ПРОНИЦАЕМОСТЬ

ПРОНИЦАЕМОСТЬ, способность перегородки или мембраны пропускать растворенные вещества. Если мембрана, пропуская одни вещества, задерживает другие, она называется полупроницаемой. Обычно полупроницаемые мембраны пропускают растворитель (напр. воду) и часть растворенных вещестз; чем меньше веществ пропускает мембрана помимо растворителя, тем более совершенной считается ее полупроницаемость. Наконец непроницаемые мембраны задерживают и самый растворитель. Многочисленные исследования показывают, что поверхность протоплазмы представляет полупроницаемую мембрану. От свойств этой мембраны, от характера ее П. зависит проникновение в клетку и биол. действие любых хим. веществ—как обычных составных частей омывающих клетку растворов, так и различных лекарственных веществ. В случае многоклеточных организмов покровный слой эпителиальной ткани играет такую же роль полупроницаемой перегородки для проникновения растворенных веществ извне, как и поверхностный слой отдельной клетки. Изучение П. живой клетки составляет поэтому необходимую основу для разработки одной из важнейших проблем биологии— проблемы взаимоотношения организма и окружающей среды. Наряду с живыми клеточными мембранами значительный интерес представляет также П. неживых и в частности искусственных мембран, нашедших себе важное применение в технике (для диализа, ультрафильтрации и пр.). Изучение этих более простых мембран дает существенный материал для построения общей теории П., хотя полученные на них результаты и не могут быть непосредственно перенесены на клеточную П., представляющую строго витальное свойство клетки, зависящее от ее фнкц. состояния и резко нарушаемое при отмирании. П. неживых мембран. Особенно широко распространены мембраны, обладающие П. для кристаллоидов, но б. или м. полно задерживающие коллоиды. Такими свойствами обладают напр. различные мертвые ткани или приготовленные из них перепонки: стенка плавательного или мочевого пузыря, пергаментные мембраны и пр. Сходные мембраны могут быть приготовлены искусственно из различных коллоидальных веществ, например желатины или коллодия, причем пористость их варьирует в зависимости от способа приготовления (см. Диализ). Применение серии мембран последовательно изменяющейся пористости позволяет даже фракционировать смесь коллоидов, отфильтровывать коллоид с более крупными частицами от более мелкодисперсного, проходящего через мембрану (см. Ультрафильтрация). Значительно труднее построить искусственную полупроницаемую мембрану, задерживающую также кристаллоиды. Наиболее совершенной в этом отношении является бесспорно осадочная мембрана из железистосинеродистой меди, непроницаемая для очень многих кристаллоидов (см. Осмотическое давление).—В последние годы очень детально были также изучены высушенные коллодийные пленки. В то время как обычные коллодийные мембраны пропу- скают не только кристаллоиды, но—в зависимости от способа приготовления—также наиболее мелкодисперсные коллоиды, при полном высушивании их П. в огромной степени уменьшается и приобретает резко выраженный избирательный характер. Как показали тщательные исследования Колландера (Collander), проникновение неэлектролитов через высушенную коллодийную пленку определяется гл. обр. их молекулярным объемом: проходят только вещества, молекулы к-рых не превышают нек-рой предельной величины—тем меньшей, чем более плотной является коллодийная пленка. Т. о. в данном случае оправдывается теория, впервые высказанная М. Траубе (М. Traube), согласно которой полупроницаемая мембрана представляет «молекулярное сито», механически задерживающее более крупные молекулы. Сходным образом ведет себя упомянутая выше осадочная мембрана. Совершенно иные зависимости обнаруживает проникновение через ту же высушенную коллодийную пленку электролитов. Если раствор какого-либо электролита, напр. хлористого калия, отделен подобной мембраной от чистой воды, электролит в нее не проникает. Более точное исследование показывает однако, что в действительности мембрана непроницаема не для обоих ионов электролита, а лишь для аниона; катионы задерживаются вместе с анионами лишь в силу невозможности сколько-нибудь значительного пространственного обособления друг от друга ионов разного знака. В этом легко убедиться, заменяя воду в наружной жидкости раствором хлористого натрия. Тогда ионы калия быстро появляются в наружной жидкости, обмениваясь на соответствующее количество ионов натрия. Аналогичные опыты над ионом хлора показывают, что для негомембрана при всех условиях непроницаема. Михаелис (Michaelis) в ряде исследований обосновал теорию избирательной ионной проницаемости мембраны, содержащей мельчайшие поры, приближающиеся по своей величине к молекулярным размерам. На границе двух соприкасающихся фаз возникает обычно б. или м. значительная разность потенциалов. На поверхности погруженного в воду твердого тела образуется электрический двойной слой (см.); избыток ионов одного знака преобладает в тончайшем водном слое, плотно связанном с твердым телом и сообщающем ему соответствующий электрический заряд, между тем как равный избыток ионов противоположного знака образует внешнюю, подвижную обкладку двойного слоя. Только через последнюю могут проходить растворенные вещества в том случае, когда размеры пор не превышают толщины двойного слоя. Однако в наружную обкладку двойного слоя могут беспрепятственно входить только ионы, имеющие заряд противоположного знака по сравнению со стенками пор; для одноименных ионов прохождение будет затруднено или даже совершенно невозможно. На этом основана, согласно Михаелису, избирательная ионная П. мелкопористых мембран. В существовании ее (и в степени избирательности) можно убедиться, разделяя подобной мембраной два раствора одного и того же электролита в разной концентрации и измеряя величину мембранной разности потенциала (см.) между ними. В силу того, что коллодийная поверхность имеет отрицательный пограничный потенциал, приготовленная из нее мембрана обнаруживает избирательную П. для кати о- нов. Аналогичным образом, как показали Монд и Гофман (Mond, Hoffmann), положительно заряженная мембрана обладает избирательной проницаемостью для анионов. На совершенно .другом принципе основана П. однородных, гомогенных мембран, напр. неводной пленки, разделяющей две водные фазы. Здесь не может •быть речи о проникновении через какие-либо лоры, а следовательно о зависимости от величины пор и действующих на их поверхности электрических сил, с одной стороны, от размеров или электрических свойств проходящих частиц—с другой. Условием прохождения через мембрану является растворение в самом веществе последней. Так напр. только вещества, растворимые в масле, могут пройти через масляный слой. П. клеточной оболочки. Методы исследования. Изучение П. живой клетки потребовало разработки специальных методов, каждый из к-рых имеет ограниченную область применения и б. или м. существенные недостатки. Наиболее прямым и точным методом было •бы непосредственное хим. определение проникающих в клетку веществ. К сожалению, только очень немногие растительные клетки имеют достаточно крупные размеры и содержат достаточное количество клеточного сока для хим. .анализа. Такие клетки, как напр. у водоросли "Valonja, представляют поэтому исключительно удобный объект, давший ценный материал для изучения П. В других случаях количество проникающего в клетку вещества можно хотя ■бы приближенно оценивать лишь при условии, если оно дает в клетке какие-либо видимые в микроскоп реакции. Это имеет место напр. в том случае, когда клетка содержит индикатор, по изменению окраски к-рого можно судить о количестве проникшей в клетку к-ты или щелочи. Нек-рые клетки содержат чувствительные к изменению реакции пигменты, которые могут ■быть использованы в качестве естественных индикаторов. С той же целью применяют также некоторые искусственные индикаторы, легко проникающие в клетку (например нейграль-рот). Сходную роль может играть содержащаяся в клеточном соке растений дубильная кислота, представляющая отличный индикатор на присутствие алкалоидов. Она образует с ними нерастворимые осадки, позволяющие обнаруживать проникновение в клетку ничтожных следов алкалоидных оснований. С той же целью непосредственного наблюдения П. многие исследователи изучали проникновение в клетку различных красок. При этом по наличию или отсутствию окраски судили о там, проникает ли данная краска в клетку, а по интенсивности окраски—о степени П. и скорости проникновения. Этот очень широко распространенный метод является однако весьма ненадежным, так как окраска зависит не от одной только П. Клетка приобретает заметную окраску лишь в том случае, когда краска, проникнув в клетку, накапливается в ней в значительно большей концентрации, чем в окружающем "растворе. Поэтому изменения окрашиваемости в меньшей степени зависят от П., чем от изменения условий связывания и накопления краски внутри клетки. Среди косвенных методов изучения П. важнейшую роль сыграли осмотические методы. Клетка в своем отношении к окружающим растворам ведет себя до известной степени как осмотическая ячейка, всасывающая воду из гипотонических растворов и теряющая ее в гипертонических; в первых ее объем увеличивается, в последних уменьшается. Однако объем клетки изменяется в строгом соответствии с осмотическим давлением окружающего раствора лишь в том случае, если ее поверхность непроницаема для растворенного вещества. По степени отклонения от этой простой зависимости можно судить о степени П. Так напр. при действии вещезтва, способного постепенно проникать в клетку, для плазмолиза (см.) потребуется более высокое осмотическое давление раствора, чем в случае вещества, для которого клеточная поверхность совершенно непроницаема. Чем выше П., тем это несоответствие больше. Вещества, проходящие в клетку так же свободно, как вода, ни в какой концентрации не вызывают плазмолиза. По мере проникновения плазмолизирующего вещества в клетку и выравнивания его концентрации плазмолиз исчезает, сменяясь деплазмолизом. Последний наступает тем быстрей, чем выше П., давая тем самым еще один прием для ее характеристики.— В заключение следует остановиться на методах, изучающих собственно не клеточную, а тканевую П. Они основаны на применении в качестве мембраны не поверхности отдельной клетки, а целой пластинчатой ткани, что позволяет перейти от микро- к макрометодам. В качестве подобной ткани пользовались пластинчатой водорослью Lamjnaris, кожей лягушки, кишечной стенкой. О П. ткани можно судить, непосредственно измеряя количество проходящих сквозь нее веществ или же определяя ее электропроводность; последняя величина характеризует исключительно ионную П. Результаты, полученные на целой ткани, не всегда могут быть непосредственно перенесены на клеточную П. Нек-рые особенности тканевой П. будут рассмотрены ниже. В наст, время по вопросам клеточной П. накопился огромный экспериментальный материал, к сожалению однако весьма неодинаковой ценности. В результате недостаточно критического отношения к применяемым методам очень многие исследования представляют балласт, к-рый не может быть использован при установлении законов П. Прежде всего следует отметить, что вместо скорости проникновения (характеризуемой количеством вещества, проникающего в единицу времени) нередко исследовалось в сущности распределение данного вещества между клеткой и раствором. Между тем концентрация, в к-рой то или иное вещество может накапливаться в клетке, не дает правильного представления о скорости его проникновения. Еще более серьезным источником ошибок является недостаточный учет того основного факта, что П: клетюурезко нарушается при ее повреждении, исследованию же подлежит именно П. живой, неповрежденной клетки. Между тем многие исследуемые вещества сами б. или м. сильно повреждают клетку и нарушают ее нормальную полупроницаемость. Сперва они повреждают клетку и лишь после этого получают доступ в нее. Это относится в частности к очень многим наблюдениям над П. клеток для к-т и щелочей.Большинство исследователей не отличало их действительно прижизненного проникновения от прохождения в клетку, предварительно поврежденную ненормальной реакцией раствора. Конечно такое «вторичное проникновение» ничего общего не имеет с нормальной клеточной П., являющейся предметом исследования. Чтобы избежать этой ошибки, есть только один способ, к сожалению, далеко не всегда применявшийся; необходимо по окончании опыта проверить, сохранила ли клетка свою жизнеспособность. Для растительной клетки критерием этого может служить деплаз-молиз (предварительно плазмолизированной) клетки в гипотоническом растворе; для мышечной ткани—сохранение (или восстановление) нормальной возбудимости; для яйца— способность к развитию и т. д. С той же целью можно также проверить, задерживает ли клеточная оболочка попрежнему одно из веществ, для к-рых она нормально непроницаема. Правила клеточной П. Проницаемость клеток для растворенных веществ была впервые систематически изучена Овертоном (Overton) в конце 19 в. Зависимости, установленные на основании огромного числа поставленных им опытов, оказались в главных чертах тождественными для всех исследованных им клеток, растительных и животных. Они представляют поэтому общие правила, характеризующие П. всякой клеточной оболочки, хотя отдельные виды клеток могут отличаться специфическими особенностями. Последующие авторы, значительно развившие и дополнившие учение о клеточной П., вместе с тем подтвердили основные установленные Овертоном зависимости. Исследования Овертона показали, *что существует тесная связь между хим. структурой различных соединений и их способностью проникать в живую клетку. Существующие между ними зависимости получают очень общую и четкую формулировку, если воспользоваться для их выражения основными понятиями современной теории строения молекулы. Все хим. соединения могут быть разделены на полярные и неполярные (см. Молекула, Диполи). Примером совершенно неполярных соединений могут служить различные углеводороды. Полярные соединения в общем более растворимы в Воде (к-рая сама полярна), чем в таких органических неполярных растворителях, как бензол, эфир, хлороформ. Не только молекула в целом, но даже отдельный ее радикал может представлять «полярную группу», отличающуюся б. или м. неравномерным распределением электрических зарядов между составляющими ее атомами. В органических соединениях наиболее широко распространенными полярными группами являются карбоксильная (—СООН), гидроксильная (—ОН) и аминогруппа (—NH₂); особенно большой полярностью отличается первая. Т. к. полярные группы обладают сродством к воде, то с увеличением в молекуле количества полярных групп растет растворимость в воде и уменьшается растворимость в неводных растворителях. Обращаясь теперь к правилам П., следует прежде всего сказать, что типичные неполярные соединения, как углеводороды, очень быстро проникают в клетку. Овертон показал это для самых различных углеводородов—предельных, непредельных, циклических, как например метан, пентан, ацетилен, бензол и др. Условия несколько изменяются при введении в молекулу какой-либо полярной группы, как —СООН, —ОН, —NH₂. Способность проникать в клетку зависит гл. обр. от соотношения полярной и неполярной части молекулы: она возрастает с увеличением последней. Действительно сравнение одноатомных спиртов, жирных к-т и т. п. показывает, что в гомологич. рядах П. возрастает по мере перехода к высшим чле- нам ряда, по мере удлинения углеродной цепи_г несмотря на то, что при этом увеличиваются общие размеры молекулы. Напротив', увеличение числа полярных групп в молекуле уменьшает П. Вообще, если молекула содержит только одну полярную группу, а остальная ее-часть имеет характер углеводорода, свойства последнего преобладают, и молекула легко проникает в клетку (как напр. одноатомные спирты, соответствующие альдегиды, кетоны и т. п.). При большем числе полярных групп соотношения изменяются. Хорошей иллюстрацией подобных зависимостей могут служить различные-спирты. Одноатомные спирты проникают в~ клетку крайне быстро, двухатомные—несколько медленнее; в этом легко убедиться, сравнивая например прохождение этилового спирта (С₂Н₅ОН) и этиленгликоля [С₂Н₄(ОН)₂]. Значительно медленнее проникает трехатомный спирт глицерин [С₃Н₅(ОН)₃], к-рый может даже-временно вызывать плазмолиз, по мере его-проникновения постепенно исчезающий. Проникновение четырехатомного спирта эритрита. [С₄Н_в(ОН)₄] совершается еще медленнее, хотя все же может еще быть доказано путем деплаз-молиза. В отношении шестиатомного спирта маннита [С₆Н₈(ОН)_в] этот метод оказывается уже безрезультатным. Так же мало проницаема клеточная оболочка для Сахаров: введение в молекулу спирта альдегидной или кетонной группы не делает ее более способной проникать в клетку. Сходные соотношения наблюдаются у органических к-т. Сравнение жирных к-т с соответствующими оксикислотами показывает, что и в этом случае введение гидроксильной группы затрудняет проникновение. Еще более неблагоприятно отражается увеличение числа карбоксильных групп: П. для двуосновных кислот значительно ниже, чем для соответствующих одноосновных. Подобным же образом влияет присоединение аминогрупп. Для аминокислот, так же как для Сахаров, Овертон не был в состоянии подметить какого-либо проникновения. их сквозь клеточную оболочку. Такая полная непроницаемость клетки для гексоз и аминокислот, к-рые несомненно должны проникать в-нее в качестве основных питательных веществ, является биологически совершенно непонятной. В наст, время трудно еще сказать, чем объясняется это противоречие—недостаточной чувствительностью примененной методики или же тем, что в физиол. условиях клетка проявляет иную П. по отношению к этим необходимым ее-веществам, чем в условиях эксперимента. В го время как введение полярной группы понижает П., замещение водорода какой-нибудь углеводородной группой (—СН₃,—С₂Н₅,—С₆Н₅ и т. п.) ее увеличивает. Это влияние сказывается особенно резко, если подобному замещению (метилом, этилом, фенолом и т. п.) подвергается водород, входящий в состав какой-нибудь полярной группы. В этом отношении особенна показательно сравнение глицерина или же мочевины" с их моно-, ди- и триэтиловыми производными. Скорость проникновения быстро* возрастает с"увеличением числа замещающих этиловых групп: в то время как она весьма мала для самой мочевины, триэтилмочевина проникает в клетку почти мгновенно. Т. о., подводя итоги наблюдениям над различными органич. веществами, можно сказать., что они полностью подтверждают высказанное-выше положение: неполярная (или гомеополяр- з за ная)' структура молекулы благоприятствует проникновению в клетку, гетерополярная—затрудняет его. Наиболее резко выражена полярность у сильных электролитов, к к-рым принадлежат минеральные соли, сильные неорганические к-ты и щелочи. Поэтому можно ожидать, что и они неспособны быстро проходить в живую клетку. П. клетки для к-т и щелочей исследовалась при помощи естественных индикаторов или же индикаторов, искусственно вводимых в клетку. Среди различных к-т наибольшей способностью проникать в клетку и подкислять ее содержимое обладают слабые к-ты, как напр. салициловая, валериановая, бензойная. Чтобы правильно представить себе, насколько быстрее проникают в клетку слабые к-ты по сравнению с к-тами более сильными, нужно учесть, что даже для получения одинакового подкисления первые должны были бы достигнуть в клетке значительно более высокой концентрации. Еще легче, чем упомянутые к-ты, почти мгновенно, проникают в клетку такие слабые и вместе с тем летучие к-ты, как углекислота и сероводород. Напротив, сильные минеральные к-ты (соляная, азотная, серная)—иначе говоря свободные водородные ионы—крайне плохо проходят в живую клетку. Если многие авторы и получали для них относительно высокие значения П., то зависело это, повидимому, от «вторичного проникновения» в предварительно поврежденную клетку. Отсюда конечно не следует, что клетка совершенно непроницаема для t Н-ионов, но при той низкой концентрации сильных кислот, которая еще безвредна для клетки, это проникновение не удается обнаружить. Очевидно и в случае органических к-т в клетку проникают не свободные Н-ионы, а лишь нейтральные молекулы к-ты, подвергающиеся затем диссоциации внутри клетки.—Аналогичные соотношения установлены и для щелочей. Сильные едкие щелочи проникают в клетку только после того, как они разрушат или повредят их поверхность, между тем как для слабых органических оснований наблюдается весьма значительная П. Особенно велика она для аммиака, представляющего в этом отношении полную аналогию тому исключительному положению, к-рое среди к-т занимает углекислота. Т. о. живые клетки очень мало проницаемы для сильных, практически полностью диссоциированных к-т и щелочей, и значительно легче пропускают многие слабые, мало диссоциированные к-ты и щелочи. Другими словами, они непроницаемы или очень мало проницаемы для свободных Н- и О Н-ионов, но легко пропускают недиссоциированные молекулы многих к-т и щелочей. Водородные и гидроксильные ионы, неспособные прямо проникать в клетку в свободном состоянии, входят в нее в замаскированном виде, в соединении с соответствующим кислотным анионом или с катионом какого-либо основания. Не существует поэтому прямого соответствия между концентрацией Н- и ОН-ионов в наружном растворе и рН клеточного содержимого. Внутриклеточная реакция определяется в значительно большей степени условиями П. для -кислых и щелочных веществ, находящихся в наружном растворе, чем его рН. Менее кислый раствор может иногда оказывать на клетку более сильное подкисляющее действие; то же относится к подщелачивающему действию щелочных растворов. В предельном случае, как показал Джекобе (Jacobs), возможен даже такой парадоксальный эффект, как подкисление клетки щелочным раствором и подщелочение кислым. Так напр. в смеси соды и углекислоты, имеющей щелочную реакцию-при достаточной концентрации углекислоты,. благодаря ее свободному проникновению в. клетку, происходит подкисление последней^ Подобным же образом можно подщелочить клеточное содержимое смесью аммиака и нашатыря, имеющей благодаря гидролитической диссоциации последнего слабокислую реакцию. Вследствие описываемого влияния П. физиоло-гич. действие кислот и щелочей не может быть однозначно определено их реакцией и поэтому часто совершенно не соответствует их химической активности. В отношении П. водородные и гидроксильные ионы не составляют исключения; для других ионов доступ в клетку также крайне затруднен.. Это относится в частности к анионам органических к-т. Клеточная оболочка так же мало. проницаема для них, как и для Н-ионов. В этом легко убедиться, сравнивая проникновение органических кислот и их солей. В отлдчие от слабых органических к-т, очень мало диссоциированных, соли, к-рые они образуют с щелочными металлами, диссоциированы почти полностью. В первом случае образуются нейтральные молекулы к-ты,во втором—свободные анионы; первые легко проходят в клетку, вторые— нет. Этим объясняется характерное влияние, к-рое оказывает рН раствора на проникновение в клетку слабых к-т, напр. кислых красок; оно подавляется щелочной реакцией и резко ускоряется при подкислении. В щелочной среде кислая краска дает сильно диссоциированную и потому плохо проникающую соль; в кислом растворе она образует недиссоциированные молекулы, для к-рых клетка в достаточной мере проницаема. Аналогичные соотношения имеют место для щелочей. Они объясняют описанную еще Овертоном зависимость ядовитости алкалоидных оснований от реакции раствора. В его опытах рыбы и головастики выживали некоторое время в 0,1%-ном растворе азотнокислого стрихнина, но быстро погибали при прибавлении к этому раствору небольшого количества соды. Дело в том, что свободные алкалоидные основания (стрихнин, кокаин, кофеин и др.) ничтожно мало диссоциированы и в виде молекул недиссоциированной щелочи легко проникают в клетку. Напротив, для алкалоидного катиона клеточная оболочка непроницаема. Поэтому соли алкалоидов с сильными к-тами, сильно диссоциированные электролитически и содержащие большое количество свободных катионов алкалоида, отличаются очень малой ядовитостью. Последняя зависит исключительно от происходящей в водном растворе гидролитической диссоциации, благодаря которой в растворе образуется небольшое количество не-диссоциированных молекул свободного алкалоидного основания. Их содержание возрастает при увеличении щелочности раствора, а вместе с тем повышается и ядовитость последнего. Напротив, подкисление подавляет гидролитическую диссоциацию и соответственно этому обезвреживает раствор алкалоидной соли. Обращаясь от к-т и щелочей к ионам нейтральных солей, нужно констатировать и для них крайне малую П. Овертон собственно полагал, что минеральные соли совершенно не проникают в клетку. Более тщательные наблюдения Остергаута (Osterhout) показали однако, что чистые растворы солей щелочных металлов (NaCl, KG) проникают в клетку с заметной ■скоростью. Правда, и в этих опытах, как будет цоказано ниже, перенесение клетки из нормальной солевой среды в чистый раствор одной •соли предварительно создавало в клетке ненормальное повышение П., имеющее решающее значение для исхода опыта. Правильнее поэтому экспериментировать над клетками, находящимися в своей нормальной среде, к к-рой добавлен исследуемый ион, в возможно малой, «безвредной для клетки концентрации. С этой целью применяются напр. соли цезия и рубидия—ионов, близких по своей хим. природе к калию и допускающих в то же время чувствительное спектроскопическое определение. С той же целью изучают проникновение брома или других одновалентных ионов и их обмен на •содержащиеся в клетке хлор-ионы. При исследовании ионной П. требуется большая тщательность, т. к. П. сильно возрастает при всяком ■{даже обратимом) повреждении клетки. Однако даже совершенно неповрежденная, нормальная клетка обнаруживает нек-рую П. для ионов— для различных ионов (и у разных клеток) весьма неодинаковую. Примером может служить морская водоросль Valonia, содержащая достаточное количество клеточного сока для хим. анализа. Ее поверхность непроницаема для содержащихся в ней щелочных и щелочноземельных катионов (Na, К, Са, Mg), содержание к-рых в клетке совершенно не зависит от их концентрации в морской воде. Так же непроницаема она для сульфат-иона. Однако другие анионы (имеющие меньший ионный радиус) •свободно проникают через поверхность протопласта. Так, при наличии во внешнем растворе ионов брома они проникают внутрь, вытесняя соответствующее количество хлора, так что общее количество галоидов в клеточном соке остается неизменным. Сходные явления избирательной П. для анионов обнаруживают эритроциты. Давно уже известно, что при пропускании через кровь углекислоты ее титра-ционная щелочность увеличивается, а содержание хлора в то же время уменьшается (между -тем как распределение Na и К остается неизменным). Кеппе (Коерре) указал, что это объясняется проницаемостью эритроцитов как для ■бикарбонатного иона, так и для хлор-иона. ' В эритроцитах большее, чем в плазме, количество щелочных катионов удерживается протеиновыми анионами. Вытесняя последние, углекислота образует с щелочными катионами «бикарбонаты. Т. о. в эритроцитах получается избыток бикарбонат-ионов (НСО/), часть к-рых выходит в плазму крови, вытесняя из нее взамен эквивалентное количество Cl-ионов. Обменный характер описываемого перераспределения анионов как нельзя лучше иллюстрируется тем •обстоятельством, что эритроциты, взвешенные в изотоническом растворе неэлектролита, совершенно не отдают в раствор щелочи при пропу--скании углекислоты. Напротив, после пропускания СО ₂ через взвесь эритроцитов в изото-. ническом растворе Na₂S0₄ или NaN0₃ наблюдается появление в растворе титруемой щелочи <иона НС0₃')> между тем как эквивалентное количество сульфат- или нитрат-ионов проникает в клетку. Впрочем, не нужно даже пропускать углекислоты, чтобы убедиться в избирательной П. эритроцитов для анионов. Как показал Рохони (Rohonyi), в изотоническом растворе нитрита кальция ионы N0₂' проникают в эритроциты, вытесняя из них С1-ионы, к-рые выходят в наружный раствор и путем такого промывания могут быть практически полностью извлечены из клеток; концентрация кальция в растворе остается при этом неизменной. Т. о., задерживая катионы, оболочка эритроцитов в то же время свободно пропускает различные кристаллоидные анионы. Однако найденные на эритроцитах соотношения не могут быть обобщены: в других случаях наблюдаются обратные соотношения,— клеточная оболочка оказывается менее проницаемой для анионов, чем для катионов. Избирательная ионная П. чаще всего проявляется в том, что одни клетки в большей или меньшей степени проницаемы лишь для нек-рых катионов, другие—для части анионов. В заключение нужно рассмотреть проникновение самой воды, служащей естественным растворителем для всех изучаемых веществ. Осмотические явления, способность клетки изменять свой объем в растворах измененного осмотического давления дают наглядное доказательство их П. для воды. Однако скорость проникновения или выхождения воды для разных клеток весьма неодинакова; она далеко не всегда так велика, как обычно принято думать. При плазмолизе растительных клеток равновесие нередко достигается лишь по прошествии часа или даже позже; у многих яйцевых клеток животных обмен воды совершается еще значительно медленнее. Учитывая малые размеры клетки, нужно признать подобную скорость весьма умеренной. Т. о. вода не занимает какого-либо исключительного места по скорости проникновения в клетку. П. для воды, во многих случаях очень большая, в других оказывается крайне ограниченной.—С очень большой скоростью проникают в клетку газьь. Выше была уже отмечена исключительно высокая П. клетки для таких летучих веществ, как углекислота, аммиак, сероводород. Однако имеется крайне мало измерений, позволяющих судить хотя бы об относительной скорости прохождения различных газов. Крог (Krogh) измерял скорость диффузии нескольких газов сквозь тонкую тканевую пластинку. Полученные им результаты оказываются очень близкими к относительным скоростям диффузии тех же газов сквозь слой воды. С наибольшей скоростью проходит в обоих случаях углекислота, значительно медленнее проходит кислород, обнаруживающий все же несколько большую скорость, чем азот. Функциональные изменения П. Неоднократно уже указывалось, что всякое повреждение клетки сопровождается резким нарушением ее нормальной полупроницаемости. Крайняя легкость нарушения П. является серьезным источником ошибок, исказившим результаты многих экспериментальных исследований в этой области, но в то же время такая тесная связь между физиол. состоянием клетки и ее П. делает из измерений последней ценный и многообещающий метод изучения клеточной патологии. Пользуясь в качестве удобной меры клеточной П. ее электропроводностью, Остер-гаут имел возможность непосредственно следить за изменениями растительной клетки при ее повреждении, отмирании или восстановлении и строить количественные кривые хода этих процессов. Однако изменения П. наступают не только при гибели клетки. Под влиянием различных экспериментальных воздействий П. 1 может изменяться обратимо, возвращаясь по ■окончании опыта к первоначальному значению. Среди подобных воздействий необходимо поставить на первом месте изменения ионного состава окружающего раствора. Как известно, перенесение клетки из ее естественной среды, содержащей эквилибрированную смесь солей, в чистый раствор отдельной соли вызывает повреждение клетки, а следовательно и необратимое увеличение ее П. (см. Антагонизм жонов). Однако различные соли оказывают при этом неодинаковое действие. Соли щелочных металлов с самого начала повышают П. В течение нек-рого времени это увеличение П. является обратимым: клетка, перенесенная снова в эквилибрированный раствор, остается живой и восстанавливает нормальную полупроницаемость. Более длительное пребывание в чистом растворе NaCl или другой подобной соли вызывает гибель клетки, сопровождающуюся дальнейшим повышением П. Напротив, кальций и другие щелочноземельные катионы сперва понижают П. Она снова и уже необратимо увеличивается только в результате повреждения клетки при более продолжительном их .действии. Если соли щелочных и щелочноземельных катионов находятся в смеси, образуя эквилибрированный раствор, то небольшие изменения их относительной концентрации, недостаточные для повреждения клетки, могут оказывать значительное влияние на ее П., «настраивая» ее на более высокий или более низкий уровень. В обычной эквилибрированной смеси увеличение содержания кальций-ионов <или других щелочноземельных катионов) по-нижает П., преобладание щелочных катионов -ее увеличивает. Эти наблюдения были сделаны над ионной П. Сходным образом влияют электролиты на П. клетки для воды: соли кальция и магния ее уменьшают, между тем как соли натрия - и калия влияют в противоположном направлении. Описываемым влиянием солей на клеточную П. объясняется вероятно явление так наз. солевой гликозурии. Она часто появляется после вливания физиол. раствора INaCl в результате вызываемого последним разрыхления почечных клеток, приобретающих повышенную П. для содержащейся в крови глюкозы. Прибавление к раствору натриевой «соли небольшого количества хлористого кальция, как и следовало ожидать, быстро устраняет гликозурию. П. клетки изменяется не только в зависимости от ионного состава окружающего раствора. •Особенно большой интерес представляют фнкц. изменения П., тесно связанные с протекающими в клетке физиол. процессами, в частности с процессами возбуждения. Лилли (Lillie) исследовал личинок морского кольчатого червя Arenicola, содержащих в своих клетках растворимый желтый пигмент, для к-рого клеточная оболочка в состоянии покоя непроницаема. Чистый раствор NaCl, изотоничный с морской водой, вызывает общее тоническое сокращение, •сопровождаемое настолько значительным увеличением П., что пигмент свободно выходит наружу. Прибавление кальция или магния предотвращает как мышечное сокращение, так и повышение П., к-рые т. о. оказываются тесно связанными между собой. На основании своих опытов Лилли впервые высказал мысль, что при возбуждении клетки ее П. для растворенных веществ увеличивается. Правда, такое толкование этих опытов представляется во многих отношениях спорным. В частности наблюдае- мые изменения П. могут зависеть от прямого действия солей, а не от вызываемых ими явлений возбуждения. Но в других случаях подобное объяснение исключается. Обратимое увеличение П. было обнаружено при электрическом и даже при нормальном нервном раздражении самых различных тканей—мышц, желез, кожи. С этим увеличением П. связаны и другие физ.-хим. изменения, наблюдаемые в возбужденной ткани, в частности протекающие в ней электрические явления (см. Животное электричество). Характерно, что электрические явления на клеточной поверхности оказываются сходными при возбуждении и при повреждении. В обоих случаях они зависят от резкого повышения клеточной П., теряющей в значительной степени свой избирательный, ионный характер. Различие заключается лишь в том, что в одном случае (при возбуждении) это повышение П. обратимо, во втором (при повреждении)—необратимо. К явлениям раздражения в широком смысле следует отнести также оплодотворение, возбуждающее процессы развития яйцевой клетки. Соответственно этому ряд наблюдений указывает на повышение ионной П. оплодотворенного яйца по сравнению с неоплодотворенным. Сходные явления наблюдаются и в растительных клетках, причем одним из важнейших агентов, влияющих на их П., является свет. Согласно Лепешкину иТрендле (Trondle), у растений освещение обычно увеличивает П. клеточных оболочек. Наиболее эффективными оказываются при этом ультрафиолетовые лучи. Впрочем, в нек-рых случаях самое изменение яркости освещения (хотя бы переход от света к темноте) может служить раздражителем, повышающим П. Она возрастает также и при других раздражениях. Согласно Пфефферу (Pfef-i'er), изменения клеточной П. обусловливают тургорные движения чувствительных растений, например мимозы. Клетки сочленений чувствительных растений обладают, подобно сократительным элементам животного организма, способностью временно повышать свою П. в ответ на внешние раздражения (гл. обр. механические). Вызванное механическим раздражением повышение П. приводит к выхождению из клетки части растворенных веществ и вследствие этого—к падению клеточного тур-гора. В т. н. сочленениях чувствительных растений, являющихся их двигательными органами, целлюлезные клеточные стенки, обычно у взрослых клеток твердеющие, сохраняют свою эластичность. Поэтому при падении тур-гора, вызванном внешним раздражением, клетка сжимается и органы растения, не удерживаемые больше эластическим сопротивлением сочленения, опускаются вниз. Лишь только клетки сочленения снова приобретут нормальную полупроницаемость, образующиеся в них в процессе обмена веществ осмотически деятельные продукты вновь увеличивают тургор, и части растения расправляются, делаясь снова восприимчивыми к следующим раздражениям. Т. о. повидимому обратимое увеличение П. неизменно наступает при возбуждении любой клетки как животной, так и растительной. В ходе клеточных процессов П. не остается строго постоянной, но подвергается б. или м. значительным фнкц. изменениям. Если существует общая связь между возбуждением и увеличением П., то с другой стороны, естественно ожидать, что наркотические средства, делающие живую клетку временно невосприимчивой к раздражению, дают противоположный эффект, вызывают временное понижение П. Это действительно было установлено целым рядом исследователей. Так напр. Лилли нашел, что различные наркотизирующие вещества (спирт, эфир, хлороформ), парализуя возбуждающее действие чистых растворов хлористого натрия 344, на личинок Arenicola, уменьшают в то же время их П. (останавливают выход пигмента под влиянием NaCl). Особенно подробно и точно изучил это влияние Остергаут на пластинках водоросли Laminaria, а позднее на коже лягушки. Их. электропроводность уменьшается в 1%-ном растворе эфира, причем это изменение-—как то характерно для наркоза—вполне обратимо; П. возвращается к норме после перенесения водоросли в чистую морскую воду. В 3%-ном эфире водоросль вскоре отмирает: за временным уменьшением ионной П., обратимой фазой наркоза, следует резкое и необратимое ее увеличение как результат умирания клетки. Подобным же образом, по данным Вин-терштейна (Winterstein), наркоз задерживает прохождение солей через слой мышечных клеток лягушки. Как эти, так и множество других наблюдений показывают, что наркоз понижает П. клеточной оболочки. Устанавливая такое общее положение, необходимо предостеречь от одной грубой ошибки, к сожалению, получившей широкое распространение при исследованиях фнкц. изменений П. Дело в том, что П. клетки для различных веществ изменяется не параллельно: увеличиваясь для одних веществ, она может оставаться неизменной (а в некоторых случаях даже уменьшаться) по отношению к другим. Так напр. П. клетки для воды и солей изменяется несравненно сильней, чем П. для основных красок, прижизненно окрашивающих клетку, или же для наркотиков. Поэтому результаты, полученные на одном каком-либо веществе, не всегда могут быть обобщены и не дают еще права говорить о*со-ответствующем изменении П. для всех растворимых веществ вообще. Теории клеточной П. Огромное количество наблюдений, частично здесь рассмотренных, заставляет приписать поверхности протоплазмы другие свойства, чем клеточному содержимому,—свойства особой полупроницаемой мембраны. Многочисленные попытки как-либо иначе объяснить характерные особенности проникновения растворенных веществ в клетку и их распределения между клеткой и внешним раствором оказались безрезультатными. Для выяснения природы полупроницаемой клеточной оболочки необходимо было прежде всего установить, какими физ .-хим. свойствами отличаются вещества, быстро проходящие через клеточную оболочку, от тех, которые совершенно лишены этой способности или же обладают ею лишь в ограниченной степени. Овертон, который впервые систематически исследовал клеточную П., обратил внимание на то, что в клетку свободно проникают вещества, растворимые в жирах или жиропо-добных, «липоидных» веществах. Клетки ведут себя так, как если бы они были окружены тонкой жироподобной, липоидной оболочкой, растворение в к-рой является необходимым условием для проникновения внутрь. Разработанная Овертоном теория липоиднойоболо-ч к и была в течение долгого времени господствующей теорией клеточной П. При наличии на поверхности протоплазмы сплошной жировой пленки только после растворения в ней вещество может проникнуть внутрь. Вопрос лишь в том, в какой мере П. клетки для различных веществ действительно соответствует их относительной растворимости в жирах. Последнюю можно выразить т. н. коефициентом распределения—соотношением их концентрации в жи- ровом растворителе и в соприкасающемся с ним? водном растворе. Пользуясь в качестве жирового растворителя оливковым маслом, Овертон для многих веществ нашел полный параллелизма между скоростью их проникновения в клетку и коефициентом распределения масло/вода. К последнему вполне приложимо большинство» тех правил, к-рые были выше установлены для П. клеточной оболочки; чем сильнее выражена полярность соединения, тем в общем ниже его» растворимость в жирах. Однако детальное* исследование большого числа различных веществ—гл. обр. прижизненных красок—выявило целый ряд исключений и противоречий. Так напр. метиленовая синь и многие другие-краски проникают в клетку и прижизненно* окрашивают ее, не будучи растворимы в оливковом масле и в других нейтральных жирах. Подобные наблюдения заставили Овертона предположить, что клеточная оболочка содержит не настоящие нейтральные жиры, но близкие им по своим физ. свойствам (растворимость в спирту, эфире, бензоле и др. органических жидкостях) соединения, получившие общее-название липоидов (см.). Липоиды, главными представителями к-рых являются лецитин и холестерин, содержатся в каждой клетке. Индивидуальные различия в П. разных клеток могут объясняться неодинаковым составом липоидов,. принимающих участие в построении клеточной оболочки, в частности неодинаковым соотношением в ней лецитина и холестерина. Точное исследование распределения растворенных веществ между липоидами и водой представляет значительные трудности. Оно не может быть изучено непосредственно путем взбалтывания обоих растворителей (в одном из к-рых предварительно растворено данное вещество),. как это делается в случае воды и жидкого растительного масла. Холестерин представляет собой твердое тело, лецитин при соприкосновении с водой разбухает и изменяет свои физ. свойства и т. д. Поэтому их приходится предварительно' растворять в хлороформе* или какой-либо другой органической жидкости, возможно более индиферентной, т. е. не связывающей химически и не растворяющей исследуемого вещества; затем исследуют* распределение растворенного вещества между водой в такой хлороформ-липоидной фазой. Поглощение такой! смесью веществ, не растворимых в чистом хлороформе, относят за счет содержащегося в нем липоида. Однако* позднейшие исследования Леве (Loewe) обнаружили неправильность и непригодность подобной методики: коллоидный раствор липоида в хлороформе может поглощать вещества, не растворимые ни в липоиде ни в хлороформе, но адсорбирующиеся на поверхности липоидных частиц. Ссылкой на то, что поверхность протоплазмы содержит не нейтральные жиры, а липоиды, Овертон устранял расхождение, наблюдаемое между скоростью проникновения различных веществ в клетку и величиной их коефициен-та распределения масло/вода. Однако вместе с значительной гибкостью теория приобретала в такой форме большую неопределенность, затрудняющую ее точную экспериментальную проверку. Нек-рое видоизменение попытался внести в нее Ниренштейн (Nirenstein). Пользуясь в качестве объекта парамецией, он подобно Овертону нашел, что во многих случаях проникновение красок в живую клетку совершенно не соответствует их поглощению чистым оливковым маслом. Но достаточно было прибавить к последнему немного олеиновой кислоты, чтобы добиться для всех исследованных основных красок полного параллелизма между коефициентом распределения и способностью окрашивать парамецию. Подобный же результат для кислых красок мог быть достигнут путем прибавления растворимого в масле органического основания — диамиламина. Смесь оливкового масла, олеиновой к-ты и диамилами- иа в своем отношении к различным краскам представляет точное подобие парамеции. Впрочем эта модель не имеет универсального значения и не может дать общей схемы П. Однако «ели представление о неодинаковом липоидном «составе оболочек разных клеток позволяет объяснить наблюдаемые между ними индивидуальные различия, то перед липоидной теорией имеются несравненно более серьезные затруднения, к-рые этим путем не удается преодолеть. Совершенно необъяснимым остается прежде всего легкое проникновение нек-рых веществ, вовсе нерастворимых в липоидах. Сюда относится сама вода, б. или м. быстро проходящая во всякую живую клетку. Правда, разбухший в воде лецитин делается проницаемым для воды, но одновременно с этим он утрачивает характерную для него в сухом состоянии .липоидную полупроницаемость. Столь же непонятно проникновение в клетки других нерастворимых в липоидах веществ. Далее теория Овертона совершенно не объясняет обратимых <фнкц. изменений П., сопровождающих очень .многие клеточные процессы. Очевидно она не может претендовать на значение исчерпывающей теории клеточной П. и нуждается в ряде лоправок и дополнений. В качестве одной из таких поправок нужно упомянуть эмульсионную теорию Жл'оуса (Clowes), пользующуюся большой популярностью в Америке. Согласно Клоусу, липоиды располагаются в клеточной оболочке не сплошным слоем, а образуют эмульсию. Эта эмульсия находится в неустойчивом состоянии, .делающем возможным легкое обращение ее •фаз; из эмульсии липоида в воде она под влиянием разных воздействий может превращаться аз эмульсию обратного типа — вода в масле. Эмульсионная пленка проницаема исключительно для веществ, растворимых в ее непрерывной фазе; эмульсия воды в липоиде пропускает лишь растворимые в липоидах вещества, между тем как обратная эмульсия (липоид в .воде) проницаема для воды и растворенных в ней веществ. Под влиянием внешних условий <ионный состав раствора, наркотики и т. п.) изменяется тип липоидной эмульсии, а вместе <с тем и характер клеточной П.Это очень наглядное представление при ближайшем рассмотрении оказывается однако несостоятельным. Клеточная оболочка имеет не эмульсионную, а -значительно более тонкодисперсную, вероятно коллоидальную структуру. Возможность обращения ее фаз ничем не доказана, а сходство «ее поведения с эмульсией представляет лишь -внешнюю аналогию. Самые фнкц. изменения П. -являются далеко не такими глубокими, как того следовало бы ожидать в случае действительного обращения фаз.—Другое видоизменение липоидной теории выдвинул Натансон (Nathansohn), предположивший, что клеточная оболочка имеет мозаичную структуру, образованную сочетанием липойдных и протеиновых частиц. Протеиновые участки должны пропускать воду и нек-рые растворенные в ней вещества, между тем как липоидные вкрап-.ления обусловят типичную липоидную П. Это в своей первоначальной форме крайне схематическое представление о наличии двух путей для проникновения растворенных веществ в клетку получило в дальнейшем очень четкое и конкретное развитие. ! Липоидная теория П. исходит из представления о том, что условием проникновения че- I рез клеточную оболочку является растворение в самом веществе, из к-рого она построена. Вся проблема сводится к определению хим. природы мембраны, служащей растворителем для проходящих веществ. Совершенно другой путь открывает представление о гетерогенных мембранах, пропускающих растворенные вещества в зависимости от своей мелкопористой структуры, о мембранах, действующих, по образному выражению М. Траубе,как «молекулярное сито». Подобное представление в течение долгого времени казалось совершенно неприменимым к клеточной П. Достаточным опровержением его считалось то обстоятельство, что возможность проникновения в клетку не только не ограничивается определенными молекулярными размерами, но в гомологических рядах проникновение даже ускоряется с удлинением углеродной цепи. Однако картина резко меняется, если обратиться специально к веществам, не растворимым в липоидах. Вещества, имеющие достаточно мелкие молекулы, свободно проходят в клетку, совершенно независимо от того, растворимы они в липоидах или нет. Этим объясняется беспрепятственное проникновение в любую клетку воды, газов и летучих веществ (NH₃, C0₂), а равно и любых растворенных веществ с достаточно мелкими' молекулами. ' При увеличении размеров молекулы выше известного предела доступ в клетку оказывается закрытым для всех веществ, кроме тех, у которых значительная липоидная растворимость (связанная с достаточно гомеополяр-ной структурой) обеспечивает другой путь проникновения. Наиболее наглядное доказательство мелкопористой структуры клеточной оболочки дает ее избирательная ионная П. Как известно, размер иона, его «ионный радиус», зависит от его электрического заряда. Благодаря последнему в водном растворе происходит гидратация, ион окружается оболочкой из притягиваемых им ориентированных молекул воды. Поэтому его истинные размеры оказываются во много раз большими, чем те, на к-рые указывает его хим. формула. Вследствие этого при распаде нейтральной молекулы на ионы каждый из них (вместе со своей водной оболочкой) обычно оказывается более крупным, чем первоначальная молекула. Крупными размерами ионов и объясняется прежде всего малая П. для них многих оболочек. Напротив, избирательная П. оболочки для ионов одного знака, как показал на коллодийных мембранах Ми-хаелис, зависит от электрического заряда стенок ее пор. Положительно заряженные мембраны избирательно проницаемы для анионов, отрицательно заряженные—для катионов. Если поры достаточно малы, мембрана для одноименно заряженных ионов совершенно непроницаема. При нек-ром разрыхлении коллоидной структуры и общем увеличении П. различие делается лишь количественным: мемббр-на оказывается менее проницаемой для одноименно заряженных ионов, чем для ионов противоположного знака. Чем крупнее делается величина пор, тем больше сглаживаются эти различия. Т. о. можно считать установленным, что по способу своего проникновения в клетку все растворенные вещества разделяются на две большие группы. К одной из них принадлежат вещества, проникновение к-рых в той или другой степени зависит от величины их молекуляр- 34:7 34» ного объема. По мере увеличения последнего скорость проникновения быстро падает; она делается равной нулю, когда молекулярный объем достигает определенной, характерной для каждой мембраны величины. Для заряженных частиц, как было уже указано, осложняющим обстоятельством является действие электрических сил, делающих поры неодинаково проходимыми для ионов разного знака. Подобные соотношения представляют несомненное доказательство того, что для данной группы веществ П. определяется фильтрацией растворенного вещества через мельчайшие поры мембраны. Вторую группу составляют вещества, растворимые в липоидах. На их проникновение величина молекулярного объема не оказывает ни малейшего . ограничивающего влияния. Как бы сильно ни увеличивался размер молекул, скорость проникновения даже возрастает, если только при этом увеличении молекулы ослабляется ее полярность и тем самым усиливается липоидная растворимость. Такое поведение в корне противоречит представлению о прохождении через какие-либо поры. Оно может объясняться лишь растворимостью в липоидах клеточной оболочки, причем . последняя может иметь в разных клетках неодинаковый состав, отличаясь соотношением различных липоидных фракций (в частности лецитина и холестерина). Крах липоидной теории был вызван тем, что от нее требовали слишком многого—полного объяснения всех явлений П. Для данной же обширной группы веществ она никаким другим представлением не может быть заменена и полностью сохраняет свое значение. Т.о. участие липоидов в построении клеточной оболочки представляется несомненным. Оно вытекает также из принципа Гиббса (Gibbs), с к-рым трудно было бы примирить отсутствие липоидов на поверхности протоплазмы при их постоянном наличии в клеточном содержимом. Однако твердо установленная теперь способность многих веществ проникать фильтрационным путем через мельчайшие поры мембраны доказывает, что липоиды не образуют в оболочке сплошной фазы, но находятся в дисперсном состоянии. Эту дисперсную систему ни в коем случае нельзя считать липоидной эмульсией. Только в коллоидном состоянии, в геле, при самом тесном сближении коллоидных мицел величина пор оказывается достаточно малой, чтобы дать эффект избирательной П. Подобно всем водным фазам клетки интермицелярная жидкость, находящаяся между липоидными мицелами, должна содержать большое количество протеинов. Через эти водно-протеиновые поры, в промежутках между липоидными частицами, проникают в клетку сама вода и достаточно мелкие молекулы других веществ, не растворимых в липоидах. Тем же путем проникают ионы, причем электрический заряд протеиновых стенок пор обусловливает избирательную П. для ионов противоположного знака. . Итак, для растворенных веществ существует два различных пути проникновения в клетку: мицелярный и интермицелярный, растворение в липоидных мицелах оболочки или фильтрация (усложняемая электрическими взаимодействиями) между ними. Этой двойственности принципов проникновения соответствует глубокое различие в отношении к различным воздействиям. П. клетки для веществ, растворимых в липоидах, отличается большим постоянством. Напротив, П. для остальных веществ (в частности для ионов) подвергается значительным колебаниям в результате как внешних. воздействий, так и внутренних, фнкц. изменений. Это различие вполне понятно: растворимость одних веществ очень мало зависит от* присутствия других, между тем как самые разнообразные условия влияют на фильтрацию ~ Так, изменение рН раствора может вызвать перезарядку протеиновых стенок пор и тем: самым резкую перемену характера ионной П.. Гораздо чаще происходят изменения величины протеиновых пор, причем всякое разрыхление оболочки, всякое разбухание ее протеиновой фазы должно вести к общему увеличению* фильтрационной П. Вследствие этого П. клетки для веществ, не растворимых в липоидах, зависит от всех агентов, изменяющих набухание протеинового гелия. Так напр. она понижается кальцием и другими многовалентными: катионами, подавляющими набухание отрицательно заряженных коллоидов. При этом соли могут так же равномерно и постепенно изменять-степень П., как они изменяют степень набухания. Но они никогда не вызывают того глубокого изменения характера П., к-рое соответствовало бы предполагаемому Клоусом «обращению фаз». Самые различные жизненные процессы связаны с изменением состояния клеточных коллоидов. Отсюда—фнкц. изменении П. Как общее правило возбуждение сопровождается разрыхлением протеиновой фазы оболочки и увеличением ее П.; наркоз оказывает протийоположное влияние. Так же, как ж при действии электролитов, фнкц. изменениям подвергается только П. для веществ, не растворимых в липоидах, прежде всего—ионная П.. П. тканей. В теле многоклеточных животных многие ткани играют роль мембран_г регулирующих своей П. поступление растворенных. веществ и их обмен в организме. Таковы эпителиальные ткани наружных покровов, эндотелий кровеносных сосудов, кишечная*. стенка и др. На первый взгляд представляется,, что П. тканевых мембран ничем не должна отличаться от П. составляющих их клеток. Однако в действительности между ними имеются' весьма существенные различия. Они зависят-прежде всего от межклеточных веществ, соединяющих клетки друг с другом, цементирующих их в сплошную ткань. Растворенные вещества при своем прохождении через тканевую мембрану получают возможность проникать через эти коллоидальные межклеточные спайки, минуя самую протоплазму с ее полупроницаемой клеточной оболочкой. Тканевая мембрана-. приобретает тогда свойства коллоидального* фильтра большей или меньшей плотности, непроницаемого только для коллоидных веществ.. Такие мембраны широко распространены в организме и играют большую роль в его водном обмене. К ним принадлежит напр. эндотелиаль-ная стенка капиляров. Проходя сквозь нее, кровь освобождается от большей части содержащихся в ней коллоидных веществ и дает лимфу, представляющую т. о. ультрафильтрат • крови. Наряду с изменениями коллоидально-осмотического давления крови и с выработкой осмотически активных продуктов в' результате деятельности органа изменения П. эндоте-лиального ультрафильтра представляют один из существенных факторов, \дияющих на образование лимфы (см.). Особенно значительным изменениям подвергается пористость эндотелия кровеносных сосудов при пат. условиях... П. сосудистых стенок резко увеличивается при воспалении (см.). Это увеличение П., как и в случае искусственных ультрафильтров, может быть установлено по величине пропускаемых мембраной коллоидных частиц. Последняя возрастает в последовательности: альбумин, глобулины, фибриноген. Только альбумины могут проходить через нормальный эндотелий. Воспалительные эксудаты содержат обычно кроме альбумина значительные количества глобулинов, а во многих случаях—также и фибриногена. Прохождение последнего указывает на сильное ршзрыхление сосудистого ультрафильтра, на значительное увеличение его пор. Ионы кальция могут, уплотнять эндотелиаль-ный ультрафильтр, так же как они уплотняют многие другие коллоидные мембраны. Согласно наблюдениям Киари и Янушке (Chiari, Janu-schke), обильное введение кальция препятствует образованию эксудатов, вызываемых отравлением йодистыми соединениями и др. веществами; разрыхляемая ими связь между эндотелиальными клетками скрепляется кальцием. Подобным же образом, путем ультрафильтрации, образуются из-крОви другие тканевые жидкости, например церебро-спинальная жидкость. Тканевой ультрафильтр служит и в этом случае барьером, регулирующим своей П. проникновение растворенных веществ в це-ребро-спинальную жидкость. Повидимому и при образовании мочи первым этапом является фильтрация крови через почечные клубочки, и только затем образовавшийся первичный ультрафильтрат подвергается более глубоким изменениям своего хим. состава (см. Диурез). Во всех рассмотренных примерах диффундирующее вещество идет по линии наименьшего сопротивления через промежуточные межклеточные спайки. Вследствие этого роль клеток затушевывается, и ткань приближается по своему поведению к неживым коллоидным мембранам. В других случаях однако тканевые мембраны обнаруживают очень характерную активность, связанную с их жизнедеятельностью, а прохождение растворенных веществ сквозь клеточные слои приобретает интересные особенности по сравнению с их проникновением внутрь клетки. Такой характерной особенностью, наблюдаемой при проникновении растворенных веществ сквозь нек-рые тканевые мембраны, является их односторонняя П. Необходимым условием для диффузии или осмоса сквозь обычную полупроницаемую мембрану является различие состава или концентрации разделяемых ею растворов. Движение веществ прекращается, когда по обе стороны мембраны находятся одинаковые растворы. Однако в живом организме движение жидкости через клеточные слои нередко является односторонним. В особенности при явлениях резорпции и секреции движение жидкости может совершаться не в направлении осмотического градиента. Хорошо известно например, что даже гипертонический раствор, находящийся в просвете кишки, всасывается ее стенкой. Если разрезать живую клеточную стенку и натянуть ее в качестве мембраны поперек сосуда, содержащего Рингеровский раствор, то равновесие по обе стороны мембраны нарушится. Раствор будет двигаться через кишечную стенку в определенном направлении (от внутренней, слизистой ее поверхности к наружной, серозной), как если бы только в этом направлении мембрана была для него проницаема. Такая односторонняя П. сохраняется толька в живой ткани; она исчезает при отмирании, а также во время наркоза. Односторонняя проницаемость для воды и растворенных веществ была детально изучена Вертгеймером (Wert-heimer). В качестве мембраны он пользовался кожей лягушки, легко отделяемой с ее задних конечностей. Верхняя часть ее, соответствующая бедрам, перевязанная на уровне коленного сустава, образовывала два кожных мешка. Один из них сохранял нормальное положение, другой выворачивался наизнанку (пигментированной стороной наружу). Опыты Верт-геймера показали, что вода быстрее проходит снаружи внутрь, чем в обратном направлении (поверхность кожи называется здесь наружной или внутренней соответственно своему нормальному положению на теле животного). Различные растворенные вещества ведут себя весьма неодинаково. Пептоны, полипептиды и аминокислоты легко проникают внутрь, но непроходят изнутри наружу. Сахара легче проходят в противоположном направлении (изнутри наружу), но их поведение может изменяться под влиянием других, находящихся в растворе веществ. Подобные же различия обнаруживают различные краски. Нек-рые из них проходят преимущественно в одном направлении, другие—в противоположном. Так напр. по отношению к метиленовой синьке кожа обладает односторонней П. изнутри наружу, между тем как эозин, бисмаркбраун или бордо легче проходят снаружи внутрь. Особенно наглядные результаты дают опыты над смесью двух красок, принадлежащих к обеим этим группам (напр. метиленблау и эозин). Пользуясь избирательной П. кожи для одной краски в одном направлении, для другой—в противоположном, можно их частично разделить _у выделить каждую из них в б. или м. чистом виде. Направление этой избирательной П. неостается абсолютно неизменным. Его удается изменять при помощи нек-рых воздействий, из к-рых важнейшим является изменение рН раствора, а также концентрации других ионов. Так, метиленовая синька ведет себя описанным выше образом в нейтральной и в щелочной среде, но при кислой реакции она движется в обратном направлении. Сходным образом влияет-реакция и на другие растворенные вещества. Т- о. во многих случаях изменения рН могут-изменять направление односторонней П. Явление односторонней П. имеет очень боль~ шое значение для понимания происходящих в организме процессов секреции и резорпции. Однако теория этого явления еще очень мало разработана. В качестве общего положения можно лишь установить, что необходимым условием для односторонней П. является асимметрия в строении самой мембраны. Такая асимметрия может напр. выражаться в противоположном электрическом заряде обеих поверхностей мембраны. Прохождение растворенных веществ через мембрану имеет тогда характер электрического переноса. Действительно, по данным Келлера (Keller) положительно заряженные краски проникают через кожу лягушки преимущественно в направлении изнутри наружу, между тем как отрицательный заряд краски благоприятствует проникновению в обратном направлении. В настоящее время трудно еще сказать, в какой мере такое объяснение может иметь общее значение. Конечно для длительного поддержания подобных различий между обеими поверхностями мембраны требуется непрерывная затрата энергии, за счет которой ■ и совершается работа переноса воды или растворенных веществ против направления концентрационного градиента. Ее источником являются идущие в живой клетке хим. процессы. Поэтому при подавлении жизнедеятельности клетки односторонняя П. исчезает. Самые различные процессы движения и распределения воды и растворенных веществ в организме, их проникновение в клетку, их физиол. действие зависят в конечном итоге от клеточной П., изучение к-рой представляет т. о. одну из важнейших проблем биологии. Д. Рубинштейн. Медицинское значение проницаемости. Целый ряд вопросов как теоретической, так и практической медицины теснейшим образом ■связан с проблемой П. Заслуживают быть отмеченными следующие три главные группы вопросов: а) объяснение патогенеза ряда пат. процессов при помощи представлений об измененной П., б) попытки повлиять на течение пат. •процессов при помощи искусственного изменения П., в) учет особенностей П. различных частей организма в их нормальном и пат. состоянии при введении в организм лекарственных веществ. При этом мед. значение имеет П. не столько отдельных клеток, сколько комплексов клеток, т. н. биол. мембран (стенок), отделяющих друг от друга различные по своим филиал. и физ.-хим. особенностям участки организма.—Из такого рода стенок на первое место по своему значению следует поставить сосудистую стенку, изменения П. к-рой наблюдаются при ряде пат. процессов. а) При венозном застое находят повышение П. сосудистых стенок (преимущественно капиляров, а также мелких вен)₃ обязанное своим происхождением помимо механического растягивания стенки также нарушению газообмена и питания эндотелиальных клеток. Следствием этого повышения П. является отек и возможно диапедез эритроцитов (см. От,ек, Диапедез). Связь между повышением П. сосудистой стенки и отеком выражается в том, что поврежденная сосудистая стенка становится проходимой для белков крови, в связи с чем происходит понижение онкотического давления крови и понижение обратного всасывания воды из тканей в кровь (Schade, Krogh). Связь между повышением П. сосудистой стенки и диапедезом ближе не выяснена. Повидимо-му дело сводится к изменению П. межклеточного вещества между эндотелиальными клетками. Существуют мнения, связывающие повышение П. сосудов при венозном застое со сдвигом тканевой реакции в кислую сторону (см. Воспаление, морфология и пат. физиология воспаления). Повышение П. сосудистых стенок при венозном застое может иметь и нек-рое положительное значение в том смысле, что благодаря выхождению в ткани такой сильно забуференной жидкости, какой является кровь, достигается нейтрализация и разжижение образующихся в тканях при венозном застое не-доокисленных продуктов (Окунев). б)  При воспалении точно так же происходит очень значительное повышение П. сосудистых стенок. С означенным повышением П. сосудов при воспалении тесно связаны характерные для воспалительного процесса явления эксудации и эмиграции лейкоцитов (см. Воспаление). Повышение П. сосудистых стенок .ведет к образованию эксудата по тем же самым причинам, по каким оно ведет .к отеку: через сосудистую стенку проходят белки крови, коллоидально-осмотическое давление последней падает, обратное всасывание воды кровеносными сосудами слабеет, вышедшая вода удерживается в тканях благодаря увеличившемуся за счет белков крови онкотическому давлению в тканях (Schade, Habler). Повышение П. сосудов при воспалении значительно выше, чем при венозном застое, что между прочим явствует из значительно большего выхождения белка из крови в ткани при воспалении, чем при венозном застое. Повышение П. сосудистой стенки при воспалении не только для воды, но и для коллоидов подтверждается многочисленными экспериментальными данными [всасывание (усиленное) из воспалительного очага коллоидных красок, их усиленное отложение на месте воспаления; Goldmann, Кузнецовский, Окунев, Малкин]. Весьма важным представляется то обстоятельство, что в более поздние периоды воспалительного процесса повышение П. сосудов сменяется понижением. В связи с этим понижением П. стоит прекращение образования эксудата. и возвращение коллоидно-осмотического давления крови к нормальным цифрам (Habler). Причиной первоначального повышения П. сосудов при воспалении является токсическое действие на сосудистую стенку как веществ, вызвавших воспаление, так и продуктов тканевого распада, в том числе и Н-ионов. Причина понижения П. сосудов в более поздние периоды воспалительного процесса в точности не выяснена. По одним взглядам здесь имеет место «засорение» сосудистой стенки проходящими через нее и осаждающимися на ней белками (Habler), пэ цэутауг—^зэ сводится к процессам множественного тромбообразования в мелких сосудах. Роль изменений П. сосудистой стенки при воспалении для эмиграции выяснена недостаточно. Существует мнение, что выхождение лейкоцита совершается через предварительно поврежденное («размягченное») межклеточное вещество (Abramson). Значение изменений П. сосудов при воспалении очень велико. С изменениями П. сосудов связаны явления всасывания из воспалительного очага (Окунев), а следовательно и вопрос об общих явлениях при воспалении. Следует заметить, что повышенная и пониженная П. сосудов может наблюдаться одновременно в одном и том же воспалительном фокусе, причем повышенная П. наблюдается в более периферических частях воспалительного фокуса, пониженная—в более центральных.—в) Кроме венозного застоя и воспаления повышение П. сосудистых стенок наблюдается также в случаях т. н. токсических и нервных отеков. В первом случае изменение П. вызывается интоксикацией (сюда могут быть отнесены и отеки при анафилаксии), во втором случае дело идет о недостаточно обследованных нервных влияниях на П. сосудов. Следующей за сосудистой стенкой естественной мембраной, П. которой имеет важное мед. значение, является стенка жел.-киш. канала. С П. этой мембраны связаны имеющие огромное значение вопросы всасывания из желудка и кишечника. Изменения П. стенки желудка и кишечника ведут к значительным нарушениям процессов всасывания. Установлено, что под влиянием вредных воздействий (токсины, ядовитые вещества) нарушается типич- ная для стенки жел.-киш. канала односторонняя проходимость, стенка начинает вести себя как простая диализирующая мембрана. При этом нарушается нормальная непроходимость стенки кишечника для коллоидов, и последние начинают из просвета кишки проникать в кровь. В этом отношении очень показательны опыты всасывания из кишечника при повреждении -его слизистой коллоидальных красок (Окунев). Описанные явления изменения П. стенки жел,-кйш. канала при повреждениях позволяют объяснить всасывание из кишечника токсических веществ, имеющее место при заболеваниях кишечника. Огромное практическое значение имеет нормальная непроницаемость стенки кишечника для микробов, к-рая в пат.-условиях может смениться П. (например при ущемленных грыжах, непроходимости кишечника). Повышение П. стенки жел.-киш. канала может быть вызвано и поверхностно-активными веществами, а также .состоянием возбуждения. Несмотря на их видимую важность оба последних воздействия на П. стенки жел.-киш. канала изучены очень мало (Fiirth, Lasch). Наконец следует отметить более высокую П. стенки жел.-киш. тракта у молодых животных, в особенности по отношению к коллоидам (Mollendorff). На третье место по своему мед. значению должна быть поставлена П. гемато-энце-фалического барьера. Как показывают многочисленные исследования, изменения П. этого барьера наблюдаются не только при воспалительных заболеваниях мозговых оболочек, но также при ряде душевных и 'нервных заболеваний (Walter, Hauptmann). Так, при прогрессивном параличе, табесе, старческих психозах, миелитах и белой горячке наблюдается повышение П. гемато-энцефалического барьера, при схизофрении некоторые авторы отмечают уменьшение П. Степень нарушения П. гемато-энцефалического барьера тем сильнее, чем тяже л ее заболевание. В зависимости от характера течения заболевания П. гемато-энцефалического барьера может изменяться. Так, при острых алкогольных психозах она повьипена, прихрон. алкоголизме-^понижена. Нарушения П. гемато-энцефалического барьера в ту или в другую сторону могут считаться в одинаковой степени вредными. Вредные последствия понижения П. гемато-энцефалического барьера ясны из того,что при этом очевидно уменьшается и поступление в спинномозговую жидкость питательных веществ из крови. В случае повышения П. необходимо считаться с нарушением защитной функции гемато-энцефалического барьера, с обогащением спинномозговой жидкости белком, меняющим ее физ.-хим. свойства. Кроме указанных выше псих, и нервных заболеваний повышение П. гемато-энцефалического барьера отмечается еще при беременности и менструациях (гормональное действие), в молодом возрасте, при уремии, анафилактическом шоке и под влиянием некоторых токсических веществ. П. гемато-энцефалического барьера играет очень важную роль при попытках воздействия на центральную нервную систему при помощи лекарственных веществ, вводимых через кровь. С целью повысить П. гемато-энцефалического барьера и тем самым дать доступ лекарственному веществу к - центральной нервной системе, применяется подогревание животного. Существует мнение,, что благоприятное действие малярии при лечении прогрессивного паралича основано именно на подобного рода повышении П. гемато-энцефали- | ческого барьера от высокой темп. Указанные взгляды на воздействия на П. гемато-энцефалического барьера однако разделяются не всеми авторами (Штерн). В виду большого практического значения проницаемости гемато-энцефалического барьера разработан ряд методик для ее определения. Немаловажное мед. значение имеет П. почечного фильтра (сосуды клубочков, эпителий извитых канальцев). Повышение П. почечного фильтра (преимущественно стенок сосудов клубочков) ведет к выделению мочи с белком. При этом большое значение придается сдвигу реакции почечной ткани в кислую сторону, что облегчает набухание протоплазмы и способствует тем самым «разрыхлению» клеточных комплексов. Экспериментальный материал основан на наблюдениях над повышением П. почечного фильтра при ацидозах, вызванных отравлением СО_а и ураном (Eppinger, Mac Nider). Повышенная П. больной почки по отношению к коллоидам хорошо демонстрируется опытами над выведением ею коллоидальных красок в значительном количестве, в то время как здоровая почка пропускает только следы этих красок (Seyderhelm и Lampe). Несомненно кроме влияния кислотности необходимо учитывать и ряд других моментов, способствующих повышению П. почечного фильтра (токсические влияния на сосуды клубочков и на эпителий извитых канальцев). Изменение П. почечного фильтра теоретически должно приводить к ясному нарушению выделительной деятельности почек, накоплению в организме подлежащих выделению веществ и т. п. Однако связь между этими последними явлениями и изменением П. почек выявлена до сих пор недостаточно хорошо. В особенности это касается вопросов, связанных с возможным понижением П. почечного фильтра, с извращением нормальной П. и т. п. Мед. значение П. кожи при нормальных и иат.. условиях вытекает как из защитной функции кожи (непроницаемость нормальной кожи для микробов; см. Инфекция), так и из того, что кожные покровы служат местом введения многих лекарственных веществ (см. Кожа, Всасывание), Исследования в этом последнем направлении дали ряд указаний, хорошо согласующихся с так наз. липоидной теорией П. (см. выше). Повышение П. кожи помимо механических повреждений вызывают также ультрафиолетовые лучи и ионы калия. Напротив, рентген. лучи и ионы кальция понижают П. кожи (Gans u. Schlossmann, Ebbecke). П. кожи для ионов хорошо доказывается т. н. психо-галь-ваническим феноменом Тарханова, где ясно намечается тесная связь между состоянием возбуждения и повышением П. для ионов (Тарханов, Gildemeister, Schwarz).—Мед. значение П. эндотелия серозных полостей приобретает гл. обр. в связи с возможностью всасывания из этих полостей токсинови проникновения оттуда микробов. В наст, время доказана возможность всасывания из серозных полостей коллоидов (Окунев), однако механизм этого явления нельзя считать окончательно выясненным, поскольку неизвестно, как происходит проникновение коллоидов из серозных полостей в кровь, путем ли прохождения через эндотелий полостей и сосудистые стенки или же через лимф. пути. Существуют указания в пользу того, что при воспалениях серозных полостей в начальном стадии происходит усиленнро проникновение в кровь коллоидных веществ, в более поздних стадиях напротив—замедленное (Окунев).—Изменения П. барьера между кровью и в одянистой влагой глаза наблюдаются при воспалительных процессах и повреждениях в области передней камеры глаза. Обычно имеет место повышение П., ведущее к появлению белка в жидкости передней камеры глаза. К тому же ведут многократные пункции. Попытки искусственным путем повлиять на П. содержатся в целом ряде лечебных мероприятий. Сюда относится применение кальция как противовоспалительного средства (понижение проницаемости сосудистой стенки), применение вяжущих веществ (понижение проницаемости слизистых оболочек), повышенной t° (местная артериальная гиперемия, сопровождающаяся повышением проницаемости сосудов), раздражающих веществ (то же действие, что и в предыдущем случае) и т. п. Необходимо иметь в виду, что во всех перечисленных случаях изменение проницаемости представляет собой только часть сложных явлений, возникающих в результате применения названных лечебных Мероприятий.                                                ^н* Окунев. Лит.: Гельхорн Э., Проблема проницаемости, ее физиологическое и патологическое значение, М., 1932 (лит.); О куй ев Н., Опыт изучения процессов всасывания и распределения при помощи красящих веществ, Л., 1923; Рубинштейн Д., Физико-химические основы биологии, М., 1932; Фридман А., Спинномозговая жидкость (ликворология), Л., 1932; Шаде Г., Физиологическая химия во внутренней медицине, Л., 1930; JacobsM., Permeability of the cell to diffusing substances (General cytology, ed. by E. Cowdry, Chicago, 1925): Wa 11 e r F., Die Blut-Liquorschranke, Eine phy-siologische und klinische Studie, Lpz., 1929. См. также лит. к ст. Клетка.

• ПРОПЕЗИН, пропиловый эфир пара-амино-бензойной кислоты. Желтые кристаллы ct° пл. 73—74°, трудно растворимые в воде, легко в спирте, бензоле и жирных маслах. Применяются как анестезирующее средство, подобно этиловому эфиру той же ...
• ПРОПИЛОВЫЙ СПИРТ (С3Н7ОН) . Н-пропи-ловый спирт СН3 —СН2—СН2ОН. Точка кип. 97,2°; уд. вес 0,8044 (|Г); ng- 1,3833. Изопропиловый ...
• ПРОПРИОЦЕПТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, органы мышечной чувствительности (чувствительные нервные окончания), заложенные в мышцах и сухожилиях. Термин П. э. (или П. окончания) предложен Шеррингтоном (Sherring-ton) для выделения мышечных рецепторов в особую группу от рецепторов ...
• ПРОПУЛЬСИЯ (от лат. propellere—гнать вперед), симптом, характеризующийся тем, что больной при ходьбе непроизвольно начинает двигаться все быстрее и быстрее вперед, достигая почти скорости бега; если ему приказать остановиться, то он не ...
• ПРОСТАТИН, Prostatin (син. простатокрин, Prostatocrin), препарат, получаемый из предстательной железы быков. В продаже имеется в виде порошка, таблеток (по 0,3—0,5), в ампулах (по 1—2 см3) для подкожных инъекций и в ...