6.7. (1)Поток вещества через мембрану при наличии осмотического и электрического градиентов. Уравнение Нернста – Планка.

На мембране существует разность потенциалов, следовательно в мембране имеется электрическое поле. Оно оказывает влияние на диффузию заряженных частиц (ионов и электронов). Между напряженностью поля и градиентом потенциала существует известное соотношение

В общем случае перенос ионов определяется двумя факторами: неравномерностью их распределения, т.е. градиентом концентрации и взаимодействием электрического поля

- уравнение Нернста – Планка.

F - число Фарадея, Z - валентность иона, T - абсолютная температура, R - газовая постоянная, - электрический потенциал на мембране.

Этоуравнениеописываетпроцесспассивноготранспортаионоввполеэлектрохимическогопотенциала и используется для установления зависимости плотности диффузного потока от концентрации ионов и от напряжения электрического поля.

6.7 (2)Поток вещества через мембрану при наличии осматического и электрического градиентов. Уравнение Нериста-Планка

О́смос (от греч. ὄσμος — толчок, давление) — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).

Осмос играет важную роль во многих биологических процессах. Мембрана, окружающая нормальную клетку крови, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, некоторых из растворённых в крови питательных веществ и продуктов клеточной жизнедеятельности; для больших белковых молекул, находящихся в растворённом состоянии внутри клетки, она непроницаема. Поэтому белки, столь важные для биологических процессов, остаются внутри клетки.

Осмос участвует в переносе питательных веществ в стволах высоких деревьев, где капиллярный перенос не способен выполнить эту функцию.

Осмос широко используют в лабораторной технике: при определении молярных характеристик полимеров, концентрировании растворов, исследовании разнообразных биологических структур. Осмотические явления иногда используются в промышленности, например при получении некоторых полимерных материалов, очистке высоко-минерализованной воды методом обратного осмоса жидкостей.

Клетки растений используют осмос также для увеличения объёма вакуоли, чтобы она распирала стенки клетки (тургорное давление). Клетки растений делают это путём запасания сахарозы. Увеличивая или уменьшая концентрацию сахарозы в цитоплазме, клетки могут регулировать осмос. За счёт этого повышается упругость растения в целом. С изменениями тургорного давления связаны многие движения растений (например, движения усов гороха и других лазающих растений). Пресноводные простейшие также имеют вакуоль, но задача вакуолей простейших заключается лишь в откачивании лишней воды из цитоплазмы для поддержания постоянной концентрации растворённых в ней веществ.

Осмос также играет большую роль в экологии водоёмов. Если концентрация соли и других веществ в воде поднимется или упадёт, то обитатели этих вод погибнут из-за пагубного воздействия осмоса.

Нернста закон распределения

        определяет относительное содержание в двух несмешивающихся или ограниченно смешивающихся жидкостях растворимого в них компонента; является одним из законов идеальных разбавленных растворов. Открыт в 1890 В. Нернстом. Согласно Н. з. р., при равновесии отношение концентраций третьего компонента в двух жидких фазах является постоянной величиной. Н. з. р. может быть записан в виде c₁/c₂= k, где c₁ и c₂ — равновесные молярные концентрации третьего компонента в первой и второй фазах; постоянная k — коэффициент распределения, зависящий от температуры. Н. з. р. позволяет определить более выгодные условия экстрагирования веществ из растворов 

6.8. Пассивный транспорт вещества через мембраны. Виды пассивного транспорта.

Пассивный транспорт – это перенос вещества из мест с большим значением электрохимического потенциала к местам с его меньшим значением. Пассивный транспорт идет с уменьшением энергии Гиббса и поэтому этот процесс может идти самопроизвольно и без затраты энергии Пассивный транспорт не зависит от энергии, обеспечиваемой АТФ. В его основе лежит разность концентраций и зарядов и он всегда стремится выровнять концентрации частиц по разные стороны от мембраны, то есть свести к нулю их градиенты.

Виды пассивного транспорта:

1. Транспорт веществ через липидный бислой (простая диффузия)

2. Транспорт веществ через мембранные каналы

3. Транспорт веществ через специальные транспортные белки (облегченная диффузия)

Простая диффузия происходит без участия мембранного белка за счет тепловыхпрцессов- тепловой и физической дифузи, непосредственно через липидный бислой. Через него легко проходят газы, неполярные или малые незаряженные полярные молекулы.

Диффузию воды через мембраны называют осмосом. Вода, очень быстро проникает через липидныйбислой. Это объясняется тем, что ее молекула мала и электрически нейтральна.

Диффузия через мембранные каналы. Заряженные молекулы и ионы (Na+, K+, Ca2+, Cl-) не способны проходить через липидный бислой путем простой диффузии, тем не менее, они проникают через мембрану, благодаря наличию в ней особых белков, формирующих различные каналы.

Облегченная диффузия — транспорт веществ с помощью специальных транспортных белков, каждый из которых отвечает за транспорт определенных молекул