Значение диффузии в биологических процессах

значение диффузии в биологических процессах:

- скорость обмена в-в зависит как от скорости реакций обмена в-в, так от скорости движения реагирующих в-в

движение реагирующих веществ в клетках и межклеточном в-ве обусловлено диффузией

скорость движения реагирующих веществ в клетках и межклеточном в-ве определяется скоростью диффузии

- питательные вещества и продукты обмена в межклеточном в-ве и в клетках перемещаются путем диффузии

- диффузия лежит в основе пассивного транспорта веществ через клеточные мембраны

различают простую диффузию, ограниченную диффузию, облегченную диффузию

облегченная диффузия служит для транспорта крупных ионов и молекул или молекул жиронерастворимых в-в

для них из-за большого размера транспорт ч/з клеточные поры невозможен

путь транспорта – ч/з мембрану белками-переносчиками (транслоказами)

на внешней стороне мембраны вещество и транслоказы образуют комплексное соединение SX

комплексное соединение SX жирорастворимо и диф­фундирует в липидах мембраны

на внутренней стороне мембраны комплексное соединение SX распадается, и в-во попадает внутрь клетки

ПР: транспорт углеводов и аминокислот

е - наружная часть клеточной мембра­ны, i - внутренняя часть клеточной мембра­ны,

S – углевод, Х – транслоказа

разные углеводы конкурируют за переносчика

ПР: глюкоза имеет большее сродство к переносчику и переносится лучше, чем другие углеводы

разные аминокислоты конкурируют между собой, но не конкурируют с углеводами(у них раз­ные переносчики)

есть вещества- ингибиторы, которые тормозят транспорт углеводов и аминокислот в клетку

ингибито­ры образуют соединения с транслоказами, которые в таком виде не участвуют в транспорте веществ

облегченная диффузия углеводов внутрь клетки рассчитывается по уравнению Михаэлиса-Ментен

, где I_g - поток углеводов,

[ S_e ] - концентрация углеводов снаружи клетки,

a - коэффициент доступности внутриклеточной воды,

b - сродство углевода к переносчику

кроме пассивного транспорта есть активный транспорт веществ через клеточные мембраны

активный транспорт требует энергии АТФ и служит для транспорта веществ против градиента концентраций

ПР: активный транспорт ионов Nа⁺ и К⁺

активный транспорт ионов Nа⁺ и К⁺ происходит путем хим.реакций в клеточной мембране (К-Nа насос)

в клеточной мембране есть белок «С» или «К-Nа-активируемая АТФ-аза», который

на внешней поверхности мембраны связывает ионы К⁺ внешней среды С + К⁺ ® С-К⁺

переносит их на внутреннюю поверхность мембраны

на внутренней поверхности мембраны освобождает К⁺ С-К⁺® С + К⁺

подвергается фосфорилированию С + АТФ ® СФ + АДФ

связывает ионы Nа⁺ внутри клетки СФ + Na⁺ ® СФ-Na⁺

соединение СФ-Na⁺ переносит Na⁺ на внешнюю поверхность мембраны

на внешней поверхности мембраны освобождает Na⁺ СФ-Na⁺® СФ + Na⁺

подвергается дефосфорилированию СФ ® С + Ф

связывает ионы К⁺ внешней среды С + К⁺ ® С-К⁺..

«К-Nа насос» работает как система двух согласованных циклов

первый цикл - ионооб­менный

второй цикл - реакции фосфорилирования и дефосфорилирования

активный транспорт Nа⁺ и К⁺ идет против концентрационного градиента

К⁺ внутри клетки в 40 раз больше, чем снаружи, Na⁺ вне клетки в 10 раз больше, чем внутри

энергия для выполнения этой работы образуется в результате общей реакции АТФ ® АДФ + Ф

«NaK-насос» обеспечивает одновременный транспорт 3Na⁺ и 2К⁺ на каждую молекулу АТФ

i - внутренняя сторона мем­браны клетки,

e - наружная сторона мем­браны клетки,

I_СФNa - перенос ионов Nа⁺ от внутренней к наружной стороне мембраны,

I_СК - перенос ионов К⁺ от наружной к внутренней стороне мембраны

роль диффузии в работе аппарата "искусственная почка"

«искусственная почка» – аппарат очищения крови или аппарат гемодиализа

диализ происходит путем диффузии продуктов обмена ч/з полупроницаемую мембрану:

мембрана пропускает низкомолекулярные вещества – мочевину, мочевую кислоту, амины, билирубин..

мембрана не пропускает клетки крови, белки..

артериальная кровь больного поступает в камеры аппарата и, пройдя по камерам, в/венно вливается больному

камеры имеют стенки из полупроницаемого материала и омываются раствором-диализатором

низкомолекулярные вещества диффундируют по градиенту концентраций из крови ч/з мембрану в р-р-диализатор

 

 

 

Осмос.

Полупроницаемые мембраны.

317) осмотическим давлением.

одни полупроницаемые мембраны проницаемы для растворенных в-в, другие - для молекул растворителя

если мембрана пропускает только молекулы растворителя, то наблюдается осмос

осмос – диффузия молекул растворителя из области низкой концентрации р-ра в область высокой концентрации

в направлении увеличения энтропии системы

диффузия р-теля идет в обоих направлениях, но преимущественно в область высокой концентрации р-ра

в результате осмоса объем концентрированного раствора увеличивается и его концентрация снижается

происходит выравнивание концентрации р-теля в обоих р-рах

происходит выравнивание диффузии р-теля в обоих направлениях - устанавливается равновесие

р-тель, переходящий из области низкой концентрации р-ра в область высокой концентрации, создает давление

такое давление назвали осмотическим давлением

чем больше концентрация р-ра, тем выше осмотическое давление р-ра

если к р-ру высокой концентрации приложить внешнее давление, равное осмотическому, то осмос остановится

в этом случае внешнее давление – мера осмотического давления

каждый раствор характеризуется осмотическим давлением по отношению к раствору чистого растворителя

317)закон Вант-Гоффа для идеальных растворов - разбавленных р-ров неэлектролитов

осмотическое давление пропорционально молярной концентрации р-ра и температуре

p = C × RT или p = n / V × RT или p V = n × RT уравнение похоже на уравнение Менделеева-Клайперона,

где p – осмотическое давление,

C - молярная концентрация,

R - газовая постоянная,

T - абсолютная температура,

V – объем раствора,

n - число молей неэлектролита

анализ уравнения:

- при равных концентрациях и температуре р-ры разных в-в создают одинаковое осмотическое давление

- для осмотического давления важно число частиц, размеры частиц значения не имеют

318)осмомоляльность. осмомолярность .осмометрия.

осмомоляльность – моляльная концентрация всех осмотически активных частиц в растворе в моль/кг

осмомолярность – молярная концентрация всех осмотически активных частиц в растворе в моль/л

 

осмометрия – измерение осмотического давления

различают прямой и косвенный методы измерения осмотического давления:

прямой метод

за счет осмоса в раствор переходит избыток р-теля

избыток растворителя имеет вид столбика жидкости в вертикальной трубке

столбик жидкости в вертикальной трубке создает гидростатическое давление

гидростатическое давление избытка р-теля равно осмотическому давлению раствора

косвенный метод

если к р-ру высокой концентрации приложить внешнее давление, равное осмотическому, то осмос остановится

прекращение осмоса замечают по прекращению изменения объемов растворов

в этом случае приложенное внешнее давление равно осмотическому давлению р-ра

 

319)физиологический раствор, изотонические – растворы с одинаковым осмотическим давлением

осмотическое давление крови человека при 37°С равно 7,7 атм

физиологический раствор – 0,9% раствор NaCl, который изотоничен крови

физраствор применяется как кровезаменитель при кровопотере и как растворитель при введении лекарств

320) гипотонический,гипертонический – раствор, у которого осмотическое давление выше

гипертонические растворы применяются для лечения гнойных ран

ток раневой жидкости из раны в повязку очищает рану от гноя..

гипотонический – раствор, у которого осмотическое давление ниже

гипотонические растворы применяются для лечения обезвоживания организма

ток воды из крови в клетки и межклеточное вещество восполняет потери воды