Пассивный транспорт неэлектролитов уравнение фика (6 видео)

Пассивный транспорт (диффузия)

Поскольку при данном виде транспорта энергия транспортируемого вещества уменьшается, то его перенос идёт только в одном направлении по концентрационному или электрохимическому градиенту. В соответствии с законом Фика диффузия прямо пропорциональная градиенту концентрации вещества, площади диффузионной мембраны, коэффициенту распределения и обратно пропорциональной толщине мембраны.

Основная количественная характеристика, используемая при описании переноса ионов или незаряженных частиц (неэлектролитов) через мембраны- это поток.

Пассивный транспорт неэлектролитов уравнение фика

Рис.3.15. Виды транспорта веществ через клеточную мембрану

Поток вещества Ф измеряют не в числе частиц, а в числе молей данного вещества . Трансмембранные потоки ионов имеют направление нормальное к поверхности мембраны. Плотность потока (J, моль/с▪м 2 ) – это количество вещества, переносимого в секунду через единицу площади, расположенной нормально потока ( к поверхности мембраны). Положительным считается направление потока из замкнутого пространства наружу. Поэтому поток из клетки в окружающую среду имеет знак «+», а поток в клетку имеет знак «-» . Величина J зависит от концентрации переносимых веществ по обе стороны мембраны (С₁ и С₂) , а в случае ионов – так же от разности потенциалов между водными фазами, омывающими мембрану φ₁ и φ_2: ∆φ= φ_2: — φ₂₁. В конечном счёте обе характеристики (потенциал и концентрация) влияют на поток потому, что от них зависит энергия ионов (молекул) в данном растворе. Энергия моля ионов данного вида в среде носит название электрохимического потенциала иона и равна: μ=μ о + RTlnC+zFφ, где μ о – стандартный химический потенциал, определяемый энергией взаимодействия иона с молекулой среды;R- газовая постоянная; Т- абсолютная температура; С- молярная концентрация, z- безразмерный заряд иона, F- число Фарадея; φ – потенциал в данной области среды.

возможность изменения конфигурации цепей жирных кислот. Ион попадает в полость, образуемую за счёт соответствующих изгибов окружающих цепей жирных кислот. Такая полость называется кинком (от англ kink – петля, изгиб). Кинки образуются в результате теплового движения молекул и ион может перемещаться в липидном слое мембраны, перескакивая с одного кинка на другой (рис. 3.6.). Случайные тепловые движения молекул приводят к тому, что вещества из области высоких концентраций переносятся в область более низких.

Простая диффузия через липидный слой (рис. 3.6.) обеспечивает трансмембранный перенос веществ, которые имеют достаточно высокий коэффициент распределения между водной и липидными фазами. К таким веществам относятся: жирорастворимые вещества и незаряженные полярные молекулы (ряд гормонов, алкоголь, мочевина, О₂, СО₂ и др.). Большое значение для растворения в липидном слое и перенос через него молекул и ионов играет

Проницаемость клеточной мембраны для многих веществ ограничена не только липидным бислоем, но и прилегающими к мембране неперемешивающимися слоями воды, которые вместе с клеточной мембраной в совокупности ведут себя как последовательно соединённые электрические соединения. В свою очередь движение жидкости в клетке и вне её зависит от тканевого метаболизма. Если жидкость внутри клетки и в межклеточной среде интенсивно движется, то толщина примембранного слоя воды может превышать толщину самой клеточной мембраны в 100-300 раз. В то же время вязкость клеточной мембраны (благодаря липидам) в 10-100 раз выше вязкости воды. Следовательно, коэффициенты диффузии иона в воде и мембране относятся друг к другу как 30-100 к единице. Отсюда следует, что в коэффициенте распределения вещества в системе мембрана/вода решающую роль играет липофильность молекулы (иона). Если для К + , Na + , Cа 2+ примембранные слои воды практически не влияют на общую проницаемость: основная барьерная функция принадлежит липидному бислою мембраны, то для нейтральных молекул (например кислорода) роль примембранных слоёв воды для его трансмембранного проникновения в клетку становится заметной.

Простая диффузия через ионные каналы мембраны(рис. 3.17.) даёт возможность проходить через клеточную мембрану веществам, обладающим низким коэффициентом распределения между липидной и водной фазами, следовательно, не растворяющихся в липидах. Например, вода, которая проходит сквозь мембрану клетки, благодаря наличию в ней специальных каналов (аквапоринов), расположенные в бислое липидов. При этом вода переходит из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Через ионные каналы могут диффундировать малые незаряженные молекулы, в том числе, и способные одновременно проходить через липидный бислой (этанол, мочевина, О₂, СО₂ и др). Следует отметить избирательность ионных каналов для незаряженных катионов и анионов.

Ионные каналы клеточной мембраныпредставлены интегральными белками, которые образуют поры в липидном бислое клеточной мембран.

Селективность (избирательность) канала определяется диаметром поры и энергией дегидратации иона. Диаметр поры несколько больше диаметра иона в кристаллическом состоянии. Малые размеры поры делают необходимым снятие с проходящего через мембрану иона его «водной шубы», т.е. осуществлять его временную дегидратацию.

Проницаемость канала регулируется а) изменением мембранного потенциала (потенциалуправляемые каналы); б) влиянием биологически активного вещества (гормоны, медиаторы, Са 2+ ) на канальный белок (рецепторуправляемые каналы).

Для ионного канала характерны три физиологических состояния: покой (потенциальной активен), открыт ( активирован) и закрыт (инактивирован).

1.Специфичность транспорта, т.е переносчик связывает определённое вещество или небольшую группу родственных веществ; 2. Зависимость скорости трансмембранного переноса вещества от субстратного насыщения.Высокие нарастающие концентрации переносимого вещества приводят к вовлечению в процесс транспорта всех его переносчиков, в результате чего скорость трансмембранного переноса перестаёт увеличиваться.

Облегчённая диффузия (рис. 3.18.) характерна для большинства полярных молекул (сахара, аминокислоты, нуклеотиды и т.д.), для которых липидный бислой мембраны плохо проницаем. Поэтому в процессе эволюции сформировался особый транспорт таких веществ через клеточную мембрану, осуществляемый с участием специфических мембранных белков переносчиков, которые и помогают (облегчают проникновение) этим веществам прохождение через мембрану клетки. Облегчённую диффузию отличает от простой следующие особенности:

3. Наличие специфических стимуляторов и ингибиторов облегчённой диффузии. Например, инсулин активирует облегчённую диффузию глюкозы в жировые и мышечные клетки.

Активный транспорт

Данный вид переноса вещества через клеточную мембрану сопряжён с затратой энергии, благодаря чему он даёт возможность переносить вещества против градиента их концентрации, т.е. из зоны меньшей в зону большей концентрации. В качестве источника энергии в клетки используются : энергия связей аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и энергия трансмембранных ионных градиентов. В зависимости от вида используемой энергии различают два вида активного транспорта: первично активный транспорт (используется энергия АТФ) и вторично активный транспорт(используется энергия электрохимического градиента Na + ).

Первично активный транспортосуществляется в результате деятельности ионных насосов, белковый комплекс которых обладает свойствами переносчика (для транспортируемого вещества) и фермента, расщепляющего АТФ, энергия которого используется насосом для транспорта (рис.3.19.).

Рис.3.19. Схема первично активного транспорта через клеточную мембрану

В настоящее время в клетке обнаружены следующие насосы, использующие энергию АТФ: Na + ,К + -насос (Na + ,К + -АТФаза) имеется в плазматической мембране всех клеток организма человека. Энергия АТФ затрачивается на удаление из клетки Na + и возвращения туда К + , проникших путём простой диффузии. Са 2+ -насос (Са 2+ -АТФаза)как в плазматической мембране, так и мембранах клеточных органелл (например, цистерны в миоцитах). Насос откачивает кальций из цитозоля клетки либо во внеклеточную среду, либо в его внутриклеточные депо. Наличие данного насоса обусловлено той важной ролью, которую играет кальций в жизнедеятельности клеток. Протонный насос (Н + -АТФаза)имеется как в плазматической мембране, так и мембранах некоторых клеточных органелл.

Вторично активный транспорт(рис.3.20.) использует энергию градиента концентрации Na + созданного К + ,Na + -насосом. Ионы натрия и транспортируемые вещества связываются с молекулой белка переносчика мембраны. Натрий, перемещением внутрь клетки по электрохимическому градиенту «тащит» за собой вещества (например моносахара и аминокислоты), которые могут переносится против градиента концентрации. Внутриклеточный натрий откачивается Na + ,К + — насосом, благодаря чему восстанавливается электрохимический градиент натрия и цикл повторяется снова.

Вне клетки

Рис. 3.20. Схема вторично активного транспорта через клеточную мембрану

Эндоцитоз и экзоцитоз

Данные виды трансмембранного переноса веществ в клетку и из неё сформировались в процессе эволюции и предназначены для крупномолекулярных веществ не способных перемещаться через клеточную мембрану разобранными выше способами.

Эндоцитоззаключается в поступлении вещества из внеклеточной среды в клетку в составе мелких или крупных пузырьков, образовавшихся из участков плазматической мембраны, в которых и заключено транспортируемое вещество. Эти пузырьки либо сливаются в клетках с органеллами (лизосомами), где происходит переваривание поступивших путём эндоцитоза веществ, либо они транспортируются на противоположный полюс клетки и выделяют воё содержимое во внеклеточную среду путём экзоцитоза.

Различают три вида эндоцитоза:

1. пиноцитоз (неспецифических захват внеклеточной жидкости и растворённых в ней веществ)

2. опосредованный рецепторами эндоцитоз (связывание веществ со специфическими рецепторами на клеточной мембране с образованием окаймлённых пузырьков ( эндосом).

3. фагоцитоз(захват крупных частиц «профессиональными клетками» фагоцитами- нейтрофилы, моноциты, макрофаги)

Экзоцитоз –процесс выделения клеткой веществ во неклеточную среду. Он существует во всех клетках, но особенно он важен для нервных клеток (выделение медиаторов), клеток эндокринной системы (выделение гормонов) и клеток желёз внешней секреции (выделение пищеварительных соков). Выделение вещества из клетки происходит в составе экзоцитозных пузырьков, образующихся в специальной клеточной органелле (аппарат Гольджи). Пузырьки транспортируются с помощью микрофиламентов и микротрубочек к клеточной мембране, сливаются с ней, а их содержимое выделяется во внеклеточную среду.

Жизненный путь клетки

Клеточный цикл неполовых клеток состоит из интерфазы и митоза. Интерфаза включает в себя последовательно протекающие периоды G₁, (G₀)S, и G₂. Период G₁ следует за митозом. Длительность от нескольких часов до суток. После периода G₁ наступает либо период G₀, либо S. В период G₀ клетка может выйти из цикла и либо: 1. Быть длительно неактивной (например, клетки иммунной памяти); 2.Функционировать как обычная дифференцированная клетка (например, гепатоцит) в обычных условиях; 3) Достигать необратимой дифференцировки (например, нейроны и кардиомиоциты). Если клетка переходит из периода G₁ в период S (синтетический период), то через 8-12 часов переходит в премитотический период G₂. который длится 2-4 часа и затем переходит в митоз. Митоз состоит из следующих фаз: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В ходе митоза из материнской клетки образуются две дочерние клетки, идентичные материнской.

Физиологическая гибель клетки (апопотоз) -это активный, генетически запрограммированный процесс. Пусковыми факторами апоптоза являются: нарушение рецепторного аппарата клетки, активные формы кислорода, этанол, низкокалорийную диету и т.д.. Существуют два пути его активации.

Первый путь реализуется через активацию специального гена, который запускает апоптоз путём остановки клеточного цикла и торможения ферментов, отвечающих за репарацию повреждённого участка ДНК. При этом актируются гены, кодирующие синтез белков-стимуляторов апопотоза, которые активируют ферменты, повреждающие структуры клетку и приводящие тем самым её к гибели. В клетке существуют и «гены-спасатели», кодирующие белки, тормозящие апоптоз.

Второй путь реализации апоптоза заключается в появлении на мембране стареющих клеток специального белка, к которому вырабатываются антитела, адсорбирующиеся на мембранах клеток с образованием комплекса белок-апоптоза + антитело. При его контакте с фагоцитом стареющая клетка, несущая данный комплекс, прикрепляется к мембране фагоцитирующей клетки и поглощается ею. Данный процесс получил название аутофагоцитоза.

Физиологическое значение апоптоза:

1) регуляция развития тканей и органов в период внутриутробного развития;

2) инволюция зрелых органов и тканей,

3)регуляция популяции клеток: уничтожения старых и генетически изменённых клеток в зрелых тканях.

Уменьшение способности к апоптозу ниже физиологического уровня –путь к аутоиммунным заболеваниям и злокачественному перерождению клеток.

Содержание

Презентация на тему «Пассивный транспорт неэлектролитов через биологическую мембрану»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Пассивный перенос веществ через мембрану
💥 Видео

Видео:Пассивный транспорт и избирательная проницаемость (видео 7) | Мембранный транспорт | БиологияСкачать

Презентация на тему «Пассивный транспорт неэлектролитов через биологическую мембрану»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Пассивный транспорт неэлектролитов через клеточные мембраны

Отличия облегченной диффузии от простой: 1) перенос ионов с участием переносчика происходит значительно быстрее по сравнению со свободной диффузией; 2) облегченная диффузия обладает свойством насыщения – при увеличении концентрации с одной стороны мембраны плотность потока вещества возрастает лишь до некоторого предела, когда все молекулы переносчика уже заняты; 3) при облегченной диффузии наблюдается конкуренция переносимых веществ в тех случаях, когда одним переносчиком переносятся разные вещества и при этом одни вещества переносятся лучше, чем другие, и добавление одних веществ затрудняет транспорт других; 4) есть вещества, блокирующие облегченную диффузию, они образуют прочный комплекс с молекулами переносчика, препятствуя дальнейшему переносу. Разновидностью облегченной диффузии является транспорт с помощью неподвижных молекул переносчиков, фиксированных определенным образом поперек мембраны. При этом молекула переносимого вещества передается от одной молекулы переносчика к другой по типу эстафеты.

Транспорт веществ в клетку Перенос веществ через биологические мембраны сопряжен с такими важнейшими биологическими явлениями, как внутриклеточный гомеостаз ионов, биоэлектрические потенциалы, возбуждение и проведение нервного импульса, запасание и трансформация энергии

Различают несколько видов транспорта: 1. Юнипорт – это транспорт вещества через мембрану независимо от наличия и переноса других соединений. 2. Контранспорт – это перенос одного вещества сопряженного с транспортом другого: симпорт и антипорт а) причем однонаправленный перенос называется симпортом – всасывание аминокислот через мембрану тонкого кишечника, б) противоположно направленный — антипортом (натрий – калиевый насос). Транспорт веществ может быть — пассивный и активный транспорт (перенос) Пассивный транспорт не связан с затратами энергии, он осуществляется путем диффузии (направленного движения) по концентрационным (из maс в сторону min), электрическим или гидростатическим градиентам. Вода перемещается по градиенту водного потенциала. Осмос — это перемещение воды через полупроницаемую мембрану. Активный транспорт осуществляется против градиентов (из min в сторону maс), связан с затратой энергии (преимущественно энергии гидролиза АТФ) и сопряжен с работой специализированных мембранных белков переносчиков (АТФ — синтетазы).

Пассивный перенос может осуществляться: а. Путем простой диффузии через липидный бислой мембраны, а также через специализированные образования — каналы. Путем диффузии через мембрану проникают в клетку: незаряженные молекулы, хорошо растворимые в липидах, в т.ч. многие яды и лекарственные средства, газы — кислород и углекислый газ. ионы – они поступают через пронизывающие каналы мембраны, представляющие собой липопротеиновые структуры, Они служат для переноса определенных ионов (например, катионов – Na, K, Ca, анионов Cl, P,) и могут находиться в открытом или закрытом состоянии. Проводимость канала зависит от мембранного потенциала, что играет важную роль в механизме генерации и проведения нервного импульса. б. Облегчённой диффузии. В ряде случаев перенос вещества совпадает с направлением градиента, но существенно превосходит по скорости простую диффузию. Этот процесс называют облегченной диффузией; он происходит с участием белков-переносчиков. Процесс облегченной диффузии не нуждается в энергии. Этим способом транспортируются сахара, аминокислоты, азотистые основания. Такой процесс происходит, например, при всасывании сахаров из просвета кишечника клетками эпителия. в. Осмоса – перемещения растворителя через мембрану

Простая диффузия При простой диффузии частицы вещества перемещаются сквозь билипидный слой. Направление простой диффузии определяется только разностью концентраций вещества по обеим сторонам мембраны. Путём простой диффузии в клетку проникают гидрофобные вещества (O2,N2,бензол) и полярные маленькие молекулы (CO2, H2O, мочевина). Не проникают полярные относительно крупные молекулы (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) и макромолекулы (ДНК, белки).

Виды простой диффузии неэлектролитов 1. Через бимолекулярный липидный слой проходят хорошо растворимые неполярные вещества: органические жирные кислоты, эфиры, кислород, углекислый газ. Плохо проходят полярные водорастворимые вещества: соли, основания, сахара, аминокислоты, спирты.

2. Через пору в бимолекулярном липидном слое проникают молекулы нерастворимых в липидах веществ и водорастворимые гидратированные ионы(окружённые молекулами воды). Для жиронерастворимых веществ и ионов мембрана выступает как молекулярное сито: чем больше размер молекулы, тем меньше проницаемость мембраны для этого вещества.

3. Фильтрация Фильтрацией называется движение жидкости через поры в мембране под действием градиента гидростатического давления. Это явление наблюдается при переносе воды через стенки кровеносных сосудов (капилляров). Явление фильтрации играет важную роль во многих физиологических процессах. Так, например, образование первичной мочи в почечных нефронах происходит в результате фильтрации плазмы крови под действием давления крови.

4. Осмос это движение молекул воды через полупроницаемую мембрану из области меньшей в область большей концентрации растворенного вещества. Осмос – это простая диффузия воды. Перемещение молекул воды продолжается до тех пор, пока концентрация воды по обе стороны мембраны не станет равной. Осмос играет большую роль во многих биологических явлениях. Явление осмоса обуславливает гемолиз эритроцитов в гипотонических растворах.

Уравнение Фика Для описания диффузии незаряженных частиц используют уравнение Фика: Ф = — D *dC/dX В этом виде уравнение Фика определяет поток незаряженных частиц через единичную площадь в случае, если не существует перегородки (мембраны), которая может затруднять перенос, где: D D — коэффициент диффузии,dC/dX- градиент концентрации Для клеточной мембраны: dx = L — толщина мембраны, dC = Сi — Сe, где Сi и Сe -концентрация частиц внутри и снаружи клетки. В уравнение Фика для клетки добавляется коэффициент К (коэффициент распределения), который определяет соотношение концентрации частиц между средой и мембраной и в конечном итоге скорость переноса. Учитывая это, уравнение Фика для клеточной мембраны представляется в виде: DK / L = Р — называют эффективным коэффициентом проницаемости, тогда Ф = — Р (Сe -Сi)

Облегченная диффузия Большинство веществ переносится через мембрану с помощью погружённых в неё транспортных белков (белков-переносчиков). Все транспортные белки образуют непрерывный белковый проход через мембрану. С помощью белков-переносчиков осуществляется как пассивный, так и активный транспорт веществ. Полярные вещества (аминокислоты, моносахариды), заряженные частицы (ионы) проходят через мембраны с помощью облегченной диффузии, при участии белков-каналов или белков-переносчиков. Участие белков-переносчиков обеспечивает более высокую скорость облегченной диффузии по сравнению с простой пассивной диффузией.

Скорость облегченной диффузии зависит от ряда причин: от трансмембранного концентрационного градиента переносимого вещества, от количества переносчика, который связывается с переносимым веществом, от скорости связывания вещества переносчиком на одной поверхности мембраны (например, на наружной), от скорости конформационных изменений в молекуле переносчика, в результате которых вещество переносится через мембрану и высвобождается на другой стороне мембраны. Облегченная диффузия не требует специальных энергетических затрат за счет гидролиза АТФ. Эта особенность отличает облегченную диффузию от активного трансмембранного транспорта.

При облегчённой диффузии наблюдается конкуренция переносимых веществ в тех случаях, когда переносчиком выступает одно и тоже соединение. Например, глюкоза переносится лучше, чем фруктоза; фруктоза лучше, чем ксилоза; ксилоза, лучше, чем арабиноза и т.д. Известны также соединения, способные избирательно блокировать облегчённую диффузию ионов через мембрану. Они образуют прочные комплексы с молекулами переносчиками. Например яд рыбы фугу тетродотоксин блокирует транспорт натрия, флоридзин подавляет транспорт сахаров и т.д.

Диффузия с подвижным переносчиком Скорость проникновения в клетку таких веществ, как глюкоза, глицерин, аминокислоты, не имеет линейной зависимости от разности концентраций. При определённых значениях концентрации скорость проникновения намного больше, чем следует ожидать для простой диффузии. При диффузии с подвижным переносчиком скорость переноса вещества возрастает, в случае если молекулы (А) этого вещества образуют комплекс с молекулами (Х) вспомогательного вещества. Вспомогательное вещество обладает повышенной растворимостью в липидах. На поверхности мембраны молекулы (А) соединяются с молекулами (Х) и в виде комплекса (АХ) проходят в клетку. В клетке комплекс разрушается, молекулы вещества (А) освобождаются, а переносчик (Х) захватывает у наружной поверхности мембраны новую молекулу переносимого вещества. Процесс переноса проходит до тех пор, пока концентрация переносимого вещества не выровняется по обе стороны мембраны

Схема диффузии с подвижным переносчиком

Облегченная диффузия с фиксированным переносчиком Цепочка молекул переносчика выстраивается внутри канала в мембране или выстилает канал. Молекула переносимого вещества (А) передвигается внутри канала от одного переносчика л другому. При этом предполагается, что пространство в канале недостаточно велико для прохождения частиц вещества, в связи с этим они связываются с молекулами переносчиков, передвигаясь от одного к другому

Видео:Закон диффузии ФикаСкачать

Пассивный перенос веществ через мембрану

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 без затраты энергии.

Рис.Схема пассивного транспорта

Плотность потока вещества j_m при пассивном транспорте подчиняется уравнению Теорелла:

где U — подвижность частиц, С — концентрация. Знак минус показывает, что перенос происходит в сторону убывания μ.

Для разбавленных растворов при μ = const плотность потока вещества выражается уравнением Нернста-Планка:

где U — подвижность частиц.

Итак, могут быть две причины переноса вещества при пассивном транспорте: градиент концентрации dC / dxи градиент электрического потенциала dφ / dx.Знаки минусов перед градиентами показывают, что градиент концентрации вызывает перенос вещества от мест с большей концентрацией к местам с его меньшей концентрацией; а градиент электрического потенциала вызывает перенос положительных зарядов от мест с большим к местам с меньшим потенциалом.

В случае неэлектролитов (Z = 0) или отсутствия электрического поля (dφ/dx =0) получаем уравнение:

Согласно соотношению Эйнштейна коэффициент диффузии D=URT. В результате получаем уравнение, описывающее простую диффузию — закон Фика:

Рис.Классификация видов пассивного транспорта

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

Диффузия вещества через липидный бислой вызывается градиентом концентрации в мембране.

Коэффициент проницаемости мембраны зависит от свойств мембраны и переносимых веществ.

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 l) и чем лучше вещество растворяется в мембране (чем больше К).

Хорошо растворимы в фосфолипидной фазе мембраны неполярные вещества, например органические жирные кислоты, эфиры. Этим вещества хорошо проникают через липидную фазу мембраны.

Плохо проходят через липидный бислой полярные, водорастворимые вещества: соли, основания, сахара, аминокислоты, спирты.

В биологических мембранах был обнаружен еще один вид диффузии — облегченная диффузия. Облегченная диффузия происходит при участии молекул переносчиков. Например, валиномицин — переносчик ионов калия. Молекула валиномицина имеет форму манжетки, устланной внутри полярными группами, а снаружи — неполярными.

Молекулы валиномицина, оказавшиеся у поверхности мембраны, могут захватывать из окружающего раствора ионы калия. Диффундируя в мембране, молекулы переносят калий через мембрану, и некоторые из них отдают ионы в раствор по другую сторону мембраны. Таким образом, происходит перенос иона калия через мембрану валиномицином.

Облегченная диффузия, таким образом, происходит от мест с большей концентрацией переносимого вещества к местам с меньшей концентрацией. По-видимому, облегченной диффузией объясняется также перенос через биологические мембраны аминокислот, сахаров и других биологически важных веществ.

Отличия облегченной диффузии от простой:

· перенос вещества с участием переносчика происходит значительно быстрее;

· облегченная диффузия обладает свойством насыщения: при увеличении концентрации с одной стороны мембраны плотность потока вещества возрастает лишь до некоторого предела, когда все молекулы переносчика уже заняты;

· при облегченной диффузии наблюдается конкуренция переносимых веществ в тех случаях, когда переносчиком переносятся разные вещества; при этом одни вещества переносятся лучше, чем другие, и добавление одних веществ затрудняет транспорт других; так, из сахаров глюкоза переносится лучше, чем фруктоза, фруктоза лучше, чем ксилоза, а ксилоза лучше, чем арабиноза, и т.д.;

· есть вещества, блокирующие облегченную диффузию – они образуют прочный комплекс с молекулами переносчика, например, флоридзин подавляет транспорт сахаров через биомембрану.

Фильтрацией называется движение раствора через поры в мембране под действием градиента давления P. Скорость переноса при фильтрации подчиняется закону Пуазейля:

гда dV/dt — объемная скорость переноса раствора, w — гидравлическое сопротивление/

Явление фильтрации играет важную роль в процессах переноса воды через стенки кровеносных сосудов.

Осмос— преимущественное движение молекул воды через полупроницаемые мембраны (непроницаемые для растворенного вещества и проницаемые для воды) из мест с меньшей концентрацией растворенного вещества в места с большей концентрацией. Осмос — по сути дела, простая диффузия воды из мест с ее большей концентрацией в места с меньшей концентрацией воды. Осмос играет большую роль во многих биологических явлениях. Явление осмоса обусловливает гемолиз эритроцитов в гипотонических растворах.

Дата добавления: 2016-02-02 ; просмотров: 2769 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ