Кафедра медицинской и биологической физики

Задача 1.

Дано:

Решение:

Используя зависимость уровня громкости от звукового давления и частоты:

Из формулы:

Где

Найдем :

Ответ: .

Задача 2.

Поток веществ через мембрану подчиняется уравнению Теорелла:

Подставив сюда уравнение для электрохимического потенциала получаем:

Последнее выражение и есть уравнение Нернста-Планка, оно показывает две причины переноса веществ через мембрану: градиент концентрации и градиент электрического потенциала.

Подход Планка-Гендельсона предполагает электронейтральность мембраны и равенство концентраций катионов и анионов по разные стороны мембраны. Следовательно, равенство потоков катионов и анионов, тогда:

Годьдман предположил линейность электрохимического потенциала в толще мембраны:

Тогда решение уравнения для концентрации иона на краях мембраны будет таким:

Ходжкин в дальнейшем предположил, что концентрация ионов на краях мембраны пропорциональны концентрациям в соответствующих растворах.

– коэффициент липофильности.

Тогда уравнение Гольдмана преобразуется:

- коэффициент проницаемости.

– проводимость.

– электрический ток.

Уравнение Нернста-Планка показывает две причины переноса веществ через мембрану: градиент концентрации и градиент электрического потенциала. Для неполярных веществ (z = 0) формула сводится к закону диффузии Фика:

Закон диффузии Фика показывает, что транспорт неполярных веществ молекул зависит только от проницаемости молекул, что выражается в коэффициенте диффузии, и пропорционален разности концентраций.

Существует три механизма пассивного транспорта неполярных веществ: простая диффузия, облегченная диффузия и фильтрация.

Простая диффузия неполярных веществ не требует наличия специальных структур и зависит только от растворимости в липидах – липофильности – и от вязкости мембраны.

Облегченная диффузия для неполярных веществ происходит с участием специальных переносчиков. Этот процесс может происходить в симпорте или антипорте с другими веществами.

Транспорт через поры или каналы – специальные мембранные структуры, транспорт через которые зависит только от градиента концентрации. Каналы являются регулируемыми структурами.

В то же время возможен и активный транспорт неполярных веществ против градиента их концентрации.

Задача 3.

Дано: