Значение диффузии в биологических процессах

Значение диффузии в биологических процессах. Явление диффузии играет очень важную роль в процессах перемещения различных питательных веществ и продуктов обмена в тканевых жидкостях. Важное значение имеет низкая вязкость воды (0,01 г X X сж- - -сек- ), в связи с чем скорость диффузии в воде выше, чем во многих других растворителях. [c.22]

Значение диффузии в биологических процессах [c.36]

Ионный обмен — это процесс, в котором твердый ионит реагирует с раствором электролита, обмениваясь с ним ионами. Такой обмен происходит в природе, в живом организме ионообменные процессы имеют важное значение и в технике, где иониты применяют для очистки растворов, для улавливания ценных металлов, для разделения различных веществ. Иониты используют в аналитической, биологической и препаративной химии они являются катализаторами многих органических реакций. Возможность ионитов влиять на органические реакции обусловлена наличием в них подвижных ионов или ОН", поэтому иониты могут быть использованы вместо растворенных электролитов в жидкофазных реакциях кислотно-основного катализа. Существенное отличие катализа ионитами от истинного гомогенного катализа в свободном растворе состоит в том, что реакция происходит в ионите и, таким образом, связана с диффузией веществ в ионит и продуктов реакции — из ионита. Кроме того, на реакцию может влиять каркас ионита и ионогенные группы, закрепленные в нем [c.142]

Значение явления вязкости очень велико. В биологических системах она оказывает большое влияние на протекание ряда процессов в живом организме. Большую роль вязкость играет и в пищевой промышленности, иногда сильно влияя на весь ход технологического процесса (скорость передвижения полуфабрикатов и готовой продукции по трубам, условия получения гомогенных по структуре масс и т. д.). Изменение вязкости с температурой влияет на скорость процесса растворения и диффузии (что, в частности, очень важно при извлечении сахара из свеклы). С понижением вязкости жидкостей при нагревании связано и повышение электропроводности проводников второго рода и т. д. [c.84]

Такое обилие систем переноса на первый взгляд кажется излишним, ведь работа только ионных насосов позволяет обеспечить характерные особенности биологического транспорта высокую избирательность, перенос веществ против сил диффузии и электрического поля. Парадокс заключается, однако, в том, что количество потоков, подлежащих регулированию, бесконечно велико, в то время как насосов всего три(см.рис.2.11). В этом случае особое значение приобретают механизмы ионного сопряжения, получившие название вторичного активного транспорта, в которых важную роль играют диффузные процессы. Таким образом, сочетание активного транспорта веществ с явлениями диффузионного переноса в клеточной мембране -та основа, которая обеспечивает жизнедеятельность клетки. [c.48]

Перспективы развития мембранной технологии в большой мере связаны с надеждалП на воспромзведеннс и практическое использование свойств биологических мембран, важнейшим из которых является способность осуществлять селективный обмен молекулами различных веществ. Уже сейчас промышленность располагает значительным набором мембран с селективными свойствами. Однако разработка и использование селективных мембранных материалов сталкивается до сих пор со значительными трудностями. Это связано главным образом с тем, что механизмы проницаемости как биологических, так и многих искусственных мембран окончательно не выяснены и не существует общего подхода к их описанию. Создание универсальной математической модели, адекватно описывающей мембранный транспорт, осложняется разнообразием процессов переноса через мембраны. В биологических мембранах выделяется пассивный транспорт (обычная диффузия), активный транспорт (перенос вещества против градиента концентрации) и облегченная диффузия (перенос вещества по градиенту концентрации с аномально высокой скоростью). В формировании реального процесса переноса могут принимать участие все механизмы в различных соотношениях. Одной из характерных особенностей многих селективных мембран является аномальная зависимость потока переноса от градиента концентрации [30—32]. В силу специфических свойств мембран, больших трансмембранных градиентов и активного взаимодействия потока переноса со структурой мембраны наблюдаются значительные отклонения от закона Фика. При этом линейная зависимость потока переноса от градиента концентрации оказывается справедливой только для малых трансмембранных градиентов. Наблюдается замедление роста потока переноса или даже насыщение при больших значениях трансмембранного градиента. [c.123]

Кроме того, с помощью соотношения (У-12) и небольшого числа экспериментальных данных можно рассчитать коэффициент массоотдачи при адсорбции органических веществ из биологически очищенных сточных вод, т. е. для случая, представляющего особый интерес при очистке сточных вод с целью их повторного использования. Согласно данным, приведенным в монографии [16], при биохимическом разрушении различных классов веществ образуются часто одинаковые промежуточные продукты, в результате чего биологическая очистка способствует своеобразному выравниванию качественного состава стока. В таком случае можно ожидать, что процесс адсорбции растворенных веществ из биологически очищенных стоков будет протекать примерно так же, как и при поглощении индивидуальных веществ. Естественно, что величина коэффициента диффузии растворенных веществ в биологически очищенной сточной воде представляет собой некоторую эффективную величину для смеси веществ неизвестного, но практически постоянного состава, поэтому ее непосредственное вычисление не представляется возможным. Методика определения />м для такого случая разработана в [17]. Определив [18] на основании одного измерения внешнедиффузионной кинетики адсорбции (при достаточно низких числах оборотов мешалки) значение Рп при сорбции органических веществ из биологически очищение [c.116]

Время установления равновесных потенциалов электродов колеблется от долей секунды до нескольких минут, что позволяет применять ионоселективные электроды для изучения термодинамики растворов электролитов (определения коэффициентов активности), а также для исследования кинетики химических реакций, диффузии и других процессов массопереноса в ионных средах. Особо важное значение приобретают ионоселективные электроды в медицине и биологии. С их помощью стало возможным следить за изменением ионного состава биологических жидкостей в динамике процессов, а также получать информацию о внутриклеточном изменении концентрации. (активности) ионов Na , Са " , Н" , С1 и др. [c.3]

На практике для усиления массопереноса используют перемешивание раствора, что приводит к уменьшению толщины диффузионного слоя и повышению чувствительности. Но этот способ пригоден лишь при условии, что массоперенос можно регулировать воспроизводимо. Если на диффузию накладываются сопряженные кинетические или другие процессы, это может заметно влиять как на время отклика, так и на величину сигнала электрода. Этот вопрос мы обсудим дальше в связи с кинетикой процессов. Поскольку коэффициент диффузии D входит в выражение (11.2) для потока, очевидно, что результирующий ток, обуславливаемый электроактивными биологическими молекулами, будет зависеть от значения D. Для больших молекул, нанример с молекулярным весом 150000, коэффициент диффузии обычно не менее чем в 100 раз меньше, чем для типичных малых молекул или ионов. Во многих электрохимических экспериментах D входит в выражение для тока с дробным показателем степени. Поэтому при прочих равных условиях токи для больших и малых молекул различаются не более чем в 10-20 раз. Наблюдаемые низкие токи для больших молекул объясняются диффузионными эффектами, хотя на самом деле они нередко контролируются другими кинетическими стадиями. [c.140]

Природная вода в естественных условиях способна изменять свой окислительно-восстановительный потенциал (ЕЬ). Под воздействием геомагнитного поля вода с низкими значениями ЕЬ является биологически активной, так как процессы метаболизма на всех уровнях организации живого зависят от избытка свободных электронов в связанных состояниях воды организма. Способность природных систем обогащаться электронами (то есть концентрировать их) противоречит законам диффузии, что требует выяснения механизма данного явления. [c.189]

В последние два десятилетия широкое применение в биологических процессах нашли синтетические полимеры [131] (например, имплантанты из полимерных материалов) кроме того, полимеры могут участвовать в биохимических реакциях (например, взаимодействовать с полипептидами). Большое значение имеют получение связанных с полимером фармакологических средств 1[132] и их биологическая активность. В случае связывания лекарственных препаратов исходят из того, что терапевтически наиболее благоприятные дозы достигаются путем связывания биологически активных веществ с полимером кроме того, это повышает вероятность нахождения лекарства в желаемой области. Цель может быть достигнута различными путями. Наряду с физическим процессом, обусловленным диффузией и проникновением низкомолекулярных лекарственных веществ через слой полимера, получают свфанные с полимером лекарства и высокомолекулярные фармакологические оболочки. [c.100]

ОПЕП- показывает, что из всех газов наибольшее значение для жизнедеятельности населяющих почву микроорганизмов имеют кислород и углекислый газ. Потребителями кислорода в почве являются не только микроорганизмй, но и корни растений и все животное население почвы. Причем не исключено участие кислорода в некоторых химических реакциях, протекающих в почвах. Накопление СО2 в почве может происходить за счет биологических процессов (разложение органического вещества), в результате химического разложения карбонатов, а также из грунтовььх вод. Соотношение между кислородом и СОа в конечном итоге зависит не только от скорости потребления и продуцирования втих газов в почве, но и от скорости газообмена между почвенпым и атмосферным воздухом. Скорость же газообмена почвы зависит от изменения температуры, барометрического давления, влияния ветра, изменения уровня грунтовых вод и влажности почвы, а также от скорости диффузии газа в порах почвы. [c.29]

Эти подходы в историческом аспекте имели большое значение в исследованиях процессов биологического транспорта. Тем не менее уже давно было осознано, что столь уверенное использование отношения потоков как меры энергетических факторов может в принципе привести к грубым ошибкам. По-видимому, первыми дали пример ограниченности возможностей использования отношения потоков для указанных целей Ходжкин и Кейнс [6] в своих исследованиях потоков калия в аксонах кальмара, в которых было показано, что отношение потокои существенно аномально, причем ЯТ п1 резко отличается от разности электрохимических потенциалов калия (рис. 9.3), несмотря на отсутствие несущего эффекта растворителя и активного транспорта. В этом случае, который часто называют однорядной диффузией , отношение потоков дает завышенную [c.196]

Процесс изъятия и потребления микроорганизмами органических примесей сточных вод состоит в основном из трех стадий [479, с. 17] 1) массопередача органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки 2) диффузия вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клетки и 3) метаболизм диффундированных продуктов, сопровождающийся приростом биомарсы, выделением энергии, диоксида углерода и т. д. Как показали исследования [479, с. 20], процессы сорбции органических веществ микроорганизмами существенного значения в механизме биологической очистки сточных вод не имеют. Основная роль принадлежит процессам превращения вещества внутри клетки. [c.274]

В реакционно-диффузионных мембранах, где возникают, мигрируют и распадаются промежуточные химические соединения, массоперенос описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений, решение которых неоднозначно и сильно зависит от степени неравновесностн системы при этом в результате сопряжения диффузии и химической реакции возможно возникновение новых потоков массы, усиливающих или ослабляющих проницаемость и селективность мембраны по целевому компоненту. При определенных пороговых значениях неравно-весности, в так называемых точках бифуркации, возможна потеря устойчивости системы, развитие диссипативных структур, обладающих элементами самоорганизации. Это характерно для биологических природных мембран, а также для синтезированных полимерных мембранных систем, моделирующих процессы метаболизма [1—4]. [c.16]

Обобщая вышеизложенные сведения о трансформащ1и буровых реагентов, нефтешламов, нефти и нефтепродуктов в почве и воде, следует еще раз подчеркнуть, что это сложный процесс, на который оказывают влияние особенности гранулометрического состава почв, содержание органического вещества и обменных катионов, а также химический состав нефти и ее свойства. Большое значение также имеет характер их распространения в среде, включая процессы испарения и конденсации, диффузии, адсорбции и десорбции, биодеградации под воздействием микроорганизмов и различные реакции абиотического расщепления. При этом важно также учитывать физико-химические характеристики растворимость углеводородов, точку кипения, давление паров и др., а также условия, при когорых протекает биологическое окисление загрязнителей, адсорбированных частичками почвы, роль органических и неорганических почвенных коллоидов и т. д. Необходимо принимать во внимание и характер миграционных процессов, которые, с одной стороны, приводят к широкому распространению загрязнения за пределы исходного района за счет горизонтальной миграции низко- и среднемолекулярных углеводородов, а с другой - приводят к концентрации в зоне загрязнения высокомолекулярных компонентов нефти и буровых реагентов в верхних слоях почвы. [c.190]

Можно справедливо сказать, что диффузия веществ через клеточные мембраны в процессе обмена веществ клетки является фундаментальной биологической проблемой. Этот вопрос мы специально рассмотрим в гл. XVII. Однако помимо значения для физиологии, измерения диффузии дают ценные сведения о молекулах. В данной главе мы рассмотрим вопрос именно с этой точки зрения. [c.318]

В природных условиях, когда существуют барьеры для переноса и диффузии ксенобиотиков, стрессовые воздействия, высокие концентрации ксенобиотика, угнетающие активность микробных сообществ, доминирует абиотическая деградация. Небиологические процессы, такие как адсорбция, фотолиз, гидролиз, окислительные реакции, могут иметь важное значение дажЬ в случае интенсивной биологической активности. Роль химических реакций, вовлекающих органический субстрат, определяется скоростью других, конкурирующих биодеградационных процессов. [c.308]