Супрамолекулярная химия - 6.Процессы переноса и создание носителей - 60 - читать

Супрамолекулярная химия(Страница: 60)

Страница: 
60

Супрамолекулярная химия читать 6.Процессы переноса и создание носителей 60

Развитие органической химии процессов трансмембранного транспорта и молекул-носителей началось сравнительно недавно, несмотря на то что физико-химические характеристики и биологическое значение этих процессов были хорошо известны ранее. Дизайн и синтез молекул-рецепторов, способных к селективному связыванию органических и неорганических субстратов, позволили получить ряд веществ, которые, если добиться их растворимости в мембранах, могут выступать в роли молекул-носителей и осуществлять селективный транспорт, обеспечивая проницаемость мембран для связанных частиц. Транспорт (перенос) относится к таким же фундаментальным процессам супрамолекулярной химии, как распознавание и катализ[1.29, 5.12, 6.1].

Химия транспортных систем преследует достижение трех основных целей: дизайн частиц, способных осуществлять перенос, разработка процессов переноса и исследование их возможных приложений в химии и биологии. Селективная проницаемость мембран может быть достигнута за счет либо использования молекул-носителей, либо создания трансмембранных каналов (рис.10).

image53.png

Рис. 10. Процессы переноса: при посредничестве носителя—перенос нейтральных частиц (а) или ионной пары (Ь)\ через каналы (с, вверху), через запираемые/отпираемые каналы, управляемые логическими элементами (“каналы с воротами“) (с, внизу).

6.1.Транспорт при посредничестве носителей

Транспорт посредством носителей(carrier-mediatedtransport), или стимулированная диффузия, заключается в переносе субстрата через мембрану, которому способствует молекула-носитель, расположенная внутри мембраны. Это циклический процесс, включающий четыре стадии:(1)образование комплекса носитель—субстрат на межфазной границе;(2)диффузию комплекса через мембрану;(3)высвобождение субстрата на другой межфазной границе;(4)обратную диффузию свободного носителя.

Благодаря своему циклическому характеру процесс несколько аналогичен молекулярному катализу; его можно рассматривать какфизический катализ, затрагивающий перемещение,транслокацию(translocation)субстрата, подобно тому как химический катализ затрагивает превращение, трансформацию(transformation)субстрата в продукты реакции. Носитель—этокатализатор транспорта(transportcatalyst),который значительно ускоряет перемещения субстрата по сравнению со свободной диффузией и проявляет ферментоподобные свойства (кинетика процесса характеризуется выходом на насыщение, имеют место явления ингибирования и конкуренции и т. д.). Активной частицей является супермолекула носитель—субстрат. Транспорт субстратаSxможет быть сопряжен с потоком второго сорта частиц,S2,в том же самом (симпорт,symport)или в противоположном Сантипорт,antiport)направлении.

Транспорт—это трехфазный процесс, в отличие от монофазного гомогенного химического катализа и двухфазного катализа межфазного переноса[2.87, 2.88]. Дизайн носителей—главная задача органической химии мембранного транспорта, поскольку именно носитель определяет природу субстрата, физико-химические характеристики (скорость, селективность) и тип процесса (стимулированная диффузия, сопряжение с градиентами и потоками других частиц, активный транспорт). Поскольку синтетические носители можно модифицировать по своему желанию, они позволяют управлять процессом переноса посредством изменения структуры лигандов и анализировать влияние различных структурных единиц на термодинамические и кинетические параметры, которые определяют скорость и селективность процессов переноса.

Медиа

See video
Видео
Химический элемент - это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер и строением электронных оболочек. В настоящее время известно 110 элементов:...
02.04.2013 | 6:58
3,064
See video
Видео
Сервис Нигма-Химия и многие функции Нигма-математики не имеют аналогов ни в России, ни в мире.Начиная с 2009 года, Нигма разрабатывает интеллектуальную...
02.04.2013 | 6:58
3,687
See video
Видео
Основным источником этанола является нефтехимический синтез, использующий реакцию, гидратации этилена в присутствии различных катализаторов. Известны также...
02.04.2013 | 6:58
3,219