4. Облегченная диффузия.

Вещество А самостоятельно слабо диффундирует через мембрану. Но скорость диффузии значительно возрастает, когда молекула А⁺ этого вещества образует комплекс с некоторым вспомогательным веществом Х, которое растворено в липиде. Этот комплекс диффундирует в мембрану, достигает её противоположной стороны, здесь молекула А освобождается и выходит в клетку, а молекула Х освободившись, диффундирует обратно к наружней стороне мембраны, где снова вступает во взаимодействие с другой молекулой А и процесс повторяется.

Переносчики Х могут быть фиксированными и образовывать пору:

Молекула А⁺ захватывается ближайшей молекулой Х и переходит внутри мембраны от одной молекулы Х к другой по эстафете, достигает противоположной стороны мембраны, где выходит в клетку.

Размеры поры не должны превышать размеров молекулы А.

Молекулы переносчики называются ионофорами.

5. Обменная диффузия.

Вспомогательное вещество Х образует комплекс с молекулой проникающего вещества А⁺, комплекс диффундирует через мембрану. На другой стороне мембраны молекула А⁺, освободившись,уходит в клетку, а ионофор берёт из клетки другую молекулу А⁺⁺ и переносит её в окружающую среду. В результате концентрация вещества А по обе стороны мембраны не меняется, следовательно, этот вид диффузии, фактически не принимает участия в обмене веществ.

Все рассмотренные виды диффузии описываются уравнением Фика, если переносится молекулы или атомы, и уравнением Нернста-Планка, если переносятся ионы.

5.Осмос – движение молекул воды (растворителя) через полупроницаемую мембрану из области большей концентрации растворённого вещества в область меньшей концентрации растворенного вещества. Т.е. это тоже диффузия, но диффузия растворителя.

Сила, которая вызывает это движение растворителя, называется осмотическим давлением.

Плотность потока вещества определяется как

.

Здесь - коэффициент проницаемости; и - осмотическое давление по одну и другую сторону мембраны, соответственно.

6. Фильтрация – движение молекул воды (растворителя) через полупроницаемую мембрану из области большей концентрации растворённого вещества в область меньшей концентрации растворенного вещества при наличии гидростатического давления (давления, обусловленного столбом жидкости).

формулу

Явления фильтрации и осмоса имеют особое значение в процессе обмена водой между кровью и тканью.

Активный транспорт.

Пассивный транспорт веществ всегда стремится выровнять неравномерность в распределении вещества между клеткой и средой. Но клеточное содержимое резко отличается по своему составу от окружающей клетку среды. В клетке в большом количестве находятися ионы , недиффундирующие ионы белков, фосфолипидов, анионы аминокислот и др, содержание которых в жидкости, окружающей клетку, незначительно. Другие вещества, наоборот, в значительно более высоких концентрациях содержатся в окружающей клетку жидкости, например, .

В результате такого неравномерного распределения концентраций ионов между клеткой и окружающей средой пассивный перенос не может полностью обеспечить равномерное распределение концентраций. Поэтому в организме одновременно с пассивным транспортом происходит активный транспорт.

Активный транспорт обеспечивает перенос молекул и ионов из области меньших концентраций и электрических потенциалов в область больших концентраций и электрических потенциалов.

Для осуществления такого транспорта клетка совершает работу против градиентов концентраций и потенциалов.

Если через клетку переносится незаряженная частица (атом или молекула), то эта работа равна

,

где - количество молей вещества, перенесенного через мембрану из области меньших концентраций в область больших концентраций ; - универсальная газовая постоянная, - абсолютная температура.

Если переносится ион через электрически заряженную мембрану, то эта работа равна

,

где - валентность ионов, - число Фарадея (заряд 1 моля ионов), разность потенциало между поверхностыми мембраны. зависит от знака заряда ионов.

Чтобы совершить эту работу, клетке нужна энергия. Эту энергию клетка получает пригидролизе фермента (адезинтрифосфатоза).

Особое внимание следует обратить на активный транспорт ионов и , калий – натриевый насос, т.к. именно эти ионы играют большую роль при генерации биоэлектрических потенциалов и проведении возбуждения.

Переход из клетки зависит от концентрации во внешней среде, а переход в клетку, в свою очередь, эависит от концентрации в цитоплазме.

Предполагают, что перенос и осуществляется специальным переносчиком белковой или белково-липидной природы.

Рассмотрим перенос из окружающей среды в клетку. Он начинается на внутренней поверхности мембраны и происходит в три стадии.

1. Киназная. Переносчик на внутренней стороне мембраны захватывет из цитоплазмы ион :

Комплекс переносится на наружнюю поверхность мембраны за счет гидролиза .

2. Ионообменная. На наружней поверхности мембраны ионы обмениваются на ионы

Комплекс снова движется к внутренней стороне мембраны.

3. Фосфатозная. Эта фаза заканчивает цикл на внутренней поверхности мембраны дефосфолированием переносчика и освобождением ионов