Мембранные потенциалы на ионитах

Рис. 1S-7. Заряда, переносимого небольшим ионным током, достаточно для того, чтобы значительно изменить мембранный потенциал. Ионы, ответственные за мембранный потенциал, располагаются в поверхностном слое вблизи мембраны и удерживаются здесь благодаря электрическому притяжению к ионам противоположного знака, расположенным на другой стороне мембраны.

Еще в первых опытах на аксоне кальмара было обнаружено, что ионы Ма+ и по-разному влияют на мембранный потенциал. Ионы меняют потенциал покоя, а ионы Ма+ - потенциал действия. В модели Ходжкина-Хаксли (см. 13) это описывается путем введения независимых калиевых и натриевых ионных каналов. Предполагалось, что первые пропускают только ионы К , а вторые - только ионы Ма+. [c.98]

Зависимость параметров канала от мембранного потенциала. Ионные каналы нервных волокон чувствительны к мембранному потенциалу, например натриевый и калиевый каналы аксона кальмара. Это проявляется в том, что после начала деполяризации мембраны соответствующие токи начинают изменяться с той или иной кинетикой (рис. 4.2). На языке ионных каналов этот процесс происходит следующим образом. Ион-селективный канал имеет сенсор - некоторый элемент своей конструкции, чувствительный к действию электрического поля (рис. 4.6). При изменении мембранного потенциала меняется величина действующей на него силы, в результате эта часть ионного канала перемещается и меняет вероятность открывания или закрывания ворот - своеобразных заслонок, действующих по закону все или ничего . Экспериментально показано, что под действием деполяризации мембраны увеличивается вероятность перехода натриевого канала в проводящее состояние. Скачок напряжения на мембране, создаваемый при измерениях методом фиксации потенциала (рис. 3.5 и 4.2), приводит к тому, что большое число каналов открывается. Через них проходит больше зарядов, а значит, в среднем, протекает больший ток. Существенно, что процесс роста проводимости канала определяется увеличением вероятности перехода канала в открытое состояние, а не увеличением диаметра открытого канала. Таково современное представление о механизме прохождения тока через одиночный канал. [c.103]

Появление электрохимического мембранного потенциала ионов Н+, возможно, стало поворотным моментом в переходе протобионтов из неживого в живое состояние в соответствии с теорией советского биолога Э. С. Бауэра (1935), согласно которой живое состояние базируется на принципе устойчивого неравновесия. [c.122]

Рис. 6-57. Небольшой поток ионов несет достаточный заряд для создания большого изменения мембранного потенциала. Ионы, определяющие мембранный потенциал, располагаются вблизи мембраны, удерживаясь за счет взаимодействия с противоионами другой стороны мембраны. Для типичной кпетки 1 микрокулон заряда (6 х 10 одновалентных и она) на 1 см мембраны, перенесенный с одной стороны на другую, изменит мембранный потенциал примерно на I В. Это значит, что для сферической клетки диаметром 10 мкм вытекание из клетки лишь 1/100000 доли

При помещении мембраны в раствор электролита возникает мембранный потенциал. Так как активность данных ионов в растворе и на мембране различна, то проявляется тенденция к и.к выравниванию. В то же время катионы и анионы в растворе и мембране связаны между собой условием электронейтральности, что обусловливает возникновение электрического потенциала на границе фаз, который компенсирует указанную тенденцию каждого вида ионов к диффузии и приводит к установлению равновесия. Условием равновесия является равенство электрохимических потенциалов в фазах [c.174]

Впервые на примере стеклянного электрода была разработана наиболее систематично ионообменная теория мембранных электродов. Эта теория исходит из предположения, что мембранный потенциал возникает в результате установления равновесия ионообменного процесса, протекающего между раствором и мембраной. Если в обмене участвует определенный вид ионов, то потенциал на границе раздела мембрана - раствор является функцией состава раствора и мембраны и выражается в соответствии с теорией Нернста [c.43]

Электродные потенциалы, возникающие при погружении металлов в водные и неводные растворы, разность потенциалов между двумя соприкасающимися электролитами, мембранные потенциа.г1Ы на мембранах, пропускающих одни ионы легче других,— все это случаи, когда механизм возникновения разности потенциалов на границе двух фаз относится к описанному выше первому типу. [c.165]

Экспериментальные методы. Из общего уравнения мембранного потенциала (41) следует, что коэффициент селективности может быть экспериментально определен на основании величин э. д. с., измеренных в растворах, содержащих либо основной ион с потенциалом ( О, либо ион, относительно которого устанавливают селективность электрода (потенциал Е2). Если ах = ав, то [c.114]

В ряде случаев возникновение мембранного потенциала связано с тем, что поры мембраны не соответствуют размерам ионов определенного знака. Мембранные потенциалы весьма стойки и могут без изменения сохраняться долгое время. В тканях растительных и животных организмов, [c.233]

Поскольку осмотическое равновесие устанавливается при неравномерном распределении ионов по обе стороны мембраны, в системе должна возникать разность электрических потенциалов между жидкостью внутри и снаружи осмотической ячейки (так называемый мембранный потенциал ), Эту разность потенциалов можно обнаружить, вводя, например, во внутреннюю и внешнюю жидкости осмометра одинаковые каломельные электроды. Зная распределение электролитов в системе, по уравнению Нернста можно вычислить разность потенциалов. Лёб показал, что значения разности потенциалов, вычисленные и найденные экспериментально, довольно хорошо совпадают. [c.475]

При расчете мембранного потенциала в этом случае необходимо учитывать активность всех ионов М . Величина осмотического давления также будет иной. [c.238]

Таким образом, при Л 2 >1 мембранный потенциал определяется активностями иона М1, при /Сг С — активностями иона М2. [c.204]

Вследствие неравномерного распределения ионов при равновесии между растворами, должна существовать разность потенциалов (так называемый мембранный потенциал ), которая может быть вычислена по формуле [c.307]

Граница стекло — раствор оказывается, таким образом, проницаемой только для катионов. Равновесие (Т) устанавливается на обеих сторонах стеклянной мембраны, и в нем участвуют сравнительно небольшие по толщине поверхностные слои стекла. Проводимость пространства между этими слоями обеспечивают ионы Na+. Так как с внутренней стороны состав раствора сохраняется постоянным, то постоянен и соответствующий мембранный потенциал. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать равновесие (Т) только на внешней стороне мембраны. [c.136]

Разность потенциалов на клеточной мембране зависит от разности концентраций ионов во внутренней части клетки и в окружающей ее среде, а также от проницаемости мембраны. Мембранные потенциалы нервных и мышечных волокон в состоянии покоя составляют 60— 95 мВ. Формально мембранный потенциал подчиняется уравнению [c.139]

При действии раздражителя на нервное или мышечное волокно мембранный потенциал в месте раздражения нарушается. Это нарушение начинает распространяться вдоль волокна приблизительно с постоянной скоростью. В первый момент состояния возбуждения резко возрастает проницаемость мембраны для ионов Ыа+, поток которых устремляется внутрь клетки. Затем возникает ток ионов К+, направленный во внешнюю среду. Распространяющаяся по волокну волна называется волной потенциала действия. Схема распространения нервного импульса может быть смоделирована на основе некоторых электрохимических систем, а само явление можно феноменологически описать, если задаться электрической емкостью, сопротивлением утечки мембраны, формой нервного импульса, и рассматривать его как распространение электрического сигнала в кабеле с определенными параметрами. [c.159]

Мембранный потенциал. Диффузионный потенциал может сильно возрасти, если растворы электролитов разных концентраций разделить мембраной, проницаемой только для ионов с каким-либо одним зарядом. Такое свойство некоторых мембран объясняют, в частности, тем, что свободные карбоксильные группы таких мембран, заряженные отрицательно, притягивают и пропускают только катионы и отталкивают анионы (рис. 21). Но существуют также мембраны, проницаемые только для анионов, например оболочка эритроцитов. Возможно, что там избирательность мембраны в какой-то степени обусловлена положительно заряженными аминогруппами. Возникновение мембранного потенциала связано не только с особенностями химической структуры и строением мембран, но и с возможным несоответствием размеров ионов и пор в мембране (стр. 24). [c.51]

Биологическое значение мембранного потенциала. В тканях организма, даже внутри одной клетки, имеются мембранные и межфазовые потенциалы, обусловленные морфологической и химической неоднородностью внутреннего содержимого клеток. При работе сердца, сокращениях мышц и т. п. возникают так называемые токи действия. Существует теория, рассматривающая их появление как результат различной проницаемости клеточных мембран для разных ионов. Вследствие этого концентрация ионов по обеим сторонам мембран неодинакова. В момент возбуждения (сокращение мышц и т. п.) избирательность проницаемости мембран утрачивается и сквозь них устремляется поток ионов — возникает электрический ток. [c.52]

Возможно, что там избирательность мембраны в какой-то степени обусловлена положительно заряженными аминогруппами. Возникновение мембранного потенциала связано не только с особенностями химической структуры и строением мембран, но и с возможным несоответствием размеров ионов и pop в мембране (стр. 39). [c.71]

Следовательно, мембранный потенциал зависит от активности проходящих через мембрану ионов в растворах, находящихся по одну и по другую сторону мембраны. [c.263]

Часто В качестве индикаторных применяют мембранные электроды. Концентрацию ионов, проходящих через мембрану, по одну сторону мембраны поддерживают постоянной. Если это осуществляют в растворе 1 (рис. 63, б), мембранный потенциал (19.5) зависит только от активности этих ионов в растворе 2 [c.265]

В процессе электролиза с ионообменной мембраной под действием градиента электрического потенциала ионы N3+ из анолита проходят через мембрану в католит. При этом число переноса ионов натрия в мембране превышает число переноса этих ионов в растворе, и по этой причине концентрация ионов Ма+ в слое, прилегающем к мембране со стороны анода, должна снизиться. Однако обеднению слоя препятствуют диффузия ионов и конвекция электролита. Благоприятное влияние на прохождение этих процессов оказывает организация циркуляции электролита по внешнему контуру. [c.101]

Как указывают Б. Н. Ласкорин и др. [35], в ионитовых мембранах процесс ионного обмена — не основной рабочий процесс, а лишь одна из стадий процесса переноса ионов в электрическом поле мембраны. В связи с тем, что при электродиализе мембрана омывается с двух сторон электролитом, имеющим разные концентрации растворенных ионов, с каждой стороны мембраны происходит внешняя и внутренняя диффузия. Для диффузии в растворе электролита характерна кинетика диффузии в жидкой пленке. Авторы считают, что стадией, определяющей скорость процесса, является внутренняя диффузия. Электрический ток в направлении внешней разности потенциалов будет идти только в том случае, если значение приложенного электрического потенциала Е превышает значение мембранного потенциала ( > ), [c.175]

На этом рисунке буквой Н обозначены водородные электроды, которые погружены в два отделения ячейки, разделошые ме1мбраной (слева — раствор, в котором находится ион R). Из,меряемая разность потенциалов двух водородных электродов равна пулю, так как фактическая разность нх потенциалов компенсируется мембранным потенциалом. 5 — солевые мостики, ведущие к каломельным полуэлементам э.д.с. между этими полу элементами и (СТЬ мембранный потенциал. [c.575]

До сих пор мы предполагали, что коллоид не является электролитом, а это действительно верно для растворов макромолекул в неполярных растворителях. Однако в водных растворах многие макромолекулы, и прежде всего различные биоколлоиды, как правило, находятся в виде ионов. Если же раствор, кроме того, содержит обычные электролиты, то картина еще более усложняется. Здесь осмотическое равновесие сочетается с электростатическими взаимодействиями. Макроионы, которые не проходят через поры мембраны, частично удерживают около себя противоионы и нарушают их равномерное распределение возникает так называемый мембранный потенциал (играющий важную роль в процессах обмена живой клетки). Электростатически обусловленная повышенная концентрация ионов с одной стороны мембраны является причиной более высокого осмотического давления. Добавка электролита экранирует мембранный потенциал (эффект сжатия противоионной атмосферы), а тепловое движение понижает неравномерное распределение ионов, и осмотическое давление понижается. Предельный случай полностью подавленного мембранного потенциала (равномерное распределение всех ионов около мембраны) соответствует осмотическому давлению раствора неэлектролита той же концентрации. Теорию этого эффекта предложил Доннан (1911г.). Допустим, что слева от мембраны находится раствор полиэлектролита N31 с концентрацией с , а справа — раствор обычного электролита, например ЫаС1, с концентрацией с . Мембрана свободно пропускает молекулы растворителя (воды), ионы Ыа+ и С1 , но не пропускает ионы Для простоты вслед за Доннаном примем, что объемы растворов, находящихся с обеих сторон мембраны, одинаковы. Это делает вывод наглядным, не лишая его общности. Предположим также, что оба электролита полностью диссоциированы. Когда в системе установится равновесие, в ту часть раствора, где находится ЫаК, перейдет х молей ЫаС1, так что концентрация N3+ в нем повысится до - + х, концентрация К останется, как и прежде, равной с , а концентрация С1 , которая вначале была равна нулю, составит х. По другую сторону мембраны концентра- [c.45]

Независимо от типа мембраны поведение ионоселективных электродов подчинено одним и тем же общим закономерностям различие заключается в деталях механизма переноса ионов через границу раздела двух фаз и внутри мембраны. Если чувствительная мембрана помещена между двумя растворами, то через нее возможно перемещение ионов только определенного типа в направлении к раствору с меньшей активностью (концентрацией) подвижного иона. На поверхности мембраны возникает потенциал, препятствующий дальнейшему перемещению ионов, и н конечном счете устанавливается динамическое равновесие, при котором мембранный потенциал отвечает величине, необходимой для предотвращения дальнейшего движения иопов. [c.105]

Н. С. Свердловой. Был сконструирован специальный прибор для проведения таких измерений (рис. 93) ib виде U-образной трубки с горловиной (5) для введения эмульсии. Электроды Ag Ag l (/, 2) вводились в нижние ответвления прибора (<3, 4), наполненные растворами КС1 различной концентрации. Кроме опытов с эмульсиями было проведено несколько опытов с пенами. Наличие мембраны, изменяющей числа переноса ионов, между двумя растворами электролита различной концентрации, приводит к появлению мембранного потенциала, по величине которого можно вычислить числа переноса в мембране. Число переноса иона калия в мембране рассчитывалось по известной формуле [c.150]

М. Дол, пользуясь квантовомеханическим методом, разработал свою теорию стеклянного электрода. Дол полагает, что в с тличие от водородного электрода, через стеклянную мембрану проникает ион водорода вместе с гидратной оболочной. Конечные уравнения Дола полностью совпадают с уравнением Никольского (VII, 28). Отклонение потенциала электрода от водородной функции в кислой среде, по Долу определяется выражением [c.195]

Равенство произведений концентраций разнозаряженных ионов по обе стороны мембраны совпадает с равенством сумм концентраций (т. е. сумм числа ионов) только при отсутствии в клетке белка (т. е. при Св==0). Если же в клетке содержится белок, то суммы концентраций ионов по обе стороны мембраны будут не одинаковы, что обусловит возникновение разности потенциалов (мембранного потенциала). [c.226]

Материал мембраны может быть либо жидким, либо твердым. Наиболее часто применяют мембраны из специального стекла. Толщина мембраны порядка 0,1 мм. При соприкосновении с водным раствором поверхность стекла до глубины около 10" мм превращается в гидратированный гель. Натриевые ионы геля способны обмениваться с находящимися в растворе ионами гидроксония. Через негидратирован-ный слой стекла ионы гидроксония все же проходить не могут. Однако оказывается, что через этот слой передаются заряды и возникает мембранный потенциал. Для образования разности потенциалов неважно, какими ионами и каким образом через мембрану передаются заряды, важно, что они передаются. Но так как заряды первоначально принадлежали ионам гидроксония, электродная функция стеклянного электрода зависит от pH в растворе 2 [c.265]

Он образует цилиндрический канал, который с одной стороны выступает на 65 А в синаптическую щель, а с другой - пронизывает липидный бцслой мембраны, входя на 15 А внутрь клетки. Этот узкий канал (или пора) расширяется до 20 А при "посадке" на рецептор нейромедиатора (комплекс RAX) за счет резкого уменьшения вращательного (конформационного) движения субъединиц. Увеличение размера канала облегчает прохождение ионов К+ и Na+ через мембрану против электрохимического фадиента. При этом изменяется мембранный потенциал покоящегося нейрона 2, и в нем генерируется нервный импульс. После этого нейромедиатор гидролизуется ацетилхолинэстера-зой до неактивного холина, и ионофорныи канал закрывается. [c.31]

ИО.НСЕЛЕКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ, состоят из мембраны, проницаемой только для определ. электродно-активных ионов, и стандартного р-ра, содержащего эти ионы. Разность электрич. потенциалов, устанавливающаяся между И. э. и исследуемым р-ром электролита, зависит от конц. (активности) этих ионов в р-ре и может служить для ее определения (см. Мембранный потенциал). В принципе это определение сводится к измерению эдс Е гальванич. элемента, составл. из соприкасающихся исследуемого и стандартного р-ров, в каждый из к-рых погружены идентичные И. э. Конд. с ионов в р-ре вычисляют по ф-ле [c.227]

В больщинстве случаев И. э. представляет собой устройство, осн. элементом к-рого является мембрана, проницаемая только для определенного иона. Между р-рами электролитов, разделенных мембраной, устанавливается стабильная разность потенциалов, к-рая алгебраически складывается из двух межфазных скачков потенциала и диффузионного потенциала, возникающего внутри мембраны (см. Мембранный потенциал). Измерение концентрации определяемого иона в принципе возможно по значению эдс гальванич. элемента, составленного из находящихся в контакте исследуемого и стандартного р-ров, в каждый из к-рых погружены идентичные И. э., избирательно чувствительные к определяемому иону концентрация этого иона в стандартном р-ре СдТочно известна. Для практич. измерений гальванич. элемент составляют из И, э. и электрода сравнения (напр., хлоросеребряного), к-рые сначала погружают в стандартный, а затем в исследуемый р-р разность соответствующих эдс равна Е. Состав стандартного р-ра должен быть по возможности близок к составу измеряемого. Искомую концентрацию с вычисляют по ур-нию [c.265]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология