Мембранные потенциалы. определение. их природа.

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

m~t*S*dc/dx*D

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=C0-Ci, в случае, если C0Ci

?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)

Наружн Внутрен

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.

Мембранные потенциалы — Часть 1


Интересные записи:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: