Транспорт воды. Проницаемость мембран клеток для воды

Завершая анализ механизмов проницаемости клеток для различных лекарственных средств необходимо указать на чрезвычайно важную роль воды в осуществлении этих процессов. Имеется в виду ее растворяющая способность, а также поддержание постоянного объема клеток.

Вода проникает через мембрану почти в 50 раз быстрее, чем этого можно было бы ожидать, исходя из количества образуемых ее молекулами водородных связей. Возможно, однако, что структура воды несколько отличается от структуры большинства других растворов, поскольку ее концентрация в растворе исключительно высока (приблизительно 55 М). Следовательно, вероятность взаимодействий между молекулами воды, приводящих к образованию димеров или других ассоциатов, много выше, чем этого можно было бы ожидать от растворов более низкой концентрации.
Однако быстрое проникновение воды через мембрану всегда служит веским доказательством в пользу существования в мембране пор.

Разумно предположить, что поток воды, вызванный в пористой мембране действием осмотических сил, аналогичен тому, который бы возник при приложении гидростатического давления к столбу воды, заполняющему пору. Рассмотрим мембрану, которая отделяет чистый растворитель от раствора, содержащего молекулы растворенного вещества. Стенки поры будут предохранять движущиеся через нее молекулы воды от бомбардировки молекулами растворенного вещества, что создает осмотическое давление. Следовательно, молекулы воды в поре, расположенные ближе к той стороне мембраны, которая контактирует с раствором, будут находиться под меньшим гидростатическим давлением, чем молекулы, расположенные, ближе к той стороне, которая обращена к чистому растворителю. Движение молекул чистого растворителя полностью передается молекулам, находящимся внутри поры, что и приводит к установлению разности гидростатического давления (разность эта обусловлена различиями в концентрации воды, каждой из которых соответствует определенная величина гидростатического давления). Таким образом, данная модель позволяет объяснить тот факт, что поток воды, обусловленный, действием осмотических сил, приблизительно в 2,4 раза больше диффузионного потока; эти данные позволяют также вычислить эффективный диаметр поры, который оказался равным 0,35 нм.

клеточные мембраны

Сопоставляя скорости проникновения через мембрану различных молекул растворимых веществ по сравнению с водой, можно выяснить, в какой мере эти величины согласуются с определенным выше диаметром поры. (Для этого необходимо рассчитать тот диаметр поры, который позволяет удовлетворительно объяснить наблюдаемую в эксперименте скорость движения молекул через мембрану). При проведении такого сравнения оказалось, что размер поры завышен. Хотя результаты дают большой разброс, вероятнее всего, что средний диаметр пор составляет от 0,2 до 0,3 нм (подавляющее большинство данных указывает на диаметр, равный 0,28 нм). Таким образом, для того, чтобы удовлетворительно объяснить наблюдаемый перенос веществ через мембрану, необходимо предположить существование в ней пор с различными диаметрами. Вместе с тем есть все основания считать, что небольшие молекулы могут приходить и через большие поры.

Не исключена возможность, что в мембранах клетки не существует стабильных пор, а они могут быть короткоживущими. Они могут возникать, например, вследствие действия на мембрану тепловых флуктуации. Поскольку взаимодействие молекул воды между собой сильнее их взаимодействие с липидными молекулами, они переносятся через мембрану не поодиночке, а целыми порциями; проникая через липидную решетку, эти порции как бы создают в ней короткоживущие поры. Это означает, что внутри липидной решетки все время образуются и исчезают ячейки, т. е. происходит процесс, обеспечивающий перемещение через нее водных агрегатов. Такой механизм может быть назван «капельным» переносом.

- Читать далее "Проницаемость ионных клеток. Цитоз клеток"

Оглавление темы "Поступление и транспорт лекарств в организме":
1. Транспорт воды. Проницаемость мембран клеток для воды
2. Проницаемость ионных клеток. Цитоз клеток
3. Эндоцитоз и экзоцитоз клеток. Особенности эндоцитоза
4. Пути всасывания лекарств. Поступление лекарств в полость рта и желудок
5. Поступление лекарств в кишечник. Всасывание лекарств в кишечнике
6. Кишечные барьеры для лекарственного вещества. Скорость всасывания лекарств в кишечнике
7. Всасывание лекарств через кожу. Трансдермальные лекарства
8. Всасывание лекарств через легкие. Аэрогенное поступление лекарства
9. Ферментный и транспортный аппарат микроворсинки. Интеграция транспортных систем клетки
10. Микрофлора кишечника и лекарства. Значение микрофлоры кишечника

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: