Вопрос №10

1. Виды пассивного транспорта

Все виды пассивного транспорта основаны на принципе диффузии. Небольшая частица, растворённая в жидкости, постоянно подвергается ударам со стороны окружающих её молекул жидкости. Результатом этого является хаотическое движение частицы, которое называется броуновским движением. Диффузия является результатом хаотических независимых движений многих частиц. Если концентрация вещества одинаковая в каждой части раствора, то движение частиц хаотично. При этом существует дрейф частиц из областей, где они расположены более плотно, в области, где частиц меньше. Диффузия незаряженных частиц вызывается их концентрационным градиентом и направлена в сторону уменьшения этого градиента. Частицы вещества перемещаются из области более высокой концентрации вещества в области, где концентрация этого вещества низкая.Диффузия постепенно уменьшает градиент концентрации до тех пор, пока не наступит состояние равновесия. При этом в каждой точке установится равная концентрация, и диффузия в обоих направлениях будет осуществляться в равной степени. Диффузия является пассивным транспортом, поскольку не требует затрат внешней энергии Существует несколько видов диффузии в плазматической мембране: 1) Свободная диффузия. 2) Облегченная диффузия неэлектролитов. 3) Электродиффузия (облегченная диффузия ионов).

2)Гидрофильные вещества плохо проходят через липидный бислой, поскольку они почти не растворяются в жирах. Такие вещества проходят через мембрану либо через мембранные каналы, либо с помощью переносчиков. Переносчики – это белковые молекулы, которые соединяясь с переносимым веществом образуют жирорастворимый комплекс. Этот комплекс может проходить через мембрану по механизму диффузии. Поэтому скорость транспорта гидрофильных веществ с переносчиком сильно возрастает по сравнению с прямым переносом этих веществ через мембрану. Из-за этого транспорт с участием переносчика называют облегченной диффузией.

2.1. Простая диффузия

Диффузия представляет собой процесс, при помощи которого газ или растворенные вещества распространяются и  заполняют весь доступный  объем.

Молекулы и ионы, растворенные в жидкости, находятся в хаоти­ческом движении, сталкиваясь друг с другом, молекулами раствори­теля и клеточной мембраной. Столкновение молекулы или иона с мембраной может иметь двоякий исход: молекула либо «отскочит» от мембраны, либо пройдет через нее. Когда вероятность последнего события высока, то говорят, что мембрана проницаема для данного вещества.

Если концентрация вещества по обе стороны мембраны различна, возникает поток частиц, направленный из более концентрированно­го раствора в разбавленный. Диффузия происходит до тех пор, пока концентрация вещества по обе стороны мембраны не выравнивается. Через клеточную мембрану проходят как хорошо растворимые в воде {гидрофильные) вещества, так и гидрофобные, плохо или совсем в  ней нерастворимые.

Гидрофобные, хорошо растворимые в жирах вещества, диффунди­руют благодаря растворению в липидах мембраны. Вода и вещества хорошо в ней растворимые проникают через временные дефекты углеводородной области мембраны, т.н.кинки, а также через поры, постоянно  существующие  гидрофильные  участки  мембраны.

В случае, когда клеточная мембрана непроницаема или плохо про­ницаема для растворенного вещества, но проницаема для воды, она подвергается действию осмотических сил. При более низкой кон­центрации вещества в клетке, чем в окружающей среде, клетка сжи­мается; если концентрация растворенного вещества в клетке выше, вода устремляется внутрь клетки.

4)Первый закон Фика указывает, что поток вещества, перемещаемого путём диффузии, пропорционален движущей силе диффузии - градиенту концентрации вещества:  J = - D · dC/dx (2).   Отрицательный знак означает, что поток направлен из области высокой концентрации вещества в область с более его низкой концентрацией, в результате чего градиент концентрации уменьшается. D - коэффициент диффузии, который зависит от природы вещества и температуры: D = U·R·T (3), где U - подвижность частиц вещества, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура.