Рівняння Нерста-Планка

Пасивний транспорт речовин крізь мембранні структури. Рівняння Фіка. Коефіцієнт проникності мембрани для певної речовини.

Важливим елементом функціонування мембран являється їх спроможність пропускати або не пропускати молекули (атоми) та іони. Як синонім переносу частинок в біофізиці широкого розповсюдження набув такий термін як транспорт частинок.

Пасивний транспорт – транспорт речовин за градієнтом концентрації, що не потребує витрат енергії. Пасивно відбувається транспорт гідрофобних речовин крізь ліпідний бішар. Пасивний транспорт, в якому беруть участь мембранні білки, називають полегшеною дифузією.

Закони Фіка. В системі з градієнтом концентрації речовини dC/dx в напрямку х дифузійний потік J визначається першим законом Фіка:

,

де D – коефіцієнт дифузії (знак "-" вказує на напрямок потоку від більших концентрацій до менших).

У разі градієнту концентрації не лише в напрямку х, треба використовувати загальнішу формулу:

,

де μ - хімічний потенціал.

В загальному випадку перенос іонів визначається двома факторами: нерівномірністю їх розподілення, тобто градієнтом концентрації, та дією електричного поля:

J = -D(d c/ d x) - u _mZF_с(dφ/d x) - рівняння Нернста-Планка.

Електрохімічний потенціал – термодинамічна функція, що характеризує стан якого-небудь компоненту, що складається із заряджених частинок (електронів, іонів), у фазі даного складу. Електрохімічний потенціал може бути визначений як приріст будь-якого з термодинамічних потенціалів системи при введенні в неї однієї зарядженої частинки i -того компоненту при незмінних решти всіх змінних, від яких залежить даний потенціал. Таким чином, різність електрохімічних потенціалів між двома точками є енергією, яка буде виділена в системі при переміщенні частинки між ними. Електрохімічний потенціал виражається формулою:

,

де – хімічний потенціал i -того компоненту, – заряд частинки, – електричний потенціал, – елементарний заряд; член виражає роботу по подоланню електричних сил. Якщо електрохімічний потенціал відноситься до 1 молю речовини, цей член дорівнює , де – число Фарадея.

Дата добавления: 2014-01-11