1612728178-53963d5cec0ee64b4f3b962055980e37 (827705), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Число эквивалентов иона в растворе – этоколичество молей вещества, умноженное на его заряд (валентность). Так, одномолярный раствор MgCl2 содержит 2 моль-эквивалента магния и 2 моль-эквивалента хлора в одном литре раствора.Водно-электролитные нарушения в нейрореанимации17ЧАСТЬ I. Законы природы и единицы измеренияI.8 ДиффузияДиффузия (лат.
diffusio – распространение, растекание, рассеивание) –В широком смысле этого слова процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Этот терминиспользуют при описании теплопроводности и распространении электрическизаряженных частиц. Самым известным примером диффузии является перемешивание газов или жидкостей (если в воду капнуть чернил, то жидкость черезнекоторое время станет равномерно окрашенной).Диффузия – это процесс перемещения растворенных веществ из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.
Скоростьдиффузии зависит от того, как быстро двигаются молекулы раствора. Скоростьдвижения молекул определяется их кинетической энергией (E = mv2/2). Показателем внутренней энергии вещества является температура.Диффузия – это основной способ перемещения воды и растворенныхвеществ внутри клетки, в интерстициальном пространстве и через мембрану капилляра. Движение воды через клеточную мембрану – это всегда диффузия.Прохождение через клеточную мембрану большинства растворенных веществ– это управляемый процесс, включающий в себя работу белков-переносчиков,калий-натриевого насоса и управляемых каналов.Диффузия через мембрану.В нашей книге мы будем рассматривать в основном два типа мембран:клеточная стенка и стенка капилляра.Капилляр можно упрощённо представить как трубочку с отверстиями-порами в стенке.
Способность проходить через поры зависит от размера молекулыи от диаметра пор. Количество вещества, проходящего через стенку капилляра,зависит от разницы концентраций и разницы гидростатического давления по разные стороны мембраны. Третий фактор, определяющий скорость диффузии черезотверстия в мембране, зависит от электрического заряда молекулы или иона иразности потенциалов по обе стороны мембраны. Законы природы стремятся выровнять концентрации, давления и электрические потенциалы. Когда достигаетсяравновесие можно пренебречь фактом диффузии.
После достижения равновесиядиффузия не прекращается, но количество молекул, проходящих через мембранув обоих направлениях вследствие диффузии одинаково.Клеточная стенка в человеческом организме – это мембрана, состоящая из двойного слоя липидов. В нее включено большое количество белковыхмолекул, которые пронизывают мембрану насквозь. Выделяют две группы белков клеточной мембраны - канальные белки и белки-переносчики.
Канальныебелки – это белковые молекулы, пронизывающие мембрану и имеющие внутренний канал. Важными свойствами канальных белков является их избирательная проницаемость для разных ионов (для Na+ и K+ разные каналы) и наличие«ворот» – способность открывать или закрывать канал.18И.А. Савин, А.С. Горячевдиффузия§ 1.8Диффузия через поры канальных белков зависит от разницы концентраций, разности потенциалов по обе стороны мембраны и от электрическогозаряда молекулы или иона, а также от временных интервалов открытия и закрытия каналов.Облегчённая диффузия.
Облегчённая диффузия – это феномен, связанный с функционированием белков-переносчиков. Этот способ диффузииопределяет скорость прохождения в клетку глюкозы и аминокислот. Белок-переносчик, встроенный в клеточную мембрану захватывает молекулу переносимого вещества и проталкивает её в клетку. Максимальная скорость облегчённойдиффузии ограничена пропускной способностью белков-переносчиков.
Еслискорость простой диффузии через поры мембраны всегда увеличивается помере роста разницы концентраций по обе стороны мембраны, то скорость облегчённой диффузии перестает увеличиваться после достижения определённогозначения вне зависимости от увеличения градиента концентраций по сторонаммембраны. Пропускная способность белков-переносчиков зависит от энергетических и гуморальных факторов. Например, инсулин способен увеличивать скорость диффузии глюкозы в клетку в 10 раз.Диффузия воды.
Вода нерастворима в липидах клеточной мембраны.В клетку и из клетки вода проходит только через поры-каналы. Этого достаточно для того, чтобы обмен водой между клеткой и окружающим пространствомпроисходил очень быстро. Было установлено, что за одну секунду через эритроцит проходит 100 объёмов воды равных объёму эритроцита. До тех пор покаколичество воды поступающей в клетку равно количеству воды покидающей её,размеры клетки и концентрация веществ в цитоплазме не нарушаются.Вода легко и быстро проходит через мембраны организма.
Вода проходит черезпоры в стенке капилляра и через каналы клеточной мембраны. В основе движения воды через мембраны лежит простая диффузия. Вода перемещается иззоны, где её много в зону, где её мало. Для того чтобы рассказывать дальше намнужно вспомнить понятие концентрация воды в растворе.
Поскольку раствор –гомогенная смесь, образованная не менее чем двумя компонентами, мы можемвычислять концентрацию любого из компонентов, в том числе и растворителя.Концентрация – это количество вещества в массе или объёме раствора. Здесьважно понять, что чем больше вещества в растворе, тем меньше концентрациярастворителя, и наоборот, чем меньше вещества в растворе, тем больше концентрация растворителя.Активный транспорт не относят к диффузии. Есть два главных отличия: во-первых, при активном транспорте вещество перемещается противградиента концентрации, а во-вторых, при активном транспорте обязательнорасходуется энергия. Белки-переносчики работают как насосы, они перемещают молекулы из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией. Так же как и любой насос, они расходуют энергию.
В зависимости отсвойств и структуры белки-переносчики закачивают нужные молекулы в клеткуили выбрасывают лишнее наружу, в интерстициальное пространство. Белки-переносчики специфичны для разных веществ.Водно-электролитные нарушения в нейрореанимации19ЧАСТЬ I. Законы природы и единицы измеренияI.9 ОсмосОсмос (от греч.
ὄσμος «толчок, давление») – процесс одностороннейдиффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторонубольшей концентрации растворенного вещества.Если читать быстро, то «односторонняя диффузия в сторону большейконцентрации растворенного вещества» может обескуражить. Но если прочитать внимательно мы увидим, что осмос – это диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану. В нашем случае растворитель – это вода. Чутьвыше мы вспомнили понятие концентрация воды в растворе. Чем насыщеннеераствор, тем ниже концентрация воды в нём. И наоборот, чем меньше растворенных веществ, тем выше концентрация воды.Представим себе мембрану, проницаемую только для воды. По разныестороны мембраны находятся растворы разных концентраций (например, глюкозы).
Вода будет перемещаться через мембрану из жидкого раствора в концентрированный. Это произойдет потому, что концентрация воды в жидком (слабом) растворе выше, чем в густом (концентрированном). Никаких нарушенийзаконов природы здесь нет, – вещество (вода) из зоны высокой концентрациираспространяется в зону низкой концентрации. Для того, чтобы мог существовать осмос, необходима мембрана, проницаемая для растворителя и непроницаемая для растворенного вещества.Для того, чтобы мог существовать осмос, необходимамембрана, проницаемая для воды и непроницаемаядля растворенного вещества.Перенос растворителя через мембрану обусловлен осмотическим давлением.
Осмотическое давление равно избыточному внешнему давлению,которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить процесс,то есть создать условия осмотического равновесия. Превышение избыточногодавления над осмотическим может привести к обращению осмоса – обратнойдиффузии растворителя.Осмотическое давление или, как остановить осмос?Осмос и осмотическое давление используются всеми живыми организмами. Наиболее впечатляющих результатов добились американские секвойи(они превзошли эвкалипты и баобабы).
Эти великанские деревья, используя осмос, поднимают воду на высоту до ста метров.Прежде чем говорить о давлении вспомним: Давление – это сила,приложенная к единице площади. Возьмём цилиндр, имеющий в качестве днаполупроницаемую мембрану. Эта мембрана пропускает воду, но не пропускает молекулы глюкозы. Заполним цилиндр с полупроницаемым дном растворомглюкозы и быстро погрузим цилиндр в ёмкость с дистиллированной водой, такчтобы уровни в обоих сосудах совпадали.
Уровень раствора в цилиндре станет20И.А. Савин, А.С. Горячев§ 1.9Осмосповышаться. Начнётся осмос. Через некоторое время в цилиндре установитсяновый уровень раствора. Если установить вес столба жидкости, находящейся вцилиндре выше уровня воды в основном резервуаре и разделить на площадьсечения цилиндра, мы узнаем величину осмотического давления, создаваемогоданным раствором.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
