обе стороны мембраны и позволяет питательным веществам проникать внутрь клетки, а продуктам выделения выходить наружу. Все биологические мембраны представляют собой ансамбли липидных и белковых молекул, удерживаемых вместе с помощью нековалентных взаимодействий. Однако с позиций теории Линга, плазматическая мембрана — микроскопически тонкий поверхностный слой клетки, внутренняя граница которого не всегда четко выражена, поэтому говорить о «мембране» нет достаточных оснований и необходимости. По Лингу, роль «мембраны» выглядит иначе, чем это принято думать.


Поверхностная энергия: наличие поверхностной энергии подтверждается ее способностью совершать работу. Свободная энергия поверхности определяется как G = γA, где γ — коэффициент поверхностного натяжения, а A — площадь поверхности. Если изменить либо площадь, либо коэффициент γ, то приращение или потеря энергии составит ΔG. Коэффициент поверхностного натяжения можно представить себе как работу, необходимую для увеличения поверхности на один квадратный сантиметр (размерность дин/см). С молекулярной точки зрения стремление поверхности к сокращению основано на том, что силы притяжения между молекулами внутри фазы превышают силы притяжения между молекулами, расположенными на поверхности. Баланс сил таков, что они стремятся «утопить» молекулы, «плывущие» по поверхности. Поверхность молекулы глобулярного белка очень неровная и содержит разного рода выступы и выемки независимо от того, насколько компактно молекула свернута в трехмерную глобулу. Поверхность белка не может быть гомогенной. Если поверхность коллоидной частицы не может быть уменьшена, то ее энергия тем не менее может стать меньше либо за счет адсорбции на ее поверхности веществ, понижающих величину поверхностного натяжения, либо благодаря преимущественной концентрации самих частиц на поверхности жидкости. Перенос веществ через мембраны с помощью механизмов, специально существующих для этой цели в клетке, также включают явление адсорбции.


Поверхностный компонент энергии поляризации (Us): прирост энергии взаимодействия между молекулами воды в поляризованном, упорядоченном слое, вызванный увеличением дипольного момента молекулы воды под влиянием поверхности адсорбента. Параметр характеризует первый мономолекулярный слой воды, расположенный непосредственно у поверхности. В случае белка — это поверхность полипептидного остова (см. Полипептидный остов).


Полипептид (полипептидная цепь): полимер, мономерами которого являются α-аминокислоты, соединяющиеся между собой в полипептидную цепь в результате образования пептидных связей. На одном конце такой цепи находится свободная NH2-группа (N-конец цепи), а на другом — COOH-группа (C-конец). В состав полипептидов, имеющих биологическое значение, входит около 20 аминокислот, различающихся боковыми цепями. Если полипептид состоит из многих десятков, сотен или тысяч аминокислотных остатков, то такие полимеры принято называть белками, в противоположность олигопептидам, состоящим из небольшого числа мономеров (не более 20). Грань между олигопептидами и полипептидами (тот размер, при котором полипептид перестаёт считаться олигопептидом и становится полипептидом или белком) достаточно условна. Во многих случаях эта грань в научной литературе не проводится. Полипептиды небольшого молекулярного веса чаще называют полипетидами, а не белками. Общую формулу полипептидов можно представить так: (—NHCOCHRi)n, Ri — боковая группа аминокислоты i (в случае глицина, R — это атом водорода). Полипептиды (белки) составляют более 50% сухого веса клетки и по своей массовой доле уступают только воде.


Полипептидный остов: цепь пептидных связей (—CO-NH—). Все атомы данной пептидной связи находятся в одной плоскости, то есть она является плоской. У всех белков полипептидный остов одинаков, поэтому одинаковы у них и геометрические характеристики вторичных структур (а-спиралей и b-структур): например, шаг спирали, угол наклона, диаметр и др. На один виток такой спирали приходится 3,6 аминокислотных остатка, шаг спирали составляет 0,54 нм, диаметр 1,0 нм. Пептидный остов несет на себе боковые группы (—CO-NH-CH(R1)-CO-NH-CH(R2)—), последовательность, количество и характер которых придает белкам индивидуальный характер.


Полноразвернутая конформация: конформация белка, при которой все его пептидные связи доступны воде, то есть полностью отсутствуют элементы вторичной структуры. Согласно теории многослойной организации поляризованной воды (МОПВ), группы NH и CO полипептидной цепи образуют водородные связи либо с такими же группами с образованием элементов вторичной структуры белка, либо с молекулами воды. В последнем случае, вода адсорбируется доступным ей полипептидным остовом или всей молекулой белка, если он имеет полноразвернутую конформацию, с образованием многослойной структуры поляризованных молекул воды. См. Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ). Если небольшая доля пептидных связей включена в те или иные вторичные структуры и поэтому с водой не взаимодействуют, то такую конформацию белка лучше называть развернутой и не путать ее с полноразвернутой конформацией.


Полупроницаемая мембрана: мембрана, обладающая свойством полупроницаемости. См. Полупроницаемость.


Полупроницаемость: понятие, введенное Вант-Гоффом (Jacobus van‘t Hoff, 1852-1911) для обозначения свойства клеточной мембраны пропускать одни вещества и не пропускать другие. Позднее, на основе такого понимания, появились представления о селективности мембраны, получившей объяснение в теории сита и в идее специальных переносчиков. По Лингу, теория сита оказалась несостоятельной. Полупроницаемость, по Лингу, определяется свойствами связанной воды клетки (см. гл. 11).


Поляризация: полезно различать два вида поляризации — наведенную и ориентационную. Наведенная поляризация (внешним электрическим полем) превращает недипольную молекулу в диполь (на время действия поля), а у дипольных молекул (см. Постоянный дипольный момент) вызывает увеличение дипольного момента и искажение структуры диполя (поляризация искажения). В молекуле органического вещества изменение структуры диполя может быть вызвано химическими модификациями других частей молекулы (индуктивный эффект). Ориентационная поляризация — выстраивание дипольных молекул (воды, например) во внешнем электрическом поле с образованием упорядоченных надмолекулярных структур (см. Теория многослойной организации поляризованной воды — теория МОПВ).


Поляризуемость: дипольный момент, индуцированный электрическим полем с напряженностью Е, равен р = аЕ, где а — поляризуемость, характеризующая способность электронного облака молекулы или группы атомов деформироваться в электрическом поле. См. Постоянный дипольный момент.


Постоянный дипольный момент: характеризует электрические свойства молекулы как системы заряженных частиц. В отсутствие внешнего электрического поля равен нулю, если молекула неполярна. У полярных молекул (воды, например) постоянный (собственный) дипольный момент p равен произведению расстояния r между центрами положительного и отрицательного зарядов на их величину q и направлен (условно) от отрицательного заряда к положительному: p = qr. Дипольный момент молекулы или атомной группы выражает асимметрию распределения электрических зарядов в электрически нейтральной системе.


Потенциал действия — теория Ходжкина-Хаксли: современные представления о генерации нервного импульса основаны на работах А. Ходжкина (Alan Lloyd Hodgkin 1914-1998), А. Хаксли (Andrew Fielding Huxley) и Б. Катца (Bernard Katz, 1911-2003), выполненных на гигантских нервных волокнах кальмара (1952) и удостоенных Нобелевской премии. Механизм распространения электрического импульса вдоль мембраны аксона (толщина около 50—70 Е) объясняется тем, что проницаемость мембраны зависит от имеющихся токов и напряжений, и различна для разного сорта ионов. Главную роль в процессе играют ионы натрия. Важную роль в регуляции процессов играют также ионы кальция. Первая модель распространения электрического импульса вдоль аксона гигантского кальмара была предложена Ходжкиным и Хаксли в 1952 году, и до сих пор является базовой моделью для описания такого типа явлений. Теория ассоциации-индукции предложила другое объяснение потенциалу действия, основанному на сорбционных процессах на поверхности клетки.


Потенциал к образованию α-спирали: эмпирически определяемая склонность или способность какого-либо аминокислотного остатка участвовать в образовании α-спирали.


Потенциал локализованной адсорбции (ПЛА): теория, согласно которой потенциалы покоя и действия клеток (а также потенциалы на модельных объектах — стеклянном электроде, КС-электроде) обусловлены наличием фиксированных анионных групп на поверхности клеток (или модельных систем) и их способностью связывать (адсорбировать) противоионы. Теория впервые была представлена Лингом в 1955 и 1959 годах, и до последнего времени называлась потенциалом поверхностной адсорбции.


Потенциал покоя: разность потенциалов между цитоплазмой и внеклеточной средой, которую имеет каждая живая клетка, находящаяся в состоянии физиологического покоя. Цитоплазма клеток имеет отрицательный заряд. Потенциал покоя варьирует у разных клеток от -15 до -90 мВ. Согласно теории Линга потенциал покоя является потенциалом локализованной адсорбции (см. Потенциал локализованной адсорбции).


Потенциал стеклянного электрода: разность электрических потенциалов между внутренней поверхностью электрода и раствором, омывающим электрод снаружи.


Правило размера в распределении веществ между клеткой и средой: истинный коэффициент распределения вещества между клеточной водой (или водой модельной системы) и внеклеточной (q) обратно пропорционален молярному объему исследуемого вещества.


Праймер (затравка): в 1969 году Лингом, Уилл и Шеннон [480], в целях достижения более полной аккумуляции D-глюкозы мышцей лягушки при 0 °С, было предложено проводить предварительную инкубацию тканей при более высокой температуре (например, 25 °С) в среде, содержащей инсулин и какой-либо сахар (D-глюкозу, D-ксилозу или др.). D-глюкозу, D-ксилозу и еще пять сахаров, структурных аналогов D-глюкозы, назвали праймерами, т.к. предварительная обработка этими сахарами тканей усиливает аккумулирующую способность клеток по отношению к молекулам со структурой, сходной со структурой указанных сахаров.


Препарат безнасосной незамкнутой клетки (БНК): многоклеточный препарат, изготавливаемый обычно из портняжной мышцы лягушки, путем отсечения ее нижнего (дистального) конца. Мышечные волокна такого препарата оказываются открытыми, то есть лишенными плазматической мембраны. Оставшаяся часть мембраны не в состоянии функционировать, так как контактирует не с внешним раствором, а с воздухом, увлажненным для предотвращения высыхания препарата или с вазелиновым маслом. Движение ионов K+, Na+ и других веществ через плазматическую мембрану в таком препарате становится невозможным (рис. 7).


Принцип усиления ассоциации при фиксировании одного из взаимодействующих центров: См. Теория усиления ассоциации путем фиксации центра связывания или заряда.


Проксимальные функциональные группы (центры): функциональные группы белковой молекулы (или центры взаимодействия), локализованные в непосредственной близости к полипептидной цепи (к остову белка) или недалеко от нее. Точкой отсчета является полипептидная цепь.


Проницаемость: способность клеток и тканей поглощать и выделять химические вещества.


Протеиноидные микросферы: искусственные клеткоподобные образования (протоклетки), впервые полученные и исследованные американским ученым С. Фоксом (S. Fox) в 50-х годах прошлого века, путем термической обработки смеси аминокислот, в результате которой образовывались полипептиды — протеиноиды и микросферы из них (см. рис. 5Е). Протеиноидные микросферы обладают определенной стабильностью: не разрушаются при центрифугировании, в солевых растворах устойчивее многих коацерватных капель. Их стабильность позволила приготовить препараты для электронной микроскопии, на которых удалось рассмотреть некоторые детали ультраструктуры. При изменении условий внешней среды наблюдали движение материала внутри частицы от центра к периферии, деление микрочастицы и образование двойного пограничного слоя. Окрашивание по Грамму обнаружило, что микросферы, образованные из кислых протеиноидов, грамотрицательны; микросферы, в состав которых входят в достаточном количестве основные протеиноиды, грамположительны. Из других свойств, присущих микросферам и представляющих интерес с эволюционной точки зрения, можно указать на существование у них барьеров с избирательной проницаемостью; способность к делению и почкованию; подвижность, возрастающую после добавления к суспензии микросфер АТФ; способность к наращиванию массы микрочастицы; тенденцию к контактированию друг с другом. В протеиноидных микросферах найдена ферментоподобная активность, которой обладали образующие их протеиноиды.


Протоплазма: в изначальном смысле — живая материя. В наше время — содержимое живой клетки, включая ядро и цитоплазму (у эукариот). В протоплазме осуществляются все жизненные процессы. В отличие от протоплазмы, цитоплазма — внеядерная часть протоплазмы эукариотических клеток. Цитоплазма состоит из гиалоплазмы и «взвешенных» в ней органоидов и различных клеточных включений.


Протоплазматическая доктрина: клетки являются желеподобными комками протоплазмы, внутри которых расположено ядро. Сформулирована Максом Шульце (Max Schultze) в 1861 году. Этой доктрине противостоит мембранная доктрина, согласно которой клетка — это раствор различных веществ, отграниченный от внешнего раствора липидной мембраной.


Прочная адсорбция: адсорбция, которая характеризуется прочной, устойчивой связью между адсорбирующим центром и адсорбированной молекулой (ионом), что делает возможным стехиометрическое соотношение: один центр связывания — один ион


Равновесие термодинамическое: состояние термодинамической системы, в которое она самопроизвольно приходит через достаточной большой промежуток времени в условиях изоляции от окружающей среды. При термодинамическом равновесии в системе прекращаются все необратимые процессы, связанные с диссипацией энергии- теплопроводность, диффузия, химические реакции и др. В состоянии термодинамического равновесия параметры системы не меняются со временем.


Равновесная конфигурация молекулы: расположение атомов в молекуле, соответствующее минимуму потенциальной поверхности Равновесная конфигурация относительно устойчива и характеризуется определенной внутренней энергией молекулы. Переход из одной равновесной конфигурации в другую осуществляется при квантовых переходах. В случае двухатомной молекулы равновесная конфигурация характеризуется равновесным межатомным расстоянием (равновесной длиной связи). В различных электронных состояниях молекула может иметь различные равновесные конфигурации. В данном состоянии многоатомная молекула может иметь одну или несколько равновесных конфигураций. При наличии нескольких эквивалентных (то есть получаемых друг из друга при операциях симметрии) равновесных конфигураций возможно туннелирование между ними, приводящее к туннельному расщеплению уровней энергии молекулы. Неэквивалентные равновесные конфигурации называются конформерами или конформациями молекул. Равновесные конфигурации определяются совокупностью равновесных координат атомных ядер или длин связей и валентных углов, которые называются структурными параметрами молекулы.


Равновесное состояние (состояние равновесия): состояние, в которое приходит термодинамическая система при постоянных внешних условиях. Характеризуется постоянством во времени термодинамических параметров и отсутствием в системе потоков вещества и энергии. При этом внутри равновесной системы продолжаются микроскопические процессы: изменяются положения молекул и их скорости при столкновениях. Примером устойчивого состояния является форма пламени горящей свечи. В большинстве случаев устойчивое состояние требует непрерывного притока энергии.


Равновесные явления: явления, характерные для систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия.


Равновесный потенциал калиевый: понятие, введенное мембранной теорией потенциала покоя и действия Ходжкина (A. Hodgkin) и Хаксли (A. Huxley). Калиевый равновесный потенциал в упрощенной форме: EK = 581 lg [K]ex/[K]in (формула Нернста). Разность между текущим значением мембранного потенциала и EK называют электрохимическим градиентом для K+. Электрохимический градиент — причина пассивного движения K+ (и любого другого иона) через мембрану. Уравнение Нернста означает, что равновесный потенциал возникает в результате значительно большей концентрации К+ внутри клетки, чем в окружающей среде, при этом в обеих этих средах K+ должен быть свободным, то есть представлен водными растворами. Доказательства тому, что К+ внутри клеток на самом деле не свободен, а связан, см. в разделе 10.2. Связанное состояние K+ в клетке резко противоречит мембранной теории потенциалов покоя и действия.


Равновесный потенциал натриевый: принципиальную сторону вопроса см. Равновесный потенциал калиевый. Особенность для Na+ состоит в том, что внутриклеточная вода не является, согласно теории ассоциации-индукции, обычной водой, а структурирована, связана белками клетки и потому является плохим растворителем в том числе и для Na+ (см. гл. 11). Таким образом, по обе стороны клеточной поверхности свойства воды, ее состояние различаются, что никак не учитывается теорией потенциала покоя Ходжкина (A. Hodgkin) и Хаксли (A. Huxley).


Равновесный процесс: процесс перехода термодинамической системы из одного равновесного состояния в другое, столь медленный, что все промежуточные состояния можно рассматривать как равновесные, то есть характеризующиеся очень медленным (в пределе — бесконечно медленным) изменением термодинамических параметров состояния. Всякий равновесный процесс является обратимым процессом, и наоборот, любой обратимый процесс является равновесным.


Развернутая конформация: см. Полноразвернутая конформация.


Раствор 731: раствор Рингера, обогащенный питательными добавками. Содержит витамины, свободные аминокислоты, другие биологически активные вещества, а также антибиотики. В таком растворе изолированная мышца лягушки может прожить до 9 дней при комнатной температуре [381].


Рецептор: молекула (обычно белок) на поверхности клетки, клеточного органоида или в цитоплазме клетки, специфически реагирующая изменением своей пространственной конфигурации на присоединение к ней молекулы определенного химического вещества, обычно гормона или медиатора — то есть на гормональный сигнал, и передающая этот сигнал внутрь клетки или клеточной органеллы, обычно при помощи механизма так называемых вторичных посредников. Химическое вещество, специфически соединяющееся с рецептором, называется лигандом этого рецептора. Однако под рецептором можно понимать и участок белковой молекулы, который непосредственно взаимодействует с лигандом.


Саркода: термин, предложенный Феликсом Дюжарденом (Felix Dujardin, 1801-1860) для обозначения живой материи клетки, но прижился термин «протоплазма».


Саркомер: см. Миофибриллы.


Свойства ближнего действия: свойства, проявляющиеся лишь при непосредственном контакте, в противоположность свойствам, проявляющимся при удаленном действии.


Связанная вода: вода, связанная коллоидами посредством различных механизмов, и приобретшая в результате свойства, отличные от свойств обычной воды (историю вопроса и подробности см. в работе [64, р. 278—306]).


Система фиксированных зарядов: трехмерный матрикс, несущий большое количество групп, обладающих каким-либо зарядом. См. Теория фиксированных зарядов Линга.


Скачкообразный путь: вариант движения ионов в системе фиксированных зарядов, при котором ион проходит через слои упорядоченной внутриклеточной воды между заряженными группами, не вступая с ними в непосредственное взаимодействие. Скачкообразность обусловлена динамикой структурных перестроек поляризованной воды.


Сорбционная теория А. С. Трошина: теория распределения веществ между клеткой и средой, согласно которой характер их распределения определяется двумя основными факторами: сорбцией веществ на внутриклеточных структурах и их растворимостью во внутриклеточной воде. Благодаря сорбционным процессам, происходит аккумуляция веществ в клетке. Концентрация веществ, растворенных в клеточной воде, как правило, ниже, чем в объемной воде внеклеточной среды, так как растворяющая способность внутриклеточной воды ниже [90, 91, 92]. Теория относится к равновесным процессам и сохраняет свое значение по сей день (см. гл. 9).


Сорбция: поглощение твердым телом или жидкостью (сорбентом) жидкости или газа, или растворенного в жидкости вещества (сорбата), из окружающей среды. Поглощение вещества из газовой фазы всем объемом жидкого сорбента называется абсорбцией. Извлечение жидкостью какого-либо компонента из другой жидкости называется экстракцией. При сорбции паров пористыми телами происходит капиллярная конденсация. Обычно одновременно протекает несколько сорбционных процессов.


Состояние полного насыщения водородных связей: состояние молекулы воды, в котором она участвует в максимально возможном для нее количестве водородных связей с соответствующими группами макромолекул или с другими молекулами воды, включенными в многослойную поляризованную водную структуру (см. Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ)).


Стандартная свободная энергия адсорбции: адсорбция — один из важнейших типов поверхностных явлений. Явление адсорбции связано с тем, что силы межкмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз не скомпенсированы, и, следовательно, пограничный слой обладает избытком энергии — свободной поверхностной энергией. В результате притяжения поверхностью раздела фаз находящихся вблизи нее молекул адсорбата свободная поверхностная энергия уменьшается, то есть процессы адсорбции энергетически выгодны. Изменение свободной энергии (ΔF°) в результате адсорбции иона, молекулы или другого растворенного вещества на адсорбционный центр связано с константой равновесия адсорбции К уравнением ΔF° = -RT ln K, где R — газовая постоянная, а T — абсолютная температура.


Стандартная свободная энергия распределения растворенного вещества, ΔF°: изменение стандартной свободной энергии системы (ΔF°) при распределении растворенного вещества между двумя фазами (от момента добавления вещества в систему и до установления диффузионного равновесия), подчиняется уравнению ΔF° = -RT ln q (которое может быть выведено из уравнения Вант-Гоффа), где R — газовая постоянная, T — абсолютная температура, а q — истинный равновесный коэффициент распределения растворенного вещества, то есть коэффициент распределения вещества в системе, в которой оно не сорбируется.


Стехиометрия: соотношение между количествами вступающих в реакцию реагентов и образующихся продуктов. Стехиометрия может выполняться в течение всей реакции. Если в течение реакции образуются в заметной концентрации промежуточные продукты, стехиометрическое соотношение между реагентами и продуктами меняется, и мы имеем дело с реакцией, стехиометрия которой меняется во времени. Для элементарных реакций стехиометрия не зависит от времени. В физических процессах также может иметь место определенное соотношение между взаимодействующими атомами и молекулами.


Стиль мышления: устойчивая, целостная система особенностей теоретического объяснения исследуемого объекта, характеризующаяся спецификой методологических принципов построения знания. В основании каждого стиля мышления лежит парадигма (от греч. paradeigma — пример, образец) — совокупность теоретических и методологических предпосылок, определяющих конкретное научное исследование, — которая воплощается в научной практике на данном историческом этапе. Стиль мышления — это тип мышления, свойственный данной исторической эпохе. Смена стиля мышления связана с научными революциями, со «сменой понятийной сетки, через которую ученые рассматривают мир» (Т. Кун, Thomas Samuel Kuhn, 1922—1996). История физиологии показала, что стиль мышления не может быть моноцентричным (молекулярным, клеточным, тканевым, органным, организменным, популяционным, биосферным); в современной физиологии он должен быть системным, многоуровневым.


Структурообразующий белковый матрикс (СБМ): гипотетическая кооперативная система взаимосвязанных преимущественно или полностью нативно развернутых белков, пронизывающая весь объем клетки, предложенная Лингом. Одной из важнейших функций этой системы является поддержание большей части клеточной воды в упорядоченном (поляризованном) метастабильном состоянии, обеспечивающим основные характеристики проницаемости клетки в покое. При физиологической активности (возбуждении) и повреждении клетки, или ее части, СБМ обратимо утрачивает свои свойства. Поляризованная вода превращается в воду с обычными свойствами. Ее растворяющая способность возрастает. При переходе клетки в нормальное состояние, свойства СБМ восстанавливаются.


Суррогатный (модельный) ион: ион, служащий заменой другому иону, близкому к нему по свойствам. Например, Rb+ используется в качестве иона, «моделирующего» поведение K+. К ним же относится Cs+ и Tl+.


Таутомерия: быстрая обратимая структурная изомеризация; способные к таутомерии вещества при установившемся равновесии представляют собой смеси двух (или нескольких) взаимопревращающихся изомеров — таутомеров (см. Изомерия). Наиболее распространена прототропная триадная таутомерия (миграция протона между крайними атомами триады — системы трёх атомов, два из которых связаны двойной связью; миграция сопровождается перемещением двойной связи). К этому виду таутомерии относятся кето-енольная, имино-енаминная, амидная, в том числе лактим-лактамная, трёхуглеродная, кольчато-цепная и некоторые др.


Теория ассоциации-индукции (АИ): в 1962 году Гильберт Линг предложил первую физико-химическую теорию, объясняющую жизнь на молекулярном и электронном уровне. Эта теория связывает воедино три основных компонента живых клеток — белки, воду и ионы, — а также указывает на индукцию (вызванные изменения электронной плотности в молекулах), как на основной механизм, координирующий и регулирующий свойства функциональных групп белка и различные клеточные функции.


Теория: систематизация знания, схема, обладающая предсказательной силой в отношении какого-либо явления. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом. Стандартный метод проверки теорий — прямая экспериментальная проверка («эксперимент — критерий истины»). Однако часто теорию нельзя проверить прямым экспериментом (например, теорию о возникновении жизни на Земле), либо такая проверка слишком сложна или затратна (макроэкономические и социальные теории), и поэтому теории часто проверяются не прямым экспериментом, а по наличию предсказательной силы — то есть если из неё следуют неизвестные/ незамеченные ранее события, и при пристальном наблюдении эти события обнаруживаются, то предсказательная сила присутствует. Обобщая, цель науки — предсказывать будущее; как в наблюдательном (аналитическом) смысле — описывать ход событий, на который мы не можем повлиять, так и в синтетическом — создание посредством технологии желаемого будущего. Образно говоря, существо теории в том, чтобы связывать воедино «косвенные улики» и вынести вердикт прошлым событиям и указать, что будет происходить в будущем при соблюдении определённых условий. При появлении более общей, более точной или более удобной в практическом плане теории, старая теория уступает дорогу новой. Научные теории не имеют ничего общего с религией. Теории, которые всё объясняют при помощи введения понятия бога, используют показания «очевидцев» в качестве доказательства своей истинности, не являются научными по причине отсутствия объективных процедур проверки своей состоятельности и предсказательной силы. Теория может быть как исходным пунктом научных исследований, так и их результатом. Поскольку «факты» воспринимаются и осмысляются посредством теоретического знания, они всегда теоретически нагружены. Поэтому «объективных» фактов, стоящих вне теоретических представлений, не существует.


Теория липидного строения биомембран: согласно этой теории липидный бислой — это основная структура мембраны, которая создает относительно непроницаемый барьер для большинства водорастворимых молекул. Впервые в 1925 году было показано, что липиды из мембран эритроцитов, экстрагированные ацетоном, образуют на поверхности воды пленку. При уменьшении площади пленки до образования сплошного мономолекулярного слоя оказалось, что площадь образовавшегося пятна в два раза больше площади поверхности эритроцита. Поскольку единственной мембраной эритроцитов является плазматическая мембрана, был сделан вывод, что липидные молекулы в ней должны быть организованы в виде непрерывного бислоя. Этот вывод оказался верным и оказал глубокое влияние на клеточную биологию. Доказательством того, что все биологические мембраны — это липидные бислой, было получено позднее при исследовании высокоупорядоченных биологических мембран с помощью дифракции рентгеновских лучей. Другим доказательством служит возможность механического расщепления их замороженных образцов на два липидных монослоя, как следует из данных, полученных с помощью электронной микроскопии методом замораживания-скалывания. Однако сторонники этого взгляда упускают из виду, что на поверхности протеиноидных микросфер, не содержащих липидов, также наблюдается под электронным микроскопом бислой, морфологически неотличимый от липидного бислоя (см. рис. 5Е и Протеиноидные микросферы). Следовательно, бислой, видимый в электронный микроскоп, не доказывает, что он липидный. Кроме того, эритроцит — высокоспециализированная клетка, состав мембраны которого сильно отличается от состава мембраны типичной клетки.


Теория мембранного насоса: идея, изменившая представление о мембране, как о пассивной структуре, работающей по принципу сита. Насос стал активным элементом мембраны, который работает с использованием химической энергии. Результатом работы насоса является перемещение иона или молекулы против градиента концентрации. Наиболее известным из этих насосов является натриевый насос.


Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ): согласно этой теории Линга (предложенной в 1965 г.), последовательность диполей (групп NH и CO) полипептидной цепи комплементарна структуре молекулы воды. Это создает благоприятные стерические условия для адсорбции воды белком, при которой молекула воды поляризуется (возрастает ее дипольный момент) и, соответственно, возрастает прочность образуемых ею водородных связей. Увеличение стабильности водородных связей приводит к формированию устойчивых многослойных ассоциатов из молекул воды вокруг белка с развернутой конформацией. Регулярная структура полипептидной связи определяет и регулярную структуру слоев связанной воды. Долю структурированной воды в клетке определяет уровень АТФ. В клетке в состоянии покоя большая часть воды находится в связанном состоянии. Этой особенностью определяется концентрация свободных веществ в клетке: они вытесняются из клетки в среду. Структурированная вода выполняет барьерную функцию на поверхности клетки, ограничивает диффузию свободных веществ, включая саму воду, внутри ее. При активации клетки связанная вода десорбируется, увеличивая ее проницаемость. Десорбция воды может быть локальной (например, при потенциале действия) или охватывать всю клетку. Группы пептидной связи, освободившись от взаимодействия с водой, могут включаться в элементы вторичной структуры белка. Комплементарными воде могут быть цепи и других полимеров. Они также будут способны связывать и структурировать воду.


Теория поляризации де Бура-Цвиккера (de Boer-Zwikker): физические свойства пленок существенно отличаются от свойств объемных образцов из того же вещества, что связано с влиянием как свободной поверхности, так и границы между пленкой и подложкой на процесс формирования пленки. Поверхностные и граничные слои часто характеризуются дальним порядком расположения ориентированных молекул, что ведет к образованию ориентированных квазикристаллических макроструктур. Экспериментально было установлено еще в 1930 г., что формирование ориентированных граничных слоев происходит в случае контакта поверхностно-активных веществ с поверхностью твердого тела. Исследования в этой области показали, что силовое поле твердого тела не экранируется первым слоем молекул жидкости. Но ориентация молекул полярной жидкости в первом приграничном к твердой поверхности слое играет роль «затравки», организующей ориентацию последующих слоев. Механизмом, реализующим этот эффект, может являться взаимодействие молекулярных диполей с образованием нейтральных в целом «цепочек», перпендикулярных к поверхности контакта. Подобные соображения стали основой эмпирической поляризационной теории де Бура и Цвиккера, показавшей, как локальное короткодействие, распространяясь в жидкости путем индуцирования дипольных моментов в соседних слоях, порождает дальнодействующие силы, упорядочивающие большие объемы вещества. Поэтому в граничных слоях структура жидкостей изменяется по сравнению с объемной, и тем сильнее, чем выше ее полярность и размер молекул растворенного в ней вещества. В то же время, граничные слои переходят по мере удаления от твердой подложки в объемную жидкость. Твердая поверхность рассматривается в теории де Бура и Цвиккера как подобие шахматной доски, ячейки которой представляют собой положительно и отрицательно заряженные центры (см. раздел 11.2).


Теория предсуществования потенциала покоя: одна из фундаментальных теорий клеточной физиологии, выдвинутая Эмилем Дюбуа-Реймоном (Emil DuBois-Reymond, 1818—1896), согласно которой электропотен-циал между разными сторонами мембраны нервной или мышечной клетки существует у клетки и в состоянии покоя (потенциал покоя), а не возникает лишь в результате ее повреждения, как утверждал в своей теории альтерации ученик Дюбуа-Реймона Лудимар Герман (Ludimer Hermann) и названный им потенциалом повреждения или демаркационным потенциалом.


Теория сильных электролитов Дебая-Хюккеля: предложенная Питером Дебаем (P. Debye) и Эрихом Хюккелем (E. Hueckel) в 1923 году статистическая теория разбавленных растворов сильных электролитов, согласно которой каждый ион действием своего электрического заряда поляризует окружение и образует вокруг себя некоторое преобладание ионов противоположного знака — так называемую ионную атмосферу. В отсутствие внешнего электрического поля ионная атмосфера имеет сферическую симметрию, и ее заряд равен по величине и противоположен по знаку заряду создающего ее центрального иона. В этой теории не уделено почти никакого внимания образованию пар противоположно заряженных ионов путем непосредственного взаимодействия между ними.


Теория усиления ассоциации противоионов при фиксации одного из них: одно из ключевых положений взглядов Линга, согласно которому фиксация в пространстве заряда или центра адсорбции значительно повышает прочность комплекса адсорбент-адсорбат (фиксированный анион-K+, например) по причинам кинетического и электростатического характера. Кинетическая составляющая эффекта стабилизации состоит в том, что подвижность такого комплекса в пространстве будет значительно ограничена или даже равна нулю, что приведет к резкому снижению кинетической энергии молекулярных столкновений. (Подробности см. в разделе 10.1, п. 1). См. также Энтропийная составляющая усиления ассоциации противоионов в системе фиксированных зарядов.


Теория ферментативной реакции Михаэлиса-Ментен: центральным положением теории является утверждение, что для протекания ферментативной реакции необходимо образование фермент-субстратного комплекса. При этом, между свободным ферментом, свободным субстратом и фермент-субстратным комплексом устанавливается равновесие. Скорость реакции намного меньше скорости образования фермент-субтратного комплекса, поэтому расщепление субстрата практически не влияет на указанное равновесие. Зависимость концентрации фермент-субстратного комплекса от концентраций фермента и субстрата соответствует изотерме адсорбции Ленгмюра. Это доказывает, что фермент действует как гетерогенный катализатор и реакция достигает максимальной скорости, когда весь фермент находится в комплексе с субстратом. Это условие выполняется, если реакция протекает при избыточной концентрации субстрата.


Теория фиксированных зарядов Линга (ТФЗЛ): количественная статистическая теория избирательного накопления в клетках и их моделях калия в присутствии натрия. Она основана на механизме усиленной ассоциации противоионов с фиксированными зарядами. В случае живой клетки и некоторых моделей фиксированным анионам присуща избирательность к калию, обусловленная более сильным электростатическим взаимодействием с ним, чем с Na+. Это объясняется меньшими размерами гидратированного K+ по сравнению с гидратированным Na+ и другими различиями в характере ближнего взаимодействия этих катионов с фиксированными анионами. На основе теории фиксированных зарядов Линга возникла теория ассоциации-индукции.


Теория электролитической диссоциации Аррениуса: в 1887 году шведский физико-химик Сванте Аррениус (1859-1927) предложил теорию, согласно которой при растворении в воде многие кислоты, соли и основания самопроизвольно диссоциируют на положительные и отрицательные ионы, способные перемещаться независимо друг от друга. Удостоен за эту теорию Нобелевской премии по химии в 1903 году.


Триплетный адсорбционно-десорбционный путь (биллиардный и ротационный): если входящий катион (к примеру, Rb+) прочно связывается с фиксированными анионами на поверхности клетки, то его диффузия в клетку будет медленной. Но проникновение в клетку Rb+ существенно ускорится в результате взаимодействия с другими катионами, например, с K+. Приближение K+ к паре фиксированный анион-Rb+ снизит энергию активации десорбции Rb+ и его движение «по головам» фиксированных анионов станет более динамичным. Подобный триплетный путь называется ротационным, если активирующий катион (K+) перемещается изнутри клетки навстречу Rb+. Если же активирующий ион перемещается снаружи внутрь, как и входящий Rb+, то такой триплетный путь называется биллиардным (см. рис. 36).


ТФЗЛ: см. Теория фиксированных зарядов Линга.


Унифациальные клетки: клетки, мембрана которых одинакова на всем своем протяжении (мышечные, нервные клетки, эритроциты).


Уравнение Трошина: уравнение А1 в приложении.


Уравнение химических реакций Вант-Гоффа: в 1884 году Якоб Хендрик Вант-Гофф (Vant-Hoff, Jacobus Henricus, 1852-1911) вывел одно из основных уравнений химической термодинамики — уравнение изохоры, выражающее зависимость константы равновесия от температуры и теплового эффекта, а также уравнение химической изотермы, выражающее зависимость химического сродства от константы равновесия реакции при постоянной температуре. Изобара и изохора Вант-Гоффа связывают изменение константы химического равновесия с тепловым эффектом реакции в изобарных и изохорных условиях соответственно. Очевидно, что чем больше по абсолютной величине тепловой эффект химической реакции, тем сильнее влияет температура на величину константы равновесия. Если реакция не сопровождается тепловым эффектом, то константа равновесия не зависит от температуры.


Усиление ассоциации противоионов при перекрытии электрических полей: катионообменная смола как типичная система фиксированных зарядов содержит только фиксированные анионные центры. Каждый катион при этом испытывает электростатическое притяжение не только ближайшего фиксированного аниона, но и других фиксированных анионов. Такие перекрывающиеся взаимодействия лучше удерживают катион. Этот вывод подтверждается характером взаимодействий в такой совершенной системе фиксированных зарядов, как кристалл NaCl, в котором каждый ион Na+ окружен шестью ионами Cl- и наоборот. В этом случае сила перекрывающихся взаимодействий Na+ с противоионами выше, чем между двумя ионами Na+ и Cl- (что описывается константой Маделунга — потенциалом иона в поле других ионов). В отличие от рассмотренных систем, клетка (протоплазма) в состоянии покоя представляет собой, как правило, амфотерную систему фиксированных зарядов, так как содержит фиксированные заряды обоих знаков. В результате поле, действующее на свободный катион со стороны фиксированного аниона, может ослабляться ближайшими фиксированными катионами. Однако в клетке фиксированные анионы и катионы распределены, как правило, неравномерно [15, Fig. 15.5]. Даже на протяжении одной молекулы белка плотность распределения фиксированных зарядов может сильно различаться [180, Fig. 3.5]. Это означает, что в клетке существуют реальные условия для перекрытия полей взаимодействия фиксированных анионов с K+, например, что усиливает его связывание.


Фазовый переход (фазовое превращение): в термодинамике — переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. С точки зрения движения системы по фазовой диаграмме при изменении её интенсивных параметров (температуры, давления и т. п.), фазовый переход происходит, когда система пересекает линию, разделяющую две фазы. Поскольку разные термодинамические фазы описываются различными уравнениями состояния, всегда можно найти величину, которая скачкообразно меняется при фазовом переходе. Поскольку разделение на термодинамические фазы — более мелкая классификация состояний, чем разделение по агрегатным состояниям вещества, то далеко не каждый фазовый переход сопровождается сменой агрегатного состояния. Однако любая смена агрегатного состояния есть фазовый переход. Наиболее часто рассматриваются фазовые переходы при изменении температуры, но при постоянном давлении (как правило, равном 1 атмосфере). Именно поэтому часто употребляют термины «точка» (а не линия) фазового перехода, температура плавления и т.д.


Физиология клетки: наука, изучающая функционирование клеток, регуляцию клеточных функций, реакцию клеток на внешние воздействия, адаптацию клеток к условиям окружающей среды, взаимодействие клеток друг с другом.


Физическая природа живого состояния: согласно теории ассоциации-индукции, физической основой жизни является протоплазма в высокоэнергетическом (с запасом энергии) состоянии и с низкой энтропией. В состоянии функциональной активности запас энергии протоплазмы уменьшается, а энтропия возрастает. Энергия, выделившаяся при переходе клетки в активное состояние, идет на совершение биологической работы.


Фиксированный анион: отрицательно заряженная функциональная группа, являющаяся частью белка, другой макромолекулы или системы фиксированных зарядов.


Фиксированный заряд: химическая группа, фиксированная в пространстве и несущая положительный или отрицательный заряд.


Фиксированный катион: положительно заряженная функциональная группа, являющаяся частью белка, другой макромолекулы или системы фиксированных зарядов.


Центр адсорбции: участок твердого тела или макромолекулы, способный адсорбировать ион или молекулу.


Цитоплазма: часть протоплазмы эукариотических клеток без ядра.


ЭАКА: электроноакцепторный кардинальный адсорбат.


ЭДКА: электронодонорный кардинальный адсорбат.


ЭИКА: электроноиндифферентный кардинальный адсорбат.


Экстравертные модели: развернутые или полноразвернутые белки или линейные полимеры с доступными для непосредственного взаимодействия с водой атомами кислорода или азота, несущими по свободной паре электронов. Последовательность диполей в полипептидной цепи белка комплементарна структуре молекулы воды. Требование комплементарности должно соблюдаться и при выборе линейных полимеров.


Электрогенный насос: гипотеза, согласно которой в состав поверхностной мембраны входят молекулярные насосы (натриевая помпа — исторически первая), способные вместе и по отдельности осуществлять асимметричный транспорт заряженных частиц (ионов) внутрь клетки и из клетки в окружающую среду. В результате неравномерного распределения зарядов между клеткой и средой, поддерживаемого энергией метаболизма, на границе раздела, — то есть на мембране, — возникает разность электрических потенциалов.


Электронная плотность: плотность вероятности обнаружения электрона в данной точке пространства. Атом водорода — наименьший из всех атомов. В состав его ядра входит лишь один протон, несущий единичный положительный заряд. Такой атом является системой из двух зарядов: положительно заряженного ядра, окруженного симметричной сферой отрицательного электричества — электроном, который из-за быстрого перемещения изображается в виде облака (у атома водорода электронная плотность одинакова в любой точке сферы). В достаточно сложных молекулах электронная плотность, как правило, несимметрична, а форма «облака» может меняться. Например, при замещении трех атомов водорода метильной группы уксусной кислоты на чрезвычайно электроотрицательные атомы хлора, ее константа диссоциации (pK) снижается с 4,76 почти до 1 в результате индуктивно вызванного снижения силы притяжения H+ к карбок-сильной группе; сила кислоты при этом возрастает. Существуют две простые, но логичные точки зрения на это явление. По одной из них, увеличение силы кислоты отражает смещение плотности распределения единственного избыточного электрона карбоксильного кислорода в сторону от H+, и в результате сила притяжения протона ослабевает. В этом смещении состоит физический смысл величины с, измеряемой в единицах расстояния (Е). Согласно другой точке зрения, причиной этого явления служит не смещение, а «разжижение» «облака отрицательного электричества», то есть снижение электронной плотности вокруг однозарядного атома кислорода.


Электронная поляризация-деполяризация химической связи: поляризация—асимметрия (смещение) электронной плотности ковалентной связи. Величина смещения (поляризация-деполяризация) может меняться в зависимости от взаимодействий, в которые вступает молекула. Поляризация связей вносит существенный вклад в электрический дипольный момент молекулы. Дипольный момент поляризованной связи может вызывать поляризацию соседних связей в молекуле (индуктивный эффект). Такие взаимодействия могут носить циклический, повторяющийся характер.


Электроноакцепторный кардинальный адсорбат (ЭАКА): кардинальный адсорбат, выступающий в роли акцептора электрона при взаимодействии с кардинальным центром адсорбции.


Электронодонорная способность: легкость, с которой радикал отдает электрон связавшей его молекуле. Метильная группа CH3 обладает более высокой электронодонорной способностью по сравнению с атомом водорода. По этой причине уксусная кислота CH3-COOH обладает большим сродством к H+ и диссоциирует слабее (pK = 4,76), чем муравьиная кислота H-COOH (pK = 3,75), у которой в качестве донора электрона выступает атом водорода.


Электронодонорный кардинальный адсорбат(ЭДКА): кардинальный адсорбат, отдающий электроны (кардинальному) центру адсорбции при связывании с ним.


Электроноиндифферентный кардинальный адсорбат (ЭИКА): кардинальный адсорбат, который не обладает ни электронодонорными, ни электроноакцепторными свойствами при взаимодействии с центром связывания (адсорбции).


Электроотрицательность атома: количественная характеристика способности атома в молекуле притягивать к себе электроны. К примеру, хлор более электроотрицателен, чем водород. Понятие электроотрицательности атомов было введено Л. Полингом.


Элементарная живая машина: минимальный молекулярный комплекс (белок-вода-K+-АТФ), обладающий, согласно теории ассоциации-индукции, основными физическими свойствами живой клетки.


Энтропийная составляющая усиления ассоциации противоионов в системе фиксированных зарядов: закон макроскопической электронейтральности исключает выход сколько-нибудь значительного количества противоионов из системы фиксированных зарядов. В связи с этим противоионы остаются в ограниченном объеме системы фиксированных зарядов вместо того, чтобы рассеиваться в гораздо большем объеме окружающей среды. Иначе говоря, свободные ионы ассоциируются с системой фиксированных зарядов. Поскольку энтропия системы, особенно ее изменение, напрямую зависит от объема, доступного противоионам, то высокая степень ассоциации свободных ионов с фиксированными означает снижение энтропии системы. См Теория усиления ассоциации противоионов при фиксации одного из них.


Энтропия диссоциации: диссоциация адсорбированного вещества, распад ассоциата ионов и молекул сопровождается ростом энтропии системы.


Энтропия: термодинамическая функция состояния системы, представляющая собой меру ее неупорядоченности. Является мерой количества энергии в физической системе, которая не может быть использована для выполнения работы. Энтропия S прямо пропорциональна теплосодержанию H (или Hrev) и обратно пропорциональна абсолютной температуре T. Таким образом, S = Hrev/T. В статистической механике энтропия связана с количеством комплексионов Ω (числом возможных микросостояний системы) соотношением S = kT ln Ω, где k — постоянная Больцмана.


Эффективное столкновение: в водном растворе, к примеру, при комнатной температуре молекулы воды и других веществ постоянно перемещаются вследствие теплового движения, сталкиваясь друг с другом. Если молекулы (частицы) находятся в ассоциированном состоянии, и столкновение с ними других молекул (частиц) разрушает эти ассоциаты, то такие столкновения мы будем называть эффективными.


Эффекторный центр: один из группы реактивных центров, физиологически значимое изменение которого происходит при связывании (адсорбции) определенной молекулы с рецептором, пространственно удаленным от эффекторного центра.


Явление кооперативности: Ральф Фаулер (Ralph Fowler) впервые применил термин «кооперативные переходы» к изменениям состояния системы, взаимодействие элементов которой усиливается с течением процесса изменения так, что существенно ускоряет его ход в целом (положительная кооперативность). Таким образом, сила взаимодействия атомов или молекул возрастает по мере нарастания изменений в системе, делая их коллективно согласованными. Кооперативность нельзя объяснить простым сложением свойств отдельных атомов и молекул, ее природа — в кооперации элементов системы, в результате которой система ведет себя как единый ансамбль, подчиняющийся определенному закону изменения.


ЯМР, ядерно-магнитный резонанс: был открыт в 1946 г. Ф. Блохом (F. Bloch) и Э. М. Парселлом (E. M. Purcell), за что они были удостоены Нобелевской премии по физике в 1952 г. Суть явления заключается в том, что при определенных условиях вещество, состоящее из атомов, обладающих ненулевым спином, может резонансно поглощать/испускать электромагнитную энергию в радиочастотном диапазоне. Эффект наблюдается в скрещенных магнитных полях, одно из которых является сильным постоянным полем, а второе — слабым переменным, изменяющимся с частотой в радиодиапазоне Поскольку частота, на которой наблюдается ядерно-магнитный резонанс, определяется свойствами ядра и его ближайшего окружения, то ЯМР может использоваться для идентификации атомов/групп атомов и химических связей. Как правило, для наблюдения резонанса используются атомы водорода H1 и группы атомов, содержащие его. Начиная с 1950-х гг. ядерно-магнитный резонанс широко используется для физического и химического молекулярного анализа, а с конца 1970-х ЯМР стал одним из основных методов структурного анализа сложных биологических макромолекул, в том числе белков (например, можно определить в свободном состоянии находятся исследуемые молекулы или в связанном). Вначале ЯМР использовали физики для измерения ядерного момента различных элементов. Затем химики приспособили его для исследования строения молекул и т. д. А после создания теории поляризованных полимолекулярных слоев клеточной воды (в рамках теории ассоциации-индукции), ЯМР помог проверить эту теорию. Кроме того, методы ядерного магнитного резонанса используются в магнитно-резонансной томографии для визуализации внутренних органов человека с диагностической целью.

Подготовлена с использованием материалов книги Гильберта Линга "Физическая теория живой клетки"


[Обсуждение на форуме «Публицистика»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru