Глава 16. Транспорт веществ через биологические мембраны

16.1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Живые системы на всех уровнях организации - открытые системы, поэтому транспорт веществ через биологические мембраны - необходимое условие жизни. С переносом веществ через мембраны связаны процессы метаболизма клетки, биоэнергетические процессы, образование биопотенциалов, генерация нервного импульса и др. Нарушение транспорта веществ через биомембраны приводит к различным патологиям. Лечение часто связано с проникновением лекарств через клеточные мембраны. Эффективность лекарственного препарата в значительной степени зависит от проницаемости для него мембраны.

Большое значение для описания транспорта веществ имеет понятие электрохимического потенциала.

Химическим потенциалом данного вещества μ_κ называется величина, численно равная энергии Гиббса, приходящаяся на один моль этого вещества.

Математически химический потенциал определяется как частная производная от энергии Гиббса G по количеству k-го вещества, при

постоянстве температуры Т, давления Р и количеств всех других веществ m_/ (k  l):

Для разбавленного раствора:

где μ₀ - стандартный химический потенциал, численно равный химическому потенциалу данного вещества при его концентрации 1 моль/л в растворе.

Электрохимический потенциал μ - величина, численно равная энергии Гиббса G на один моль данного вещества, помещенного в электрическое поле.

Для разбавленных растворов:

где F = 96 500 Кл/моль - число Фарадея; z - заряд иона электролита (в элементарных единицах заряда); φ- потенциал электрического поля; Т [К] - температура.

Транспорт веществ через биологические мембраны можно разделить на два основных типа: пассивный и активный.

16.2. ПАССИВНЫЙ ПЕРЕНОС ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ

МЕМБРАНУ

Пассивный транспорт - это перенос вещества из мест с большим значением электрохимического потенциала к местам с его меньшим значением.