Потенціал нернста. Осмос дифузія води

При наявності різниці потенціалів по обидві сторони мембрани іони рухаються через неї, навіть якщо відсутня рушійна сила у вигляді різниці концентрацій. Позитивний заряд притягує негативні іони, а негативний - відштовхує їх. В результаті відбувається загальна дифузія зліва направо. Згодом направо переходить досить велика кількість негативних іонів, завдяки чому, виникає різниця концентрацій іонів, що діє на іони в напрямку, протилежному дії електричного потенціалу.

різниця концентрацій тепер сприяє руху іонів справа наліво, в той час як електричний потенціал змушує їх рухатися зліва направо. Коли різниця концентрацій стає досить високою, обидва процеси врівноважують один одного. При 37 ° С, що відповідає нормальній температурі тіла, електричний потенціал, що врівноважує дану різницю концентрацій одновалентних іонів, наприклад іонів натрію, можна визначити за такою формулою, званої рівнянням Нернста:

ЕРС (MB) = ± 61 * log (C1 / C2), де ЕРС - електрорушійна сила (різниця потенціалів) між сторонами 1 і 2, С1 і С2 - концентрації на сторонах 1 і 2, відповідно. Це рівняння надзвичайно важливо для розуміння передачі нервових імпульсів.
Вплив відмінностей тиску по обидві сторони мембрани.

Іноді між двома сторонами доступною для дифузії мембрани розвивається значна різниця тиску. Це, наприклад, характерно для мембрани кровоносних капілярів всіх тканин організму. Усередині капіляра тиск приблизно на 20 мм рт. ст. вище, ніж зовні. Фактично тиск являє собою суму всіх сил різних молекул, які стикаються з мембраною в конкретний момент часу, в розрахунку на одиницю поверхні. Отже, коли тиск на одній стороні мембрани вище, ніж на інший, це означає, що сума сил всіх молекул, що зіштовхуються з каналами, з одного боку мембрани більше, ніж з іншого.

В більшості випадків це пов`язано з тим, що кількість молекул, що вдаряються об мембрану в секунду, з одного її боку більше, ніж з іншого. В результаті з боку високого тиску кількість наявної енергії більше, що забезпечує загальний рух молекул в область низького тиску. Створене за допомогою поршня високий тиск з одного боку пори веде до зіткнення з цією стороною більшого числа молекул, в зв`язку з чим більше молекул дифундує до іншої сторони пори.

Відео: Гонохова Л.Г. - Клітинна біологія. Клітини і осмос

Осмос - дифузія води

Відомо, що найпоширенішим речовиною, дифундують через клітинну мембрану, є вода. Зазвичай кількість води, що проходить в кожному напрямку через мембрану еритроцита в секунду, еквівалентно 100 обсягами клітини. Однак в нормі кількість води, дифундує в обох напрямках, збалансовано настільки точно, що загальна дифузія води дорівнює нулю. Отже, обсяг клітини залишається постійним. Однак за певних умов може виникати відмінність в концентрації води по обидві сторони мембрани точно так же, як і відмінності в концентрації для інших речовин.

Коли це трапляється, через клітинну мембрану дійсно відбувається спрямований рух води, що приводить до набухання або зморщування клітини, в залежності від напрямку цього руху. Цей процес спрямованого руху води, пов`язаний з відмінністю її концентрації, називають осмосом.

приклад осмосу представлений на малюнку, де з одного боку мембрани - чиста вода, а з іншого - розчин хлориду натрію. Молекули води через клітинну мембрану проходять легко, тоді як іони натрію і хлору - насилу. Отже, розчин хлориду натрію фактично є сумішшю проникаючих через мембрану молекул води і не проникають через неї іонів натрію і хлору. Про таку мембрану кажуть, що вона вибірково проникна для води, але набагато менш проникна для іонів натрію і хлору.

Відео: Транспорт речовин в клітку

В той же час присутність іонів натрію і хлору витісняє частину молекул води з боку мембрани, де представлені ці іони, і тому концентрація молекул води тут менше, ніж у чистій воді. В результаті, більше молекул води вдаряються оканали з лівого боку, ніж з правого, де концентрація води знижена. Так відбувається загальне рух води зліва направо, тобто здійснюється осмос з чистої води в розчин хлориду натрію.