Difuzie Celule

  • Published on
    17-Feb-2016

  • View
    9

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Transferul de masa intracelular

Transcript

  • Nicio partea a acestui material nu poate fi utilizat sau reprodus sub nicio form i prin niciun fel de mijloc electronic sau mecanic inclusiv prin fotocopiere, nregistrare

    magnetic sau orice alt sistem de stocare i de redare a informaiei, fr permisiunea explicit scris a deintorului de Copyright n persoana prof.univ. Mihai Chiri

    Iai, 23.12.2012

  • DIFUZIA PRIN MEMBRANE

    Membran permeabil

    Membran semipermeabil

    Membran selectiv

    permeabil

    Membran ireciproc

    permeabil

    Permeabil att pentru solvent ct pentru solvit

    Permite numai trecerea solventului

    Permeabilitate diferit pentru diveri solveni - cazul majoritii membranelor biologice -

    Permeabilitate diferit n cele dou sensuri pentru acelai solvit

    MEMBRANE clasificare dpdv al permeabilitii

  • Difuzia particulelor nencrcate printr-o membran permeabil

    grosimea membranei

    P permeabilitatea membranei

    C1 , C2 concentraiile iniiale din cele dou compartimente

    C concentraia la echilibrul termodinamic

    Unde:

    C

    C1

    C2

    C

    P

    x

  • 1. Difuzia particulelor nencrcate

    C

    C1

    C2

    C

    P

    C1 = const

    C2 = const

    Gradientul de concentraie n membran va fi:

    21CCC

    Legea nti a lui Fick devine:

    CD

    dt

    dvm

    Dm coeficient de difuzie prin membran

    P permeabilitatea membranei

    Difuzia pe o direcie X normal pe suprafaa membranei

    X

    PDm

    Coeficientul de permeabilitate:

    CPdt

    dv

    (1)

    (2) (3)

    (4)

  • 2. Difuzia ionilor

    Membran egal permeabil pentru toi ionii din soluie

    Nu se impune o diferen de potenial ntre cele dou compartimente

    Difuzia particulelor nu difer de cea a particulelor nencrcate

    Difuzia are loc n sensul

    gradientului de concentraie

    La echilibru se ajunge la

    egalizarea fiecrui ion n parte

    1. Membran permeabil

  • 2.1. Membran permeabil diferen de potenial

    C

    C0

    X

    V1 ( - ) V2 ( + )

    Cl

    Cl

    K

    K

    KCl KCl

    Cl

    K

    KP

    ClP

    V2 > V1

    PK = PCl

    Echilibrul se va stabili atunci cnd fluxurile conjugate ale gradientului de

    concentraie i al gradientului electric ( sensuri contrare) se vor egala.

    12

    ClCl

    12

    KK

  • n cazul general energia poteial chimic (potenialul chimic) se exprim prin relaia:

    CRTWC

    log0

    Energia potenial electric se exprim prin relaia:

    VnFWE

    Unde:

    V potenialul electric al compartimentului respectiv

    F numrul lui Faraday

    n valena ionului se consider ca avnd semnul (+ ) pentru ionii pozitivi i semnul (-) pentru ionii negativi

    Potenialul electro-chimic pentru fiecare compartiment i pentru fiecare ion n parte se exprim astfel:

    VnFCRTWWWEC

    log0

    (5)

    (6)

    (7)

  • n condiia n care diferena dintre energiile poteniale dintre cele 2 compartimente este nul:

    0log2

    1

    1212

    C

    CRTnFVVWWW

    2

    1

    12log

    C

    C

    nF

    RTVV

    2

    1

    12log

    K

    K

    F

    RTVV

    Pentru fiecare ion n parte se obine:

    1

    2

    2

    1

    12loglog

    Cl

    Cl

    F

    RT

    Cl

    Cl

    F

    RTVV

    1

    2

    2

    1

    Cl

    Cl

    K

    K

    Echilibrul de

    membran Donnan

    (8)

    (9)

    (10)

  • Echilibrul Donnan se refer la raportul concentraiilor pentru ionii perfect difuzibili prin membran

    Egalitatea rapoartelor se extinde pentru toate

    speciile moleculare innd cont de valen

    1

    2

    2/1

    2

    2

    1

    2

    2

    1

    2

    1

    Cl

    Cl

    Ca

    Ca

    Na

    Na

    K

    K

    Generaliznd:

    jn

    j

    jin

    i

    i

    V

    n

    j

    n

    j

    V

    n

    i

    n

    i

    A

    A

    C

    C

    1

    2

    2

    1

    Ci = conc. cationi

    Aj = conc. anioni

    ni , nj = valenele

    (11)

    (12)

  • 2.2. Membran selectiv permeabil

    V1-

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    V2+

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    NaCl NaCl

    Cl-

    Na+

    PCl

    PNa

    C

    X

    1 2

    C1a

    C2

    C1

    C2a

    C1a , C2a conc. iniiale NaCl

    C1 , C2 conc. NaCl la echilibru

    V1 V2 potenial de jonciune din cauza permeabilitii inegale prin membran a celor doi ioni

    PNa , PCl permeabilitatea membranei pt ioni (Pna < PCl )

  • 1. Mobilitatea sodiului n membran este mai mic dect cea a clorului

    2. Ionii de clor difuzeaz mai rapid

    3. Pe faa 2 a membranei se acumuleaz sarcin negativ

    4. Acumularea de sarcin are loc numai pe suprafaa membranei, soluiile din cele dou compartimente pstrndu-i neutralitatea electric

    5. Difuzia are lor numai din cauza gradientului de concentraie de la 1 spre 2

    6. Apare o diferen de potenial numit potenial de difuzie sau potenial de jonciune

    7. Gradientul de potenial astfel creat va favoriza difuzia Na+

    8. La echilibru (corespunztor egalitii potenialelor electro-chimice nu se va atinge egalizarea concentraiilor

    9. Exist o diferen de potenial ntre compartimente care depinde de permeabiliti

    2

    1

    21log

    C

    C

    F

    RT

    PP

    PPVV

    ClNa

    ClNa

    (13)

  • Studiaz repartiia ionilor ntre dou soluii separate printr-o membran semipermeabil

    Produsele concentraiilor ionilor de semn contrar din cele 2 compartimente vor fi egale la echilibru

    Dac nu toi ionii sunt la fel de mobili, adic nu sunt difuzabili din cauza caracterului lor coloidal, se remarc o inegalitate n repartiia lor la echilibru

    Colagenul ndeplinete rolul de ion nedifuzabil prin membrane semipermeabile

    n sistemul colagen souie de HCl colagenul joac rol i de membran semipermeabil

    Cnd colagenul reacioneaz cu un acid sau o baz, exist condiii pentru stabilirea unui echilibru de membran Donnan ntre colagen i soluia extern, fiindc n

    colagen sunt ioni care nu difuzeaz, iar n soluie, ioni care difuzeaz

    http://www.geocities.com/bioelectrochemistry/donnan.htm

    3. Teoria echilibrului de membran Donnan

  • Sistemul

    considerat

    Ioni

    nedifuzibili

    Ioni difuzibili

    C l

    C l

    C l

    C l

    C l

    C l

    C l

    C l

    C l

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    H

    R N H 3+

    Z

    C l = Z

    H = Y

    C l =Y

    H = X

    Cl = X

    X2 = Y ( Y + Z ) Ecuaia echilibrului de membran Donnan

    R N H 3+

    R N H 3+

    R N H 3+

    R N H 3+

    C l

    C l

    C l

    C l

    C lC l

    H

    H

    H

    H

    R N H 3+

    R N H 3+

    R N H 3+

    R N H 3+ R N H 3

    +

    R N H 3+

    R N H 3+

    C l

    C lC l

    C l

    C l

    C l

    C l

    C lC l

    Piele

    gelatin Faza I

    Soluie HCl

    Faza II

  • DIFUZIE + OSMOZ = PRESIUNE COLID-OSMOTIC

    C

    1

    2

    1 variaie liniar conf. legii Vant Hoff

    2 variaie real conf. =AC+BC2

    Dac in sistem se gasesc ioni nedifuzibili s-a constatat c presiunea osmotic evoluaz

    dup o relaie diferit de aceea a lui Vant Hoff :

    2BCAC

    Contribuia proteinelor din organism la presiunea osmotic total, numit

    presiune oncotic, este foarte mic.

    (14)

  • PC = presiunea hidrostatic

    capilar

    PT = presiunea hidrostatic

    tisular

    C = presiune oncotic plasmatic

    T = presiune oncotic tisular

    Presiunile hidrostatice i oncotice care determin deplasarea de fluide i electrolii prin transcapilaritate i

    expresia gradientului net de presiune (GNP).

    GNP0 Filtrare

    GNP0 Reabsorbie

    Presiunea osmotic i presiunea oncotic (coloid-osmotic) a plasmei sanguine reprezint un factor important n meninerea echilibrului hidroelectrolitic la

    nivelul tuturor compartimentelor organismului.

    (15) GNP

  • Schema organizrii structurii unei celule vegetale (Eukarya,

    Enciclopedia Florei i Faunei din Romnia)

    TRANSPORTUL

    n celule

  • TRANSPORTUL

    n celule

    Schema organizrii structurii unei celule animale (Eukarya, Enciclopedia Florei i

    Faunei din Romnia) cu dimensiunii cuprinse

    in intervalul 10-30m.

  • Evoluia nseamn i dezvoltarea unor mecanisme eficiente de transfer de mas i de energie n interiorul celulelor, ntre

    citoplasm i organitele celulare

    Celulele folosesc energia ionilor pentru bioreacii i pentru transmiterea de informaii

    Prin procesul numit endocitoz se transport moleculele mai mari care nu pot traversa membrana celular

    Proteinele sunt agenii specializai de transport ai diverselor specii chimice

    Organitele celulare din matricea citoplasmatic se pot observa la microscopul optic (mitocondrii, complexul Golgi, centriolul celular, ergatoplasma) i altele se pot

    vedea numai cu microscopul electronic (lizozomi, peroxizomi, reticulul

    endoplasmatic neted i rugos, microfilamente, microtubuli, ribozomi).

  • Membrana citoplasmatic este impermeabil pentru moleculele mari i prezint incluziuni proteice i receptori pentru transport selectiv