Покажите что уравнение фика для диффузии является частным случаем уравнения теорелла

Пассивный транспорт веществ через мембрану. Уравнение Теорелла. Уравнение Фика

Все виды переноса веществ через мембрану можно разделить на пассивный и активный транспорт. Пассивный транспорт веществ это вид транспорта, который осуществляется без затрат энергии. Имеются следующие видыпассивного транспортавеществ в клетках и тканях: диффузия, осмос, электроосмос и аномальный осмос, фильтрация.

Согласно уравнению Теорелла поток вещества Ф равен произведению концентрации носителя на подвижность и на градиент его электрохимического потенциала. Знак “минус” указывает на то, что поток направлен в сторону убывания m..

Основным механизмом пассивного транспорта веществ, обусловленным наличием концентрационного градиента, является диффузия. Диффузия—это самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей в область меньшей его концентрации в результате теплового хаотического движения молекул.Математическое описание процесса диффузии дал Фик. Согласно закону Фика, скорость диффузии dm/dt прямо пропорциональна градиенту концентрации dC/dx, и площади S, через которую осуществляется диффузия:

Где Ф – это поток вещества, численно равный количеству вещества диффундирующему через данную площадь в единицу времени. Плотность потока j = Ф/S – это количество вещества диффундирующего через единицу площади в единицу времени. Под скоростью диффузии понимают количество вещест­ва (в молях или других единицах), диффундирующего в единицу времени через данную площадь. Градиент концентрации—это изменение концентрации С вещества, приходящееся на единицу длины, в направлении диффузии. Знак минус в правой части уравнения (2) показывает, что диффузия происходит из области_большей концентрации, в область_меньшей концентрации вещества. Коэффициент пропорциональности Dв уравнении (2) называется коэффициентом диффузии. Его физический смысл легко выяснять, если S и dC/dx приравнять к едини­це. Коэффициент диффузии численно равен количеству вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу площади при градиенте концентрации, равном единице. Коэффициент диффузии зависит, от природы вещества и от температуры. Он характеризует способность вещества к диффузии.

Так как концентрационный градиент клеточной мембраны определить трудно, то для описания диффузии веществ через клеточные мембраны пользуются более простым уравнением:

где C₁ и C₂ — концентрации вещества по разные стороны мембраны; Р — коэффициент проницаемости, ана­логичный коэффициенту диффузии, d – толщина мембраны. В отличие от коэффициента диффузии, который зависит только от природы вещества и температуры, Р зависит еще и от свойств мембраны и от ее функционального состояния.

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):

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.

Электродиффузия. Уравнение Нернста – Планка.

Поскольку в диффузии участвуют не только нейтральные вещества, но и ионы разной полярности, Нернст и Планк предложили формулу:

где: u = D/RT (называется подвижностью молекул)

Источник

Основы биофизики

Определение плотности потока формамида через плазматическую мембрану Chara ceratophylla толщиной 8 нм. Расчет коэффициента проницаемости плазматической мембраны Mycoplasma для формамида. Уравнение Фика для диффузии. Расчет потенциала Нернста для ионов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Чему равна плотность потока формамида через плазматическую мембрану Chara ceratophylla толщиной 8 нм, если коэффициент диффузии его составляет 1,4*10-8 см2 * с-1, концентрация формамида в начальный момент времени снаружи была равна 2 * 10-4 М (моль/литр), внутри в 10 раз меньше

x = 8 нм = 8 * 10-9 м = 8 * 10-7 см

Воспользуемся уравнением Фика

Продифференцируем левую и правую части:

J = 1.4* 10-8 * = 1.4* 10-8 * 225 = 3.15 * 10 М*см/с

Бислойная липидная мембрана (БЛМ) толщиной 10 нм разделяет камеру на две части. Плотность потока метиленового синего через БЛМ постоянна и равна 3 * 10-4 М * см/с, причем концентрация его с одной стороны мембраны составляет 10-2 М, а с другой 2 * 10-3 М. чему равен коэффициент диффузии этого вещества через БЛМ?

x = 10 нм = 10 * 10-9 м = 10-6 см

Воспользуемся уравнением Фика

Очевидно, что в нашем случае можно записать

Толщину мембраны можно найти из уравнения Фике:

подставим его в первое уравнение:

В итоге получаем, принимая К = 1: Р = К* = 16 см/с

Вследствие чего происходит такое изменение мембранного потенциала?

Все живые клетки при действии различных раздражителей переходят в возбужденное сост. При возбуждении разность потенциалов между клеткой и окружающей средой изменяется. Появляется электрический импульс.

1. Вначале увеличивается проницаемость мембраны для ионов натрия Na+. Натривевые каналы открываются лишь при возбуждении. Ионы Na+ входят в мембрану, в результате чего внутренняя поверхностьть мембраны меняет свой заряд с «-« на «+», т.е. происходит деполяризация мембран. Натриевый канал открыт малое время и в течении этого времени происходит изменение мембранного потенциала до +35мВ.

3. Наступает реполяризация. Это приводит к возникновению потенциалов действия на соседних невозбужденных участках. Вновь возбужденный участок в свою очередь вновь становится электроотрицательным, а возникающий локальный ток возбуждает следующий участок и т. д.

Все эти процессы можно представить на графике

Показать, что уравнение Фика для диффузии является частным случаем уравнения Теорелла

Скорость диффузии подчиняется важному феноменологическому закону, который называется I законом Фика:

Поток равен числу частиц, диффундирующих вдоль оси Х в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную это оси.

Поток прямо пропорционален коэффициенту диффузии и градиенту концентрации dС/dх в данной точке оси х в данный момент времени.

Чисто феноменологически первый закон Фика можно рассматривать как некий частный случай общей формулы теоремы для потока:

движущая сила, Концентрация Поток = Подвижность

где поток есть количество вещества в молях, которое проходит в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярно направлению движения.

В отсутствии внешних полей система стремиться к равновесию, при котором растворенное вещество имеет одинаковый химический потенциал в каждой точке раствора. Следовательно, при описании простой диффузии в качестве полной движущей силы в уравнение Теорелла следует ввести градиент химического потенциала со знаком минус, который в одномерном случае равен частной производной по х.

По уравнению Нернста:

= 0,025226 * 4,605 = 116,166 мВ

По уравнению Нернста:

= 0,025226 * 2.195 = 55.371 мВ

Потенциал покоя нерва конического краба равен 89 мВ.

Чему равна концентрация ионов калия внутри нерва, если снаружи она составляет 12 мМ?

Принять температуру равной 200С.

С1 = 12 мМ = 12 * 10-3 M

По уравнению Нернста:

Найти плотность потока (в начальный момент времени), коэффициент диффузии глицерина через мембраны одноклеточных водорослей, если глицерин в начальный момент времени введен в водный раствор, содержащий клетки, в концентрации C0 = 2 * 10-5 М (моль/литр) и эта концентрация поддерживается постоянной.

Изобразить графически распределение глицерина внутри клетки, в мембране и в окружающей среде:

А) в начальный момент времени;

Б) в некоторый промежуточный момент времени;

В) в установившемся равновесном состоянии.

Коэффициент проницаемости через мембрану для глицерина Р = 2,1 * 10-9 м/с, коэффициент распределения вещества между мембраной и водной средой К = 7,5 * 10-5. Толщина мембраны l = 10 нм.

C0 = 2 * 10-5 моль/л = 2 * 10-5 моль/см3 = 2 * 10-2 моль/м3

Для нахождения плотности потока используем формулу:

Учтем то, что в начальный момент времени С1 = 0, тогда

J = 2,1 * 10-9 *2 * 10-2 = 4,2 * 10-11 моль/м2*с

Коэффициент диффузии находим из выражения:

А) в начальный момент времени

Б) в некоторый промежуточный момент времени

В) в установившемся равновесном состоянии.

Среднее значение концентрации ионов калия, натрия и хлора в аксоплазме гигантского аксона кальмара равны соответственно 410, 49, 40 моль/л (М). В морской воде концентрация этих же ионов равна соответственно 10, 460, 540 моль/м3 (М).

Вычислить потенциал Нернста для каждого из этих ионов при 270С

По уравнению Нернста:

= 0,0258 * 2,24 = 0,05785 В 58 мВ

Воспользуемся уравнением Гольдмана:

формамид плазматический мембрана

K : Na : Cl = 1 : 0,04 : 0,45, т. е. проницаемость для К+ заметно выше, чем для других ионов.

1. Волькенштейн М.В. Биофизика. М.: Наука, 1988.

2. Рубин А.Б. Биофизика: В 2 т. М.: Высшая школа, 2000.

3. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия: В 3 т. М.: Мир, 1984.

4. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. М., 1977.

5. Ивков В.Г., Берестовокий Г.Н. Липидный бислой биологических мембран. М., 1982.

6. Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология. Минск, 1979.

7. Котык А., Яначек К. Мембранный транспорт. М., 1980.

8. Ходжкин А. Нервный импульс. М., 1965.

9. Давид Р. Введение в биофизику. М.: Мир, 1982.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Ионная природа мембранных потенциалов. Потенциал покоя, уравнение Нернста. Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина. Уравнение электродиффузии ионов через мембрану в приближении однородного поля. Механизм генерации и распространения потенциала действия.

реферат [158,6 K], добавлен 16.12.2015

Определение линейных, фазных токов, размеров и витков обмоток. Среднее значение плотности тока в обмотках. Расчет обмотки и площади поверхностей охлаждения обмоток. Определение плотности теплового потока. Расчет стоимости трансформатора и электрозатрат.

курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.01.2011

История открытия физического явления диффузия. Экспериментальное определение постоянных Больцмана и Авогадро. Закономерности броуновского движения. Схема диффузии через полупроницаемую мембрану. Применение физического явления диффузия в жизни человека.

реферат [336,4 K], добавлен 21.05.2012

Определение расчетных поверхностей теплообмена и перепадов температур. Расчет суммарного потока теплоты через поверхность бака трансформатора. Определение зависимости изменения температуры воздуха и масла от коэффициента загрузки трансформатора.

курсовая работа [733,9 K], добавлен 19.05.2014

Расчет профиля диффузии сурьмы в кремнии, определение основных параметров этого процесса. Использование феноменологической модели диффузии. Влияние параметров на глубину залегания примеси. Численное решение уравнения диффузии по неявной разностной схеме.

курсовая работа [4,7 M], добавлен 28.08.2010

Пассивный и активный транспорт веществ через мембранные структуры. Транспорт неэлектролитов путем простой и облегченной диффузии. Пассивный перенос неэлектолитов через биомембраны, уравнение Рика. Молекулярный механизм активного транспорта ионов.

курсовая работа [87,5 K], добавлен 25.02.2011

Результаты экспериментального исследования радиогеохимического эффекта. Описание и способы его регистрации. Примеры экспериментального обнаружения эффекта. Уравнение неразрывности. Закон Фика. Уравнение конвективной диффузии. Химический потенциал.

дипломная работа [820,6 K], добавлен 06.07.2008

Источник

Основы биофизики

Определение плотности потока формамида через плазматическую мембрану Chara ceratophylla толщиной 8 нм. Расчет коэффициента проницаемости плазматической мембраны Mycoplasma для формамида. Уравнение Фика для диффузии. Расчет потенциала Нернста для ионов.

Чему равна плотность потока формамида через плазматическую мембрану Chara ceratophylla толщиной 8 нм, если коэффициент диффузии его составляет 1,4*10-8 см2 * с-1, концентрация формамида в начальный момент времени снаружи была равна 2 * 10-4 М (моль/литр), внутри в 10 раз меньше

x = 8 нм = 8 * 10-9 м = 8 * 10-7 см

Воспользуемся уравнением Фика

Продифференцируем левую и правую части:

J = 1.4* 10-8 * = 1.4* 10-8 * 225 = 3.15 * 10 М*см/с

Бислойная липидная мембрана (БЛМ) толщиной 10 нм разделяет камеру на две части. Плотность потока метиленового синего через БЛМ постоянна и равна 3 * 10-4 М * см/с, причем концентрация его с одной стороны мембраны составляет 10-2 М, а с другой 2 * 10-3 М. чему равен коэффициент диффузии этого вещества через БЛМ?

x = 10 нм = 10 * 10-9 м = 10-6 см

Воспользуемся уравнением Фика

Очевидно, что в нашем случае можно записать

Толщину мембраны можно найти из уравнения Фике:

подставим его в первое уравнение:

В итоге получаем, принимая К = 1: Р = К* = 16 см/с

Вследствие чего происходит такое изменение мембранного потенциала?

Все живые клетки при действии различных раздражителей переходят в возбужденное сост. При возбуждении разность потенциалов между клеткой и окружающей средой изменяется. Появляется электрический импульс.

1. Вначале увеличивается проницаемость мембраны для ионов натрия Na+. Натривевые каналы открываются лишь при возбуждении. Ионы Na+ входят в мембрану, в результате чего внутренняя поверхностьть мембраны меняет свой заряд с «-« на «+», т.е. происходит деполяризация мембран. Натриевый канал открыт малое время и в течении этого времени происходит изменение мембранного потенциала до +35мВ.

3. Наступает реполяризация. Это приводит к возникновению потенциалов действия на соседних невозбужденных участках. Вновь возбужденный участок в свою очередь вновь становится электроотрицательным, а возникающий локальный ток возбуждает следующий участок и т. д.

Все эти процессы можно представить на графике

Показать, что уравнение Фика для диффузии является частным случаем уравнения Теорелла

Скорость диффузии подчиняется важному феноменологическому закону, который называется I законом Фика:

Поток равен числу частиц, диффундирующих вдоль оси Х в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную это оси.

Поток прямо пропорционален коэффициенту диффузии и градиенту концентрации dС/dх в данной точке оси х в данный момент времени.

Чисто феноменологически первый закон Фика можно рассматривать как некий частный случай общей формулы теоремы для потока:

движущая сила, Концентрация Поток = Подвижность

где поток есть количество вещества в молях, которое проходит в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярно направлению движения.

В отсутствии внешних полей система стремиться к равновесию, при котором растворенное вещество имеет одинаковый химический потенциал в каждой точке раствора. Следовательно, при описании простой диффузии в качестве полной движущей силы в уравнение Теорелла следует ввести градиент химического потенциала со знаком минус, который в одномерном случае равен частной производной по х.

По уравнению Нернста:

= 0,025226 * 4,605 = 116,166 мВ

По уравнению Нернста:

= 0,025226 * 2.195 = 55.371 мВ

Потенциал покоя нерва конического краба равен 89 мВ.

Чему равна концентрация ионов калия внутри нерва, если снаружи она составляет 12 мМ?

Принять температуру равной 200С.

С1 = 12 мМ = 12 * 10-3 M

По уравнению Нернста:

Найти плотность потока (в начальный момент времени), коэффициент диффузии глицерина через мембраны одноклеточных водорослей, если глицерин в начальный момент времени введен в водный раствор, содержащий клетки, в концентрации C0 = 2 * 10-5 М (моль/литр) и эта концентрация поддерживается постоянной.

Изобразить графически распределение глицерина внутри клетки, в мембране и в окружающей среде:

А) в начальный момент времени;

Б) в некоторый промежуточный момент времени;

В) в установившемся равновесном состоянии.

Коэффициент проницаемости через мембрану для глицерина Р = 2,1 * 10-9 м/с, коэффициент распределения вещества между мембраной и водной средой К = 7,5 * 10-5. Толщина мембраны l = 10 нм.

C0 = 2 * 10-5 моль/л = 2 * 10-5 моль/см3 = 2 * 10-2 моль/м3

Для нахождения плотности потока используем формулу:

Учтем то, что в начальный момент времени С1 = 0, тогда

J = 2,1 * 10-9 *2 * 10-2 = 4,2 * 10-11 моль/м2*с

Коэффициент диффузии находим из выражения:

А) в начальный момент времени

Б) в некоторый промежуточный момент времени

В) в установившемся равновесном состоянии.

Среднее значение концентрации ионов калия, натрия и хлора в аксоплазме гигантского аксона кальмара равны соответственно 410, 49, 40 моль/л (М). В морской воде концентрация этих же ионов равна соответственно 10, 460, 540 моль/м3 (М).

Вычислить потенциал Нернста для каждого из этих ионов при 270С

По уравнению Нернста:

= 0,0258 * 2,24 = 0,05785 В 58 мВ

Воспользуемся уравнением Гольдмана:

формамид плазматический мембрана

K : Na : Cl = 1 : 0,04 : 0,45, т. е. проницаемость для К+ заметно выше, чем для других ионов.

1. Волькенштейн М.В. Биофизика. М.: Наука, 1988.

2. Рубин А.Б. Биофизика: В 2 т. М.: Высшая школа, 2000.

3. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия: В 3 т. М.: Мир, 1984.

4. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. М., 1977.

5. Ивков В.Г., Берестовокий Г.Н. Липидный бислой биологических мембран. М., 1982.

6. Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология. Минск, 1979.

7. Котык А., Яначек К. Мембранный транспорт. М., 1980.

8. Ходжкин А. Нервный импульс. М., 1965.

9. Давид Р. Введение в биофизику. М.: Мир, 1982.

Подобные документы

Ионная природа мембранных потенциалов. Потенциал покоя, уравнение Нернста. Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина. Уравнение электродиффузии ионов через мембрану в приближении однородного поля. Механизм генерации и распространения потенциала действия.

реферат [158,6 K], добавлен 16.12.2015

Определение линейных, фазных токов, размеров и витков обмоток. Среднее значение плотности тока в обмотках. Расчет обмотки и площади поверхностей охлаждения обмоток. Определение плотности теплового потока. Расчет стоимости трансформатора и электрозатрат.

курсовая работа [1,8 M], добавлен 23.01.2011

История открытия физического явления диффузия. Экспериментальное определение постоянных Больцмана и Авогадро. Закономерности броуновского движения. Схема диффузии через полупроницаемую мембрану. Применение физического явления диффузия в жизни человека.

реферат [336,4 K], добавлен 21.05.2012

Определение расчетных поверхностей теплообмена и перепадов температур. Расчет суммарного потока теплоты через поверхность бака трансформатора. Определение зависимости изменения температуры воздуха и масла от коэффициента загрузки трансформатора.

курсовая работа [733,9 K], добавлен 19.05.2014

Расчет профиля диффузии сурьмы в кремнии, определение основных параметров этого процесса. Использование феноменологической модели диффузии. Влияние параметров на глубину залегания примеси. Численное решение уравнения диффузии по неявной разностной схеме.

курсовая работа [4,7 M], добавлен 28.08.2010

Пассивный и активный транспорт веществ через мембранные структуры. Транспорт неэлектролитов путем простой и облегченной диффузии. Пассивный перенос неэлектолитов через биомембраны, уравнение Рика. Молекулярный механизм активного транспорта ионов.

курсовая работа [87,5 K], добавлен 25.02.2011

Результаты экспериментального исследования радиогеохимического эффекта. Описание и способы его регистрации. Примеры экспериментального обнаружения эффекта. Уравнение неразрывности. Закон Фика. Уравнение конвективной диффузии. Химический потенциал.

дипломная работа [820,6 K], добавлен 06.07.2008

Определение теплопродукции и радиационно-конвективной теплопотери. Расчет теплового потока со всей поверхности тела человека. Топография плотности теплового потока при ходьбе человека в состоянии комфорта. Затраты тепла на нагревание вдыхаемого воздуха.

презентация [350,7 K], добавлен 31.10.2013

Определение расхода охладителя для стационарного режима работы системы и расчет температуры поверхностей стенки со стороны газа и жидкости. Расчет линейной плотности теплового потока, сопротивления теплопроводности, характеристик системы теплоотвода.

курсовая работа [235,2 K], добавлен 02.10.2011

Краткая характеристика турбоустановки. Схема движения теплообменивающихся сред. График изменения температур в теплообменнике. Графоаналитическое определение плотности теплового потока в зависимости от температурного напора. Расчет охладителя пара.

курсовая работа [181,6 K], добавлен 28.06.2011

Источник

Пассивный транспорт веществ через мембрану. Уравнение Теорелла. Уравнение Фика

Флюоресцентный анализ дает возможность исследовать подвижность фосфолипидных молекул в мембране, оценить вязкость липидной фазы мембраны (так называемую микровязкость). Он основан на том, что так как в нормальном состоянии мембраны не флюоресцируют, то в мембрану вводят молекулы или полярные группы, способные к флуоресценции.

Флюоресцентный анализ.

Ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Электронного парамагнитного резонанса (ЭПР);

Электронной микроскопии;

Дифракции рентгеновских лучей;

Методы исследования мембран. Рентгеноструктурный анализ. Электронная микроскопия.

Определение молекулярной структуры образцов, в том числе и исследование мембран, является очень сложной задачей для решения которой необходимо применение различных методов, в том числе:

Основная формула дифракционной решетки может быть использована не только для определения длины волны, но и для решения обратной задачи – нахождения постоянной дифракционной решетки по известной длине волны.

Метод рентгеноструктурного анализа основан на определении параметров кристаллической решетки по дифракции монохроматических рентгеновских лучей.

Электронная микроскопия. В 1923 году французский физик де-Бройль высказал гипотезу о том, что вещество подобно свету должно обладать волновыми и корпускулярными свойствами. В частности, всякой движущейся частице должна соответствовать волна длиной: l = h/mv; где: m – масса микрочастицы; v – скорость микрочастицы; h – постоянная Планка. Весьма существенно то, что формула для дифракции рентгеновских лучей справедлива и в случае дифракции электронов. Значение длины волны, расчитанное по этой формуле совпадает с ее значением, найденным по формуле де-Бройля. Рассчитаем длину волны соответствующую электронным лучам, используемым в электронном микроскопе:

Электронный парамагнитный резонанс это явление резкого возрастания поглощения энергии электромагнитной волны системой парамагнитных частиц (электронов с некомпенсированными спинами), помещенных во внешнее магнитное поле, при резонансной частоте волны n_рез.

Все виды переноса веществ через мембрану можно разделить на пассивный и активный транспорт. Пассивный транспорт веществ это вид транспорта, который осуществляется без затрат энергии. Имеются следующие видыпассивного транспортавеществ в клетках и тканях: диффузия, осмос, электроосмос и аномальный осмос, фильтрация.

Согласно уравнению Теорелла поток вещества Ф равен произведению концентрации носителя на подвижность и на градиент его электрохимического потенциала. Знак “минус” указывает на то, что поток направлен в сторону убывания m..

Основным механизмом пассивного транспорта веществ, обусловленным наличием концентрационного градиента, является диффузия. Диффузия—это самопроизвольный процесс проникновения вещества из области большей в область меньшей его концентрации в результате теплового хаотического движения молекул.Математическое описание процесса диффузии дал Фик. Согласно закону Фика, скорость диффузии dm/dt прямо пропорциональна градиенту концентрации dC/dx, и площади S, через которую осуществляется диффузия:

Где Ф – это поток вещества, численно равный количеству вещества диффундирующему через данную площадь в единицу времени. Плотность потока j = Ф/S – это количество вещества диффундирующего через единицу площади в единицу времени. Под скоростью диффузии понимают количество вещест­ва (в молях или других единицах), диффундирующего в единицу времени через данную площадь. Градиент концентрации—это изменение концентрации С вещества, приходящееся на единицу длины, в направлении диффузии. Знак минус в правой части уравнения (2) показывает, что диффузия происходит из области_большей концентрации, в область_меньшей концентрации вещества. Коэффициент пропорциональности Dв уравнении (2) называется коэффициентом диффузии. Его физический смысл легко выяснять, если S и dC/dx приравнять к едини­це. Коэффициент диффузии численно равен количеству вещества, диффундирующего в единицу времени через единицу площади при градиенте концентрации, равном единице. Коэффициент диффузии зависит, от природы вещества и от температуры. Он характеризует способность вещества к диффузии.

Так как концентрационный градиент клеточной мембраны определить трудно, то для описания диффузии веществ через клеточные мембраны пользуются более простым уравнением:

где C₁ и C₂ — концентрации вещества по разные стороны мембраны; Р — коэффициент проницаемости, ана­логичный коэффициенту диффузии, d – толщина мембраны. В отличие от коэффициента диффузии, который зависит только от природы вещества и температуры, Р зависит еще и от свойств мембраны и от ее функционального состояния.

Источник