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:

▪ Антикризисное управление. Шпаргалка

▪ Стоматология. Шпаргалка

▪ История педагогики и образования. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Оптимизация оборудования снижает энергопотребление 5G 18.04.2022 Развертывание сетей 5G позволяет повысить качество обслуживания и скорости передачи данных, отвечая на растущие потребности по части объемов передаваемой информации. С точки зрения потребления энергии на единицу трафика 5G на 90% эффективнее, чем 4G, но в абсолютных показателях ожидается резкое увеличение энергопотребления из-за реализации технологий Massive Multiple-Input, Multiple-Output (mMIMO) и повышения плотности сети. По данным аналитической компании ABI Research, базовой станции 5G требуется в три раза больше энергии для обеспечения такого же покрытия, как в сети 4G. Это новое бремя для сетевых операторов, вынужденных справляться с высокими расходами на электроэнергию и растущими капитальными затратами. Исправить ситуацию сможет "аппаратная оптимизация", которая приведет к значительному снижению энергопотребления. Под оптимизацией аналитики понимают выход нового поколения чипсетов, которые будут потреблять на 30-70% меньше энергии по сравнению с их предшественниками. "Потребление энергии 5G зависит от конфигурации радиочастотной части, используемого оборудования и объема трафика, и более 70% потребляемой энергии приходится на сеть радиодоступа (RAN). 5G RAN потребляет до 2,7 кВт с конфигурациями mMIMO 64T64R в типичных условиях, в то время как радиосистема Long-Term Evolution (LTE) потребляет около 0,8 кВт, - объясняет Фей Лю (Fei Liu), аналитик ABI Research. - Сетевым операторам следует развертывать радиомодуль 64T64R mMIMO только в густонаселенных городских районах с высоким трафиком. В системах mMIMO основное энергопотребление приходится на усилители мощности, baseband-процессоры, блоки цифровой обработки промежуточной частоты и приемопередатчики". Одним из факторов давления на сетевых операторов является борьба с изменением климата и внедрение норм, направленных на сокращение выбросов углерода. Это заставляет Huawei, ZTE, Nokia, Ericsson, Samsung и других поставщиков вкладывать средства в инновационные аппаратные технологии, повышающие энергоэффективность. Сюда входят усилители мощности на полупроводниковых приборах на основе нитрида галлия (GaN), более совершенные чипсеты, жидкостное охлаждение, новые материалы и конструкции.

Другие интересные новости:

▪ Колонизация Марса не за горами

▪ Здоровую печень выращивают из больной донорской

▪ Роботов научили чувствовать запахи

▪ Гаджет Ring Pet Tag для поиска домашнего питомца

▪ Год компьютерного вируса

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Мотоблок с фрезами. Чертеж, описание

▪ статья В чем состояла особенность премии Оскар, полученной Уолтом Диснеем в 1937 году? Подробный ответ

▪ статья Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья AC Sven HP-830B с двухполосными УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Nokia flasher. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026