24. Пассивный транспорт неэлектролитов – обычная диффузия. Уравнение Фика.

Могут быть две причины переноса вещества при пассивном транспорте: градиент концентрации dc/dx и градиент электрического потенциала dU/dx. В отдельных случаях вследствие сопряжения этих двух причин может происходить перенос вещества от мест с меньшей концентрацией к местам с большей концентрацией если второй член уравнения по модулю больше первого, и может происходить перенос вещества от мест с меньшим потенциалом, если первый член уравнения по модулю больше второго. J_m = - URT dc/dx - UCFZ dU/dx. В случае неэлектролитов (Z = 0) или отсутствия электрического поля (dU/dx) уравнение Теорелла переходит в уравнение: J_m = - URT dc/dx. Согласно соотношению Эйнштейна коэффициент диффузии D = URT. В результате получаем уравнение, описывающее простую диффузию, закон Фика: J_m = - D dc/dx. Диффузия – самопроизвольное перемещение вещества из мест с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией вещества вследствие хаотического теплового движения. Диффузия вещества через липидный бислой вызывается градиентом концентрации в мембране. Плотность потока вещества по закону Фика J_m = - DgradC = - D C^m₂ - C^m₁/l = D C^m₁ - C^m₂/l, где C^m₁ – концентрация вещества в мембране около одной ее поверхности и C^m₂ – около другой, l – толщина мембраны. Схема 1. Градиент концентрации приблизительно равен C^m₂ - C^m₁/l, так как измерить концентрацию C^m₁ и C^m₂ трудно, на практике пользуются формулой, связывающей плотность потока вещества через мембрану с концентрациями этого вещества не внутри мембраны, а снаружи в растворах около поверхностей мембраны C₁ и C₂ : J_m = P(C₁ - C₂), где P – коэффициент проницаемости мембраны. Коэффициент проницаемости мембраны зависит от свойств мембраны и переносимых веществ. Если считать концентрации вещества у поверхности мембраны прямо пропорциональными концентрациями у поверхности вне мембраны, то C^m₁ = K C₁, C^m₂ = K C₂. Величина K – коэффициент распределения, показывает соотношение концентрации вещества вне мембраны и внутри ее. J_m = DK/l (C₁ - C₂), P = DK/l. Коэффициент проницаемости тем больше, чем больше коэффициент диффузии (чем меньше вязкость мембраны), чем тоньше мембрана (чем меньше длина) и чем лучше вещество растворяется в мембране (чем больше K). Хорошо растворима в фосфолипидной фазе мембрана неполярные вещества, например органические жирные кислоты, эфиры. Эти вещества хорошо проникают через липидную фазу мембраны. А плохо проходят через липидный бислой полярный, водорастворимые вещества: соли, основания, сахара, спирты. Через липидные и белковые поры сквозь мембрану проникают молекулы нерастворимые в липидах веществ и водорастворимые гидратированные ионы (окруженные молекулами воды). Для жиро – нерастворимых веществ и ионов мембраны выступает как молекулярное сито: чем больше размер молекулы, тем меньше проницаемость мембраны для этого вещества. Избирательность переноса обеспечивается набором в мембране пор определенного радиуса. Это распределение зависит от мембранного потенциала.