Перенос нейтральных частиц через мембраны. Уравнение простой диффузии

Так как внутренняя часть липидного слоя клетки гидрофобна, он представляет собой практически непроницаемый барьер для большинства полярных молекул. из-за этого клетка была вынуждена создать специальные механизмы для транспорта растворимых в воде веществ через мембрану. Перенос малых водорастворимых молекул осуществляется при помощи специальных транспортных белков. Это особые трансмембранные белки, каждый из которых отвечает за транспорт определенных молекул или групп родственных молекул. В клетках существуют также механизмы переноса через мембрану макромолекул (белков) и даже крупных частиц. за перенос подобных веществ ответственны специальные мембранные транспортные белки. Каждый из них предназ- начен для определенного класса молекул а иногда и для определенной разновидности молекул. Все изученные транспортные белки являются трансмембранными белками, полипептидная цепь которых пересекает липидный бислой несколько раз. транспортные белки делятся на белки-переносчики и каналообразующие белки. Первые взаимодействуют с молекулой переносимого вещества и каким-либо способом перемещают ее сквозь мембрану.

Если молекула не заряжена, то направление ее диффузии определяется разностью концентраций по обеим сторонам мембраны или градиентом концентрации. Такой вид транспорта называется пассивным (облегченная диффузия), и не требует затрат энергии. Процесс, с помощью которого белки-переносчики связывают и транспортируют растворенные молекулы, напоминает ферментативную реакцию.

Уравнение простой диффузии обычно записывают в виде уравнения Фика:

J-плотность потока вещества, D-коэффициент диффузии, dC/dx-градиент концентрации.

Знак «-« показывает, что суммарная плотность потока вещества при диффузии направлена в сторону уменьшения концентрации(в сторону, противоположную градиенту концентрации).

Применительно к биологической мембране

dC/dx =С наружной мембраны-С внутренней мембраны / l

l-толщина мембраны

Перенос ионов через мембраны. Уравнение электродиффузии. Уравнение Нернста-Планка

Вещества, способные переносить ионы через мембраны наз-ся-ионофорами.

Перенос ионов через мембраны: электродиффузия, облегченная диффузия и Активный транспорт.

Уравнение Нернста-Планка: .

Поток, обусловленный разностью концентраций(Ф_Δ_С): - D *

Поток, обусловленный разностью потенциалов(Ф_Δ :
Z – валентность электронов.

C – молярная концентрация.

U – подвижность ионов. U=V_{упор.движ.чатиц}/F.

F – число Фарадея ( F=96500 Кл/Моль)