Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
16
CzęśćIPodstawytransportumaterii,energiiiładunkuelektrycznegowukładachbiologicznych
C
1
NO
Ag+
3
-
+
+
+
+
+
+-
+-
+-
+-
-
-
-
-
-
C
2
zwanapotencjałembłonowym,określastanrównowa-
gi,któremuodpowiadaokreśloneciśnienieosmotyczne.
Wzór1.60stosujesięczasamidoobliczeniapotencjału
elektrycznegobłonykomórkowej,jesttojednakdużym
uproszczeniem,ponieważżywakomórkanieznajduje
sięwstanierównowagi.
Doobliczeniapotencjałówbioelektrycznychzwią-
zanychzbłonąkomórkowąlepiejnadajesięwzór
Goldmanawpostaci:
'V
1
RT
F
|
ln
P
P
K
K
|ª
|ª
¬
¬
K
K
+
+
º
¼
º
¼
w
z
+
+
P
P
N
Na
a
|ª
|ª
¬
¬
Na
Na
+
+
º
¼
º
¼
z
w
+
+
P
P
Cl
Cl
|ª
|ª
¬
¬
Cl
Cl
+
+
º
¼
º
¼
w
z
(1.61)
gdzieP
K,P
Na,P
CItoprzepuszczalnośćodpowiednichjonów,
wnawiasachkwadratowychstężeniatychjonów,w-wewnątrz
komórki,z-nazewnątrzkomórki.
∆V
WzórGoldmanazostałwyprowadzonyprzyuprasz-
czającychzałożeniach,więcmożebyćstosowanytylko
zpewnymprzybliżeniem.Przepuszczalnośćnależywy-
znaczyćdoświadczalnie.WzórGoldmananieodpowia-
dastanowirównowagi.Obliczonaróżnicapotencja-
łówodpowiadazastanejwdanejchwiliróżnicystężeń.
Układpozostawionysamsobiezdążałbyjednakdostanu
równowagi(zzanikiembodźcówwpostaciróżnicystę-
żeń,atymsamymróżnicypotencjałówelektrycznych).
Utrzymanietychbodźcówbyłobymożliwewukładzie
otwartym,wymieniającymzotoczeniemsubstancje
podtrzymująceróżnicestężeń,kosztemnakładuenergii
(transportaktywny).Układznalazłbysięwtedywstanie
stacjonarnym.
Rycina1.5.Potencjałdyfuzyjny.Różnicaszybkości
przemieszczaniasięanionówikationówzapoczątkowuje
powstanieskokupotencjałównastykuroztworów.
Ruchliwośćjonujestdefiniowanastosunkiempręd-
kościvunoszeniajonuwkierunkupolaelektrycznego,
wktórymporuszasięondonatężeniaEtegopola:
u
=
E
v
¼
ª
u
¼1
m
Vs
2
(1.59)
Ponieważruchliwośćjonujestzależnaodrozmiarów
iwartościładunkuelektrycznegojonuorazlepkości
ośrodka,dlategocharakteryzujewłaściwościjonulepiej
odjegoprędkości.Prędkośćjonujestproporcjonal-
nadonatężeniapolaelektrycznego.Ruchliwośćrówna
jestliczbowoprędkościjonuwpolujednostkowym
iniezależyodnatężeniapola.
Występowaniepotencjałudyfuzyjnegoniezakłóca
pomiarusiłyelektromotorycznejogniwastężeniowe-
gotylkowtedy,gdyruchliwościjonówsąjednakowe.
Wceluuniknięciatakiegozakłócenia,gdyu
+
1
u
-
,sto-
sujesięodpowiednikluczelektrolitycznyzelektrolitem,
któregokationyianionymajątakąsamąruchliwość,
np.NH
4
+iNO
3
-.
1.4.5.
RÓWNOWAGADONNANA
Zagadnieniepotencjałubłonowego,powstającegoprzy
udzialejonówbiałkowych,opracowałteoretycznieFre-
derickDonnan.Stanowionoważnyelementwrozważa-
niachnatematpowstawaniapotencjałuspoczynkowego
komórkiżywej.
Załóżmy,żebłonarozdzielaroztworyzawierające
pojednejstronieanionybiałkoweB-ikationyK+ostę-
żeniuc
1,apodrugiejanionyCl-ikationyK+ostęże-
niuc
2.Przezbłonęmogąprzenikaćdwarodzajejonów
oróżnejpolarności,natomiastanionbiałkowyistnieje
tylkopostroniepierwszej.Błonanieprzepuszczajonów
białkowych,ajonyCl-dyfundujązprzestrzenidrugiej
dopierwszej(ryc.1.6).
Abyzachowaćrównowagęelektryczną,dyfundujące
jonyCl-pociągajązasobąjonyK+.Błonasięładujeiprzy
określonejróżnicypotencjałuΔVruchjonówzostanie
zatrzymany.Ustalasięstanrównowagiprzyokreślonych
stężeniachpoobustronachbłony.
Porównującpotencjałyelektrochemicznepostronie
pierwszejidrugiej:
1.4.4.
POTENCJAŁBŁONOWY
Rozdzielającdwaelektrolityoróżnychstężeniachbło-
nąnieprzepuszczającąjonówjednegoznaku,wzór1.58
sprowadzisiędopostaci:
'V
1
RT
zF
ln1
c
c
2
(1.60)
Błonabędzienaładowanaładunkamiprzeciwnego
znakupoobustronach.RóżnicapotencjałówwΔV,
