22.Влияние рН на биологические процессы и применние буф р-ов для б-х исследований

Организмы и кл, как правило, весьма устойчивы даже к значительным изменениям рН окружающей среды. Внутрикл. процессы, наоборот, обладают высокой чувствительностью к рН и протекают в среде, рН которой строго регулируется (правда, некоторые колебания рН могут наблюдаться и внутри клетки, например у поверхности мембраны). Бол-во внутрикл. процессов протекает при нейтральных значениях рН, когда их скорость max. Гидролазы лизосом, однако, обладают максимальной активностью при рН 5,0. Желудочный сок млек-их имеет весьма необычную величину рН — около 1; именно при этом рН активность фермента пепсина, начинающего переваривание Б. пищи в желудке max.

В биол-х системах постоянная величина рН поддерживается с помощью эффективных буф.систем, которые по своей хим-ой природе таковы, что они препятствуют изменениям рН, возникающим в ходе метаболического образования кислот (например, молочной кислоты) и оснований (например, аммиака). Бол-во буф.систем, содержащихся в кл-х жидкостях, включают фосфаты, бикарбонат, аминокислоты и белки.

Чувствительность биол-их процессов к рН обусловлена целым рядом причин. Ионы водорода могут выступать в качестве катализатора ряда процессов, быть реагентом или продуктом р-ии. + при изменении рН может изм. проницаемость клеточной мембраны, а следовательно, и распределение в-в или ионов по обе ее стороны. Подобно другим биолог.структурам, мембраны содержат способные к ионизации группы, и в зависимости от степени их ионизации меняется конформация, а значит и биолог. активность молекул, в которые эти группы входят. Это прежде всего касается Б, а следовательно, ферментов. В некоторых Б. небольшое изм. рН окружающей среды вызывает проявление биологической активности. На примере гемоглобина, основной функцией которого является перенос О2 от легких к тканям, можно видеть, что при активном ткан.дыхании незначительное понижение рН в тканях в результате образования углекислоты и ионов водорода облегчает высвобождение О2. Процесс высвобождения Щ2 сопровождается связыванием протонов гемоглобином, что увеличивает буферную емкость системы.

При изучении метаболических процессов in vitro возникает необходимость в применении «нефизиологических» буф.р-ов: направленное изменение рН может значительно облегчить изучение таких типов молекул, как ам.к-ты, Б. и НК с помощью электрофореза и ионообменной хр-ии.

Буферным называется такой раствор, который препятствует изменению концентрации ионов водорода при добавлении к нему кислоты или щелочи. Такое действие раствора называется буферным. Величину буферного действия характеризуют буферной емкостью р, равной количеству сильного основания, которое необходимо добавить для изменения рН раствора на одну единицу.

Обычно пользуются буферными растворами, состоящими из смеси слабой кислоты или основания и соли этой кислоты, например смеси уксусной кислоты и ацетата натрия. при низких значениях рН аминокислота находится в катионной форме, а при высоких — в анионной. При некотором промежуточном значении рН аминокислота оказывается незаряженной и называется цвиттерионом. Молекулы белка всегда изучают в буферных растворах; при этом важно установить изоэлектрическую точку.

23.Подходы к б-х. исс-ию. Основные методы б-х исс-ний. чтобы получить наиболее полное представление о состоянии кл. внутри органов и тканей, опыты лучше всего проводить на интактных изолированных органах и тканях. Преимущество такого изучения заключается в том, что при этом удается избежать нежелательных эффектов, обусловленных изм.непосредственного тк-го окружения, как это имеет место, например, при фракционировании кл. Исследование на уровне целых организмов не только не нарушает целостности тканей, но позволяет изучать отдельные органы и тк, оставляя без изменения снабжение их питательными в-вами, нервную и гормональную регуляцию и т. д. Т.о, чтобы получить полную картину кл-го обмена, необходимо провести исследование на целом организме, изолированном органе, на уровне клетки, клеточной органеллы, на молекулярном и атомном уровнях.

Существуют два подхода, которые взаимно дополняют друг друга. Первый из них заключается в том, что животному вводят соединение, а затем выделяют и идентифицируют все продукты, выводимые из организма. В других случаях спустя некоторое время после введения соединения животное умерщвляют, выделяют и фракционируют нужный орган или ткань, а затем изучают судьбу введенного соединения или исследуют его действие на интересующую субклеточную систему.

Второй подход состоит во введении соединения на одном из указанных уровней и изучении действия этого соединения или путей его превращения на данном или более низких уровнях.

Действие какого-либо соединения можно исследовать на нескольких клеточных частицах или органеллах, каждую из которых необходимо для этого выделить из системы и подвергнуть анализу.