16. Роль диффузии в процессах переноса веществ в биологических системах

Диффузия играет важную роль в биологических системах. Прежде всего перемещение питательных веществ и продуктов обмена в тканевых жидкостях происходит посредством диффузии. Кроме того, во многих случаях скорость физикохимических процессов в живых организмах определяется скоростью диффузии реагирующих веществ, так как диффузия реагентов, как правило, является наиболее медленной стадией процесса, в то время как биохимические реакции при участии ферментов протекают очень быстро.

Всякая живая клетка окружена мембраной, которая служит для защиты и регуляции внутриклеточной среды. Вещества проходят через мембраны по двум основным механизмам: путем обычной диффузии (пассивный транспорт) и энергетически активированного переноса (активный транспорт).

Внутренний слой мембраны состоит из углеводородных цепей. Поэтому многие небольшие нейтральные молекулы и неполярные молекулы НМС растворимы в этом слое и могут проходить через мембрану путем обычной диффузии по градиенту концентрации. Такой транспорт веществ называется пассивным.

Диффузия играет большую роль в процессе насыщения крови кислородом в легких. Вследствие большой разветвленности поверхность альвеол легких велика (~ 80 м2 ), поэтому кислород активно растворяется в плазме и попадает в эритроциты. Венозная кровь обеднена кислородом - концентрация кислорода в венозной крови стремится к нулю. Следовательно, градиент концентрации кислорода между атмосферой и кровью, поступающей в легкие, высокий, что приводит к активному поглощению (по закону Фика).

Перенос веществ из области с меньшей концентрацией в область с большей концентрацией против градиента называется активным транспортом. Такой процесс не может идти самопроизвольно и требует энергетических затрат. Источником энергии является экзоэргоническая реакция гидролиза бионеорганического соединения - аденозинтрифосфата (АТФ).

Устойчивое стационарное распределение концентраций ионов К внутри и вне клетки достигается, когда поток ионов К через мембрану внутрь клетки становится равным потоку ионов К из клетки, возникающему вследствие пассивной диффузии. Аналогично достигается распределение (ионный гомеостаз) и для ионов Na, только активный транспорт и компенсирующая пассивная диффузия ионов направлены противоположно соответствующим потокам ионов К.

Процесс диффузии находит широкое применение в медицине. Так, например, метод диализа, основанный на избирательности диффузии низкомолекулярных веществ через полупроницаемую мембрану вдоль градиента концентрации, используется в клинической практике при создании аппарата "искусственная почка". Частицы ВМС не проходят через полупроницаемую мембрану, поэтому биологические жидкости (например, плазму крови) можно методом диализа очистить от вредных низкомолекулярных веществ - "шлаков" (мочевины, мочевой кислоты, билирубина, аминов, избытка ионов К), накапливающихся при различных заболеваниях. При очистке кровь больного, отведенная из вены, поступает в специальные камеры с полупроницаемыми мембранами, через которые НМС могут диффундировать и удаляться из плазмы.

При ряде воспалительных заболеваний происходит деструкция белков, и в плазме крови наряду с НМС имеются фрагменты белка (пептиды и полипептиды), которые также необходимо удалять.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Растворимость газов в жидкостях. Законы Генри-Дальтона и Сеченова

>> Вперед: Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Муниципальное право. Шпаргалка

▪ Психология труда. Конспект лекций

▪ Финансы. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Оптимальный цикл стирки 19.08.2025 Повседневная привычка стирки может играть ключевую роль как в сохранении одежды, так и в снижении нагрузки на окружающую среду. Это показало новое исследование британских ученых из Университета Лидса, частично финансированное компанией Procter & Gamble. Традиционно считается, что чем выше температура и длительнее цикл стирки, тем лучше результат. Однако ученые выяснили, что подобные режимы ускоряют разрушение тканей: смывается краска, ослабляются волокна, вещи теряют форму и яркость. Именно поэтому исследователи решили сравнить воздействие разных параметров стирки и оценить их влияние как на одежду, так и на окружающую среду. Результаты оказались неожиданными. 30-минутный цикл при температуре 25 °C позволял сохранить насыщенность цветов, снижая потерю краски на 74% и почти вдвое уменьшая загрязнение воды микроволокнами. Для сравнения, стандартная стирка при 40 °C в течение 85 минут приводила к гораздо более выраженному выцветанию тканей и активному выделению волокон. По словам ведущего автора работы, доктора Люси Коттон, сокращение времени стирки и использование холодной воды - это простая мера, доступная каждому. Такой подход помогает продлить срок службы вещей и снизить их преждевременное попадание в мусорные контейнеры. Для большей точности команда протестировала различные ткани, включая хлопок, полиэстер и их смеси, в партиях, имитирующих повседневные загрузки из темных и светлых вещей. В опыт были добавлены и белые контрольные образцы, на которых отслеживался уровень растекания красителей. Оказалось, что именно интенсивные и горячие режимы сильнее всего разрушали структуру тканей и ускоряли потерю цвета. Интересно, что даже после 8-16 циклов стирки процесс разрушения одежды не прекращается. Спортивная форма из полиэстера продолжает выделять микрочастицы пластика, а хлопок и другие натуральные материалы теряют краситель и волокна, которые затем попадают в водоемы. Анализ донных отложений в Европе показал, что около 80% всех микроволокон в них состоят из целлюлозы, а не из пластика. В любом случае эти частицы встраиваются в пищевые цепочки и попадают в организм человека через рыбу и морепродукты. Авторы отмечают, что их исследование также связано с развитием новых моющих средств. Procter & Gamble с 2005 года активно продвигает формулы для холодной стирки, в которых применяются ферменты и другие экологичные компоненты. По словам научного сотрудника компании Нила Ланта, современные средства позволяют получать такие же хорошие результаты и при низких температурах, что делает привычку быстрой и холодной стирки еще более оправданной. Экономический аспект также нельзя недооценивать. По расчетам Energy Saving Trust, стирка при 20 °C вместо 40 °C позволяет сократить затраты энергии почти на две трети за одну загрузку. Это означает меньшие счета за электричество, снижение выбросов углекислого газа и, в конечном счете, меньше волокон, попадающих в воду.

Другие интересные новости:

▪ Для зрения полезенее планшеты, а не книги

▪ Беременным следует меньше говорить по мобильным телефонам

▪ Беспроводные наушники LG Tone Free FP

▪ Микроволновые пушки для запуска ракет и космических кораблей

▪ Человеческое тело для беспроводной связи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Одна ласточка весны не делает. Крылатое выражение

▪ статья Какое животное обладало талантом предсказателя исходов футбольных матчей? Подробный ответ

▪ статья Декоратор витрин. Должностная инструкция

▪ статья Управление RGB светодиодом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Появление платка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026