Словарь научных терминов
Биоэлектрохимия

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

Термодинамика и кинетика окислит.-восстановит. р-ций, в к-рых участвуют биологически активные соед., изучаются вольтамперометрич. методами с использованием капающего (обычно ртутного) или стационарного электрода. Эти методы позволяют определить число электронов, вовлеченных в р-цию при каждом значении потенциала, а также обнаружить неустойчивые промежут. соединения, в т.ч. короткоживущие радикалы, к-рые не удается зарегистрировать методом ЭПР. Электрохим. методы имеют широкую область применения и позволяют изучать тонкости механизма р-ций. Они пригодны для проведения уникальных синтезов и решения сложных аналит. задач, т. к. чувствительность импульсной полярографии позволяет, напр., обнаружить 10-8 М электрохимически активного в-ва. Возможность применения электрохим. методов для решения упомянутых проблем основана на сходстве электрохим. и биол. окислит.-восстановит. р-ций: оба типа являются гетерогенными (первые осуществляются на повети электрода, вторые - на границе фермент - р-р), идут в одном интервале рН и в р-рах той же ионной силы, протекают в неводных средах и в одинаковом интервале т-р, включают стадию ориентации субстрата. Электрохим. методы позволяют получать информацию об окислит.-восстановит. потенциалах, числе электронов, механизме р-ций с участием азотсодержащих гетероциклич. соед. (пурины, пиримидины, порфирины и т.п.). Емкостные измерения дают важные сведения об адсорбционных св-вах низкомол. и высокомол. биологически активных соед. (нуклеотиды, белки, нуклеиновые к-ты).

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

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

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

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

Термин "Б." получил официальное признание в 1971.

Лит.: Скулачев В. П., Трансформация энергии в биомембранах, М, 1972; Маркин В. С, Чизмаджев Ю. А., Индуцированный ионный транспорт, М., 1974; Овчинников Ю. А., Иванов В. Т., ШкробА.М., Мембрано-активные комплексоны, М., 1974; Иммобилизованные ферменты, подред. И. В. Березина [и др.], т. 1-2, М., 1976; Богуславский Л. И., Биоэлектрохимические явления и граница раздела фаз, М., 1979; Маркин В. С, Пастушенко В. Ф., Чизмаджев Ю. А., Теория возбудимых сред, М., 1981; Корыта И., Ионы, электроды, мембраны, пер. с чешек., М., 1983; Dryhurst G., Electrochemistry of biological molecules, N.-Y.,1977. Ю. А. Чизмаджев.


"бутилксантогенат" 1,3-бензодиоксол 1,3-бутадиен 1,4-бензодиазепин 4-трет-бутилциклогексилацетат N-бензоил-n-фенилгидроксиламин S-бензилтиуронийхлорид Байера-виллигера реакция Бактериальные удобрения Бактериородопсин Бактерициды Балата Баллиститы Бальзамы Барбамил Барбитуровая кислота Барботирование Барбье-виланда реакция Барий Барит Бария гидроксид Бария карбонат Бария нитрат Бария оксид Бария сульфат Бария титанат Бария фторид Бария хлорид Барта реакция Бартона правила Бартона реакция Батохромный сдвиг Безградиентный реактор Безотходные производства Безызлучательные переходы Бейльштейна проба Бекмана перегруппировка Белая сажа Белки Белки-переносчики Белоусова - жаботинского реакция Белые масла Бензальдегид Бензальхлорид Бензамид Бензанилид Бензантрон Бензидин Бензидиновая перегруппировка Бензизоксазол Бензизотиазол Бензил Бензиламин Бензиловая перегруппировка Бензилхлорид Бензилцианид Бензимидазол Бензины Бензины-растворители Бензйловый спирт Бензо- и маслостойкость Бензо-2,1,3-селенадиазол Бензо-2,1,3-тиадиазол Бензогексоний Бензоилацетон Бензоилпероксид Бензоилуксусный эфир Бензоилфторид Бензоилхлорид Бензоин Бензоиновая конденсация Бензойная кислота Бензойная смола Бензоксазол Бензол Бензолполикарбоновые кислоты Бензолсульфамиды Бензолсульфокислоты Бензолсульфохлориды Бензонитрил Бензопираны Бензопирены Бензопиридазины Бензопирилия соли Бензоптеридины Бензотиазол Бензотиофены Бензотриазол Бензотрифторид Бензотрихлорид Бензофенон Бензофураны Бензохиноны Берберин Бергамилат Бергаптен Бериллий Бериллийорганические соединения Бериллия оксид Бериллия фторид Берклий Бесстружковый анализ Бетаины Бетон Бизаболен Бикомпонентные нити Бикукулин Бимолекулярные реакции Биокоррозия Биологические методы анализа Бионеорганическая химия Биоорганическая химия Биополимеры Биосинтез Биосфера Биотехнология Биотин Биофлавоноиды Биохимия Биоциды Биоэлектрохимия Биоэнергетика Бирадикалы Бисфенол Битуминозные пески Битумные лаки Битумные материалы Битумы Битумы нефтяные Битумы твердых горючих ископаемых Биурет Биуретовая реакция Бифенил Бишлера реакция Бишлера-напиральского реакция Благородные газы Благородные металлы Блеомицины Блоксополимеры Блочная полимеризация Бобровая струя Бойля-мариотта закон Болотный газ Больцмана постоянная Бона-шмидта реакция Бор Бора карбиды Бора нитрид Бора оксиды Бора трифторид Бора трихлорид Боразол Бораты неорганические Бораты органические Бориды Борнеолы Борные кислоты Борные руды Борные удобрения Бороводороды Боровский радиус Борогидриды металлов Бородина - хунсдиккера реакция Боропластики Борорганические полимеры Борорганические соединения Ботулинические токсины Брауна правило селективности Брауна реакция Брауна-уокера реакция Бредта правило Бризантные взрывчатые вещества Брожение Бром Броматометрия Броматы Бромбензилцианид Бромбензолы Бромирование Бромное число Бромпирогалловый красный Бромстирол Бронзы Бронзы оксидные Бруцин Брюстера метод Брёнстеда уравнение Буво-блана восстановление Букарбан Бульвален Бумага Бумага синтетическая Бумажная хроматография Бура Бурые угли Бутадиен-нитрильные каучуки Бутадиен-стирольные каучуки Бутадиеновые каучуки Бутадион Бутанолы Бутаны Бутены Бутилакрилаты Бутиламины Бутилацетаты Бутиленгликоли Бутилены Бутилкаучук Бутиллитий Бутилметакрилаты Бутиловые спирты Бутиндиолы Бутиролактон Бутлерова реакция Буферный раствор Буфотенин Бухерера реакции Бухнера - курциуса - шлоттербека реакция Бытовая химия Бэмфорда-стивенса реакция Бёрча реакция Трет-бутилгидропероксид Трет-бутилпероксид