9.Перенос ионов через мембраны. Уравнение электродиффузии. Уравнение Нернста-Планка
Вещества спсобные переноситьионы через мембраны наз-ся-ионофорами.
Перенос ионов через мембраны: электродиффузия, облегченная диффузия и Активный транспорт.
Уравнение
Нернста-Планка:
.
Поток, обусловленный
разностью концентраций(ФΔС):
- D
*
Поток, обусловленный
разностью потенциалов(ФΔ
:
Z
– валентность электронов.
C – молярная концентрация.
U – подвижность ионов. U=Vупор.движ.чатиц/F.
F – число Фарадея ( F=96500 Кл/Моль)
10. Виды пассивного транспорта нейтральных и заряженных частиц через мембраны
Виды транспорта.
I. Пассивный транспорт
1.1 Простая диффузия – перенос вещества вследствие разности концентраций. Она может осуществляться через липидный слой, через липидную пору, через белковую пору. При этом возможен также осмос – диффузия не растворенных частиц и растворителя от точек с меньшей концентрацией некоторого вещества к точкам с большей его концентрацией. При осмосе, как и при диффузии, происходит выравнивание концентраций.
Диффузия через поры.
Этот вид диффузии имеет место для липидо-нерастворимых веществ, водорастворимых гидратированных ионов (ионов окруженных вокруг себя полярными молекулами воды). Для диффузии через поры имеет место тенденция: чем больше диаметр молекулы или иона, тем проницаемость меньше. Исключение из этого правила составляют ионы лития и натрия. Их диаметр меньше, чем диаметр иона калия, но проницаемость не больше, а меньше (в сравнение с калием) в 50 - 100 раз! Объясняют это тем, что ионы лития и натрия имеют гидратную оболочку из трех сферических слоев, что и понижает проницаемость этих ионов. Особенностью диффузии через поры является резкая зависимость коэффициента проницаемости от мембранного потенциала покоя – напряжения на мембране. При напряжении на мембране -80 мВ проницаемость мембраны для ионов калия Р=4 пМ/с, при напряжении 40 мВ – Р = 1 пМ/с. Эти данные соответствуют эритроцитам, причем приставка пико означает 10 -12.
1.2 Облегченная диффузия может протекать с подвижным либо неподвижным переносчиком. Этим путем через мембраны переносятся аминокислоты, сахара, ионы калия. Облегченная диффузия происходит с участием молекулы переносчика. Например, молекула ВАЛИНОМИЦИНА со своей внешней стороны, содержащая неполярные группы и поэтому хорошо растворимая в липидах, имеет высокий коэффициент проницаемости. Внутри молекулы валиномицина имеются как бы полость с полярными группами, что позволяет молекуле захватывать и связывать ионы калия и другие липидо-нерастворимые вещества. Переносимое вещество (ионы калия) захватывается молекулой переносчиком там, где вещества больше и переносится туда, где его меньше, то есть перенос как и при обычной диффузии идет в сторону уменьшения концентрации.
Для облегченной диффузии характерно 4 особенности: 1) Коэффициент проницаемости для облегчённой диффузии больше, чем для простой диффузии. 2) Процесс облегчённой диффузии обладает свойством насыщения. На графике зависимости плотности потока от разности концентраций имеет место плато – горизонтальный участок графика (Рис2-2). Это насыщение связано с ограниченным количеством в мембране молекул переносчика. 3) Наличие конкуренции переносимых веществ. Можно составить ряд наиболее легко переносимых веществ:
Р(глюкоза) > Р(фруктоза) > Р(ксилоза) > Р(арабиноза).
4) Наличие веществ-блокираторов переносимых веществ (например, флоридзин).
1.3 Фильтрация – перемещение раствора (и растворителя) под действием разности давлений. Это вид переноса имеет основное значение при переносе воды через стенки капилляров. Явление подчиняется формуле Пуазейля Q = ∆p/w, где Q – объемная скорость (Q = ∆V/∆t), ∆р – разность давлений, W – гидравлическое сопротивление.
1.4 Электродиффузия.
Под электродиффузией понимают перенос
не нейтральных молекул, а заряженных частиц (ионов) вследствие как разности концентрации, так и разности потенциалов. Именно за счёт элктродиффузии через мембраны переносятся ионы калия, натрия, хлора, что приводит формированию на мембране потенциала покоя и потенциала действия.