Простая и облегченная диффузия.
Диффузия—это самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей в область меньшей его концентрации в результате теплового хаотического движения молекул.
Различают несколько типов пассивного переноса веществ (диффузии):
1. простая диффузия.
2. перенос через поры.
3. транспорт с помощью переносчиков (подвижных и эстафетной передачи).
Простая диффузия выражается соотношением (уравнение Фика):
J = (dm/dt) / S = -D (dС/dx) , где j -плотность потока вещества, (dС/dx) - градиент концентрации, D - коэффициент диффузии. Это уравнение даёт возможность рассчитать количество вещества (m) попавшее в клетку за определённое время (t) и через известную площадь (S): m = j t S.
Последние два вида диффузии относят к облегченной, т.к. количество вещества переносимое при таком виде транспорта существенно больше.
Если молекулыдиффундирующего вещества движутся без образования комплекса с другими молекулами, то такая диффузия называется простой.
Облегченная диффузиясостоит в том, что вещество слабо диффундирующее через мембрану, транспортируется через нее с помощью подвижных или фиксированных в мембране переносчиков. Разновидностью облегченной диффузии является обменная диффузия, которая состоит в том, что вспомогательное вещество образует соединение с диффундирующим веществом и перемещается к другой поверхности мембраны. На другой поверхности мембраны молекула проникающего вещества освобождается и на ее место присоединяется другая молекула такого же вещества. Например, установлено, что натрий эритроцитов благодаря обменной диффузии быстро обменивается на натрий плазмы. Дифузия через поры.
Электродиффузия. Уравнение Нернста – Планка.
Поскольку в диффузии участвуют не только нейтральные вещества, но и ионы разной полярности, Нернст и Планк предложили формулу:
Ф = -uRT (dc/dx) - cuz F (dj/dx)
где: u = D/RT (называется подвижностью молекул)
R - универсальная газовая постоянная;
T - абсолютная температура;
с - концентрация вещества;
z - валентность;
F - число Фарадея;
(dc/dx), (dj/dx) - градиент концентрации и градиент потенциала (то же, что электрическая напряжённость).
Это уравнение выведено из уравнения Теорелла: Ф = -cu (dm/dx), где m - электрохимический потенциал.
Активный транспорт веществ через мембрану. Понятие о натрий – калиевом насосе.
Активный транспорт (в отличие от пассивного - осуществляется против градиента концентрации проходящих веществ, т.е. в сторону больших их концентраций). Следующая особенность - транспортируются вещества только за счёт расхода свободной энергии. В клетках ионный баланс (Na+, K+) обеспечивается белковыми структурами, которые носят название “калий-натриевый насос”.
Транспорт Na+ и K+ осуществляется за счёт гидролиза АТФ, превращения её в АДФ + свободный фосфат, с обязательным участием ферментов Na+, K+ -АТФ-аз. Перенос является сопряжённым, т.е. осуществляется синхронно: на переход 3 из клетки во вне необходимо наличие 2 во внеклеточной жидкости для её транспорта в клетку. Активный транспорт веществ через биологические мембраны имеет огромное значение. За счет активного транспорта в организме создаются градиенты концентраций, электрических потенциалов, давления и т.д. С точки зрения термодинамики активный транспорт удерживает организм в неравновесном состоянии, поддерживает жизнь.
БИОПОТЕНЦИАЛЫ.
Измерение биопотенциалов является объективным, универсальным точным показателем течения физиологических функций различных органов.
БИОФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ.
Все процессы жизнедеятельности органов сопровождаются появлением в клетках и тканях электродвижущих сил. Электрические явления играют большую роль в важнейших физиологических процессах: возбуждении клеток и проведении возбуждения по клеткам.
Благодаря непосредственной связи биопотенциалов ( БП ) с метаболическими процессами и физиологическим состоянием клеток они являются чувствительным и точно измеримым показателем различных изменений в клетках в норме и при патологии. Для более эффективного использования измерения БП в медицине необходимо выяснение механизмов их возникновения.