Транспорт веществ ч/з биомембранЫЫЫЫЫ
Классификация видов транспорта:
С энергетической точки зрения различают транспорт пассивный и деятельный.
Пускай С1 С2:
С1
Деятельный Пассивный
С2
Пассивный:
-несложная диффузия
-диффузия ч/з поры
-диффузия посредством молекул переносчиков: подвижных и неподвижных
Пассивный транспорт – это самопроизвольный процесс, не требующий затрат энергии клетки, идущий от участков с большей концентрацией, к участкам с меньшей.
Несложная диффузия – обусловлена тепловым перемещением молекул (в неживой природе).
Диффузия – как явление переноса
Перенос – это самопроизвольный (пассивный) процесс пространственного перемещения физических размеров.
Диффузия – перенос массы
Электропроводность – перенос заряда
Теплопроводность – перенос энергии
Внутреннее трение (вязкость) – перенос импульса (количества перемещения) P=m*?
Уравнение диффузии
С
t
S
m
х
grad C
dc/dx – градиент С
Градиент характеризует быстроту трансформации какой-либо величины по направлению, направлен в сторону max повышения данной величины за единицу времени.
D – коэффициент диффузии (зависит от температуры)
Градиент – это вектор, направленный в сторону переноса
Пассивный транспорт происходт по градиенту
dc/dx
m/tS= -D*dc/dx
Поток энергии – перенос энергии за единицу времени
Плотность энергии – перенос энергии на единицу площади
?m=m/t*S – плотность потока массы
?m= -D*dc/dx – уравнение диффузии (уравнение Фика), обрисовывает процесс переноса массы в свободном пространстве.
Уравнение электропроводности
?
t
S
q
х
grad ?
q~?*t*S*d?/dx
d?/dx – градиент ?
? – коэффициент электропроводности (зависит от удельного сопротивления)
?=1/? – плотность тока
q= -?*t*S*d?/dx ¦tS
?q= -?*d?/dx – уравнение электропроводности
Уравнение зарядов и пассивного транспорта молекул ч/з биомембрану
С наруж мембр внутр
С0
-скачок концентрации
Сом
Сi
Cim x
L
C0 a COM aCi a CiM
-C0 Ci
-Cом/C0=Cim/Ci=k
-линейчатость в мембраны
Как показывает практика, на границах мембран происходят скачки концентрации.
Предположим, что в мембраны концентрация изменяется по линейному закону
?= -D*dc/dx
dc/dx=?C/?x=Cim-Cом/L=k(Ci-C0)/L
?= -Dk/L * (Ci-C0)= -p(Ci-C0)= p(C0-Ci)= p*?C
p=Dk/L – коэффициент проницаемости мембраны, где k=COM/C0=CiM/Ci
?=p*?С – уравнение пассивного транспорта ч/з мембрану
?C=Ci-C0, еслиC0 Ci
Приведенное уравнение справедливо для всех видов диффузии, но имеются кое-какие особенности.
- Для диффузии ч/з поры, р зависит от общей площади пор
p=Dk/L; k=?r2*n, r – радиус пор
Для диффузии ч/з простой диффузии и поры – р=const
? P1
P2
?C
P1P2
- Диффузия посредством молекул переносчиков
Зависит от количества молекул переносчиков. В то время, когда задействованы все молекулы-переносчики, то наступает перенос и насыщение потом не осуществляется.
?
?C
Уравнение пассивного транспорта ионов ч/з биомембраны
При транспорте ионов, переносятся и заряд и масса, исходя из этого неспециализированная плотность потока состоит:
?общ= ?m+ ?q
?общ= -D*dc/dx – ?*d?/dx – уравнение электродиффузии Нернста-Планка
D=URT, где U – подвижность иона; R – универсальная газовая постоянная; T – безотносительная температура
?=UCZF, где z – заряд иона; С – концентрация; F – постоянная Фарадея
Из D=URT, приобретаем, что U=D/RT и подставим это в ?=UCZF, возьмём ?=DCZF/RT.
Как показывает практика, на мембране имеется разность потенциалов.
? наруж внутр
?0
?1
L
d?/dx=??/?x=?1-?0/L=?m/L
?1-?0=?m
?= -D*dc/dx-DCZF/RT*?m/L
?m*ZF/RT=?
?= -D*dc/dx-DC*?/L – ДУ 1 порядка с разделяющимися переменными
?(+)= p*?*(C0-L?*Ci/L?-1), в случае, если z0, то ?0
?(-) = — p*?*(Ci-L?*C0/L?-1), в случае, если z
Вышеприведенные уравнения – это уравнения пассивного транспорта ионов
Черта состояния совокупности посредством понятия градиента. Стационарное состояние. K+; Na+ — насос.
Сi
C0 мембр
-если Ci=C0, то равновесное состояние; grad C=0
-если Ci?C0, то неравновесное состоняие; grad C?0
Для клеток живых организмов характерно стационарное состояние, постоянство градиента главных неорганических ионов м/у внутренней и внешней средой клетки.
Стационарное состояние характеризуется:
Стационарное состояние – это черта во времени.
-grad C ?0, или grad C=0 (равновесие стационарное), но наряду с этим grad C=const
Стационарное состояние клетки в отношении неорганических ионов обеспечивается за счет двух в один момент идущих и противоположно направленных процессов:
-пассивного транспорта (по градиенту)
-активного транспорта (против градиента)
grad K+ K+
Na+ grad Na+ пассивный
Стационарное состояние
K+
деятельный
Na+
Мембранные потенциалы. Определение. Их природа.
Мембранным потенциалом именуется разность потенциалов м/у внутренней и внешней сторонами мембран.
?m=?i-?0
Он обусловлен разной концентрацией ионов по обеим сторонам мембраны.