4. Диффузия частиц через полупроницаемую мембрану.

Коэффициент распределения, коэффициент проницаемости.

Закон Фика для полупроницаемой мембраны.

Так как измерить концентрации См1 и См2 трудно, на практи­ке пользуются формулой: где Р - коэффициент проницаемости мембраны. Так как плот­ность потока вещества j имеет размерность моль/м² • с, концен­трация С - моль/м³, размерность коэффициента проницаемос­ти Р - м/с.

Диффузия воды через полупроницаемые мембраны из области с высокой ее концентрацией в область с низкой концентрацией называется осмосом. Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя. Вследствие этого, переходы частиц растворителя из отдела, содержащего чистый растворитель, в раствор будут происходить чаще, чем в противоположном направлении. Соответственно, объём раствора будет увеличиваться (а концентрация вещества уменьшаться), тогда как объём растворителя будет соответственно уменьшаться.

Коэффициент проницаемости мембраны зависит от свойств мембраны и переносимых веществ. Если считать концентрации вещества у поверхности в мембране прямо пропорциональны­ми концентрациям у поверхности вне мембраны, то

Величина К носит название коэффициента распределения, ко­торый показывает соотношение концентрации вещества вне мембраны и внутри ее.

Коэффициент проницаемости тем больше, чем больше коэффи­циент диффузии (чем меньше вязкость мембраны), чем тоньше мембрана (чем меньше 1) и чем лучше вещество растворяется в мембране (чем больше К).

5. Биопотенциалы. Трансмембранная разность потенциалов. Микроэлектродный метод регистрации биопотенциалов.

Одна из важнейших функций биологической мембраны - ге­нерация и передача биопотенциалов. В процессе жизнедеятельности в клетках и тканях могут возникать разности электрических потенциалов:

1) окислительно-восстановительные потенциалы - вслед­ствие переноса электронов от одних молекул к другим;

2) мембранные - вследствие градиента концентрации ионов и переноса ионов через мембрану.

Стеклянный микроэлектрод представляет собой стеклянную микропипетку с оттянутым очень тонким кончиком.

Металлический электрод такой толщины пластичен и не может проколоть клеточную мембрану, кроме того он поляризует­ся. Для исключения поляризации электрода используются не­поляризующиеся электроды, например серебряная проволока, покрытая солью AgCl. В раствор КС1 или NaCI (желатинизированный агар-агаром), заполняющий микроэлектрод. Второй электрод - электрод сравнения - располагается в ра­створе у наружной поверхности клетки. Регистри­рующее устройство, содержащее усилитель постоянного тока, измеряет мембранный потенциал:

- трансмембранная разность потенциалов, - мембранная разность электрических потенциалов вследствие градиента концентрации ионов и переноса ионов через мембрану.

Микроэлектродный метод дал возможность измерить биопо­тенциалы не только на гигантском аксоне кальмара, но и на клет­ках нормальных размеров: нервных волокнах других животных, клетках скелетных мышц, клетках миокарда и других.

Рисунок в-

P-разность потенциалов

Фи внутр.-потенциал внутренней поверхности мембраны

Фи нар.-потенциал наружной поверхности мембраны