8. Диффузия частиц через полупроницаемую мембрану.

Коэффициент распределения, коэффициент проницаемости.

Закон Фика для этого случая. Методы изучения проницаемости мембран.

Диффузия — самопроизвольное перемещение вещества из мест с большей концентрацией в места с меньшей концентра­цией вещества вследствие хаотического теплового движения молекул.

Диффузия вещества через липидный бислой вы­зывается градиентом концентрации в мембране. Плотность по­тока вещества по закону Фика: где С1м ^- концентрация вещества в мембране около одной ее по­верхности и См2 - около другой, I - толщина мембраны. Градиент концентрации приблизительно равен (См2-См1)/L 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.

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).

9. Активный транспорт веществ через биологическую мембрану. Уравнение Уссинга - Теорелла. Опыт Уссинга.

Активный транспорт - это перенос вещества из мест с мень­шим значением электрохимического потенциала в места с его большим значением

Активный транспорт в мембране сопровождается ростом энергии Гиббса, он не может идти самопроизвольно, а только в сопряжении с процессом гидролиза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), то есть за счет затраты энергии, запасенной в макроэргических связях АТФ.

Существование активного транспорта веществ через биоло­гические мембраны впервые было доказано в опытах Уссинга (1949 г.) на примере переноса ионов натрия через кожу лягуш­ки (рис. 2.10).

Экспериментальная камера Уссинга, заполненная нормаль­ным раствором Рингера, была разделена на две части свежеизо­лированной кожей лягушки. Наблюдались потоки ионов натрия через кожу лягушки: слева направо от наружной к внутренней поверхности и справа нале­во от внутренней к наружной поверхности.

Из уравнения Теорелла, описывающего пассивный транс­порт, следует уравнение Уссинга-Теорелла для отношения этих потоков в случае пассивного транспорта:

На коже лягушки, разделяющей раствор Рингера, возникает разность потенциалов - внутренняя сторона кожи име­ет положительный потенциал по отношению к наружной.