Градиент концентрации ионов

Рис. 17-17. Действие типичного разобщающего агента 2,4-динитрофенола. При pH 7 этот агент существует главным обрааом в виде аниона, не обладающего способностью растворяться в липидах. В протонированной форме 2,4-динитрофенол растворим в липидах и потому может проходить сквозь мембрану, перенося с собой протон. По другую сторону мембраны перенесенный протон отщепляется. Действуя таким образом, разобщающие агенты препятствуют возникновению градиента концентрации ионов Н между двумя сторонами мембраны. Подобные разобщающие агенты, переносящие ионы Н" , называют протонофо-рами.

В настоящее время бесспорно установлено, что всем живым организмам присуще явление ионной асимметрии — неравномерное распределение ионов внутри и вне клетки. Например, внутри клеток мышечных волокон, сердца, печени, почек имеется повышенное содержание ионов калия по сравнению с внеклеточным. Концентрация ионов натрия, наоборот, выше вне клетки, чем внутри нее. Наличие градиента концентраций калия и натрия — экспериментально установленный факт. Исследователей волнует загадка о природе калий-натриевого насоса и его функционирования. На разрешение этого вопроса направлены усилия многих коллективов ученых как в нашей стране, так и за рубежом. Интересно, что по мере старения организма градиент концентраций ионов калия и натрия на границе клетки падает. При наступлении смерти концентрация калия и натрия внутри и вне клетки сразу же выравнивается. [c.171]

Оценим вклад диффузионного потенциала мембраны в величину потенциала полуэлемента (XXI). Для этого воспользуемся выведенным Тейлором уравнением (на основании соображений, изложенных разд. IX. 3 и IX. 6) для диффузионного потенциала в однородной среде при наличии градиента концентраций ионов. Сначала представим себе, что оба раствора, с которыми граничит мембрана, содержат оба иона А+ и В+. Тогда по Тейлору [c.522]

В целом эксперимент показывает, что в сопрягающих мембранах происходит энергозависимый транспорт ионов. Его механизм не зависит от структуры ионов, способных проникать через фосфолипидные мембраны. Изменение ориентации мембран относительно окружающей среды (ММ и СМЧ) приводит к переориентации ионных потоков, направленных против градиентов концентрации ионов. [c.436]

Такая форма кривых кажется несовместимой с теоретическими предпосылками и, по-видимому, может быть объяснена либо тем, что изменение pH с расстоянием проявляется вплоть до таких малых удалений от работающего электрода, которые недоступны для зондового электрода, либо тем, что в непосредственной близости от работающего электрода градиент концентрации ионов водорода невелик и не отражается на значении pH. [c.308]

Под влиянием градиента концентрации ионы калия и хлорид-ионы диффундируют слева направо через поверхность раздела, но хлорид-ион приблизительно на 4% более подвижен, чем ион калия. Поэтому правая часть системы (поверхности раздела) приобретает небольшой отрицательный заряд. Таким образом, происходит разделение зарядов, что и вызывает появление жидкостного диффузионного потенциала. Однако это разделение заряда не может выходить за пределы определенного равновесного состояния. Незначительный избыток отрицательно заряженных ионов в правой части замедляет дальнейшую миграцию хлорид-ионов и одновременно ускоряет переход иона калия слева направо для восстановления нейтральности. Аналогично, в левой части положительный заряд препятствует движению хлорид-ионов и увеличивает миграцию ионов калия слева направо. [c.368]

В никель-цинковом аккумуляторе с электродной поверхностью (приблизительно равной поверхности сепаратора) 5 = = 250 см при разряде током / -= 170 мА в стационарном режиме установился градиент концентрации ионов цинка между электродными пространствами, равный АС = 12 г/л. В этих условиях при суммарной толщине набухшего гидратцеллюлозного сепаратора б = = 180 мкм коэффициент диффузии цинката равен О 1,2-10-" мУс. [c.41]

Далее сможем убедиться, что Ыа+, К" -насос — это единственная молекулярная система, поддерживающая градиенты концентраций ионов натрия и калия. [c.168]

В конце девятнадцатого столетия измерение потенциалов гальванических элементов использовалось для определения активностей ионов металлов и водородных ионов [46, 161]. В период 1903—1914 гг. подобные измерения проводились для изучения равновесия ряда комплексов ионов металлов и слабых кислот [44, 74, 130, 173, 186, 194]. С тех пор потенциометрический метод широко используется во многих областях химии растворов. Вообще говоря, это наиболее точный метод для изучения ионного равновесия. Потенциал возникает в результате двух основных явлений окислительно-восстановительного равновесия и образования градиентов концентрации ионов через мембрану. [c.158]

Сила полярографического тока лимитируется ско-ростью диффузии восстанавливающихся ионов нз основной массы раствора к поверхности электрода, которая в свою очередь зависит от градиента концентрации ионов [c.487]

Подобно ионам Na+, ионы Са + активно выводятся из клеток . Основная масса кальция в организме человека содержится в костях . В сыворотке крови человека концентрация ионов Са + составляет 2,5 мкМ, из которых приблизительно 1,5 мкМ находится в свободной форме, а остальная часть связана с белками, углеводами и другими соединениями. Внутри клеток концентрация свободного кальция ниже. Так, например, общая концентрация ионов a + в цитоплазме эритроцитов составляет около 3 мкМ, однако на свободные ионы приходится менее 1 мкМ. Градиент концентрации ионов a + по разные стороны от мембраны (от 10 до 10 ) поддерживается при помощи кальциевого насоса. Работе насоса противодействует очень медленная обратная диффузия ионов внутрь клетки. [c.373]

Ультразвуковое поле, оказывая на электролит сильнейшее перемешивающее действие, качественно отличное от обычного механического перемешивания, значительно уменьшает градиент концентрации ионов в прикатодном слое, влияя тем самым на поляризацию электродов, и в большей степени увеличивает предельный ток диффузии при электролизе. [c.8]

Соотношение (11.38) можно понять следующим образом. При наложении электрического поля Е и наличия градиента концентрации ионов в кристалле возникает ток плотности [c.47]

Выражения для градиентов концентраций ионов и можно, таким образом, представить в виде [c.188]

Хемиосмотическая гипотеза, сформулированная английским биохимиком Питером Митчеллом, исходит из совершенно иного, нового принципа. Постулируется, что перенос электронов сопровождается выкачиванием ионов Низ матрикса через внутреннюю митохондриальную мембрану в наружную водную среду. Вследствие этого между двумя сторонами внутренней митохондриальной мембраны возникает градиент концентрации ионов Н (трансмембранный градиент). Синтез АТР, требующий затраты энергии, осуществляется именно за счет осмотической энергии, присущей этому градиенту. Можно думать, что именно хемиосмотическая теория наиболее точно отражает организуюхций принцип окислительного фосфорилирования. Рассмотрим некоторые характерные особенности этого процесса, свидетельствующие в пользу хемиосмотической гипотезы. [c.528]

Хотя электролиз вызывает возникновение определенного градиента концентрации ионов на поверхности каждого электрода, однако, три вида массопереноса —диффузия, миграция в электрическом поле и конвекция (механическое перемешивание), действующие одновременно, стремятся уменьшить эти градиенты концентрации. Во-первых, поскольку химические частицы диффундируют из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией, ионы цинка(II) постепенно перемещаются из объема раствора нитрата цинка по направлению к цинковому катоду, в то время как ионы меди (II)—от медного анода в объем раствора сульфата меди(II). Во-вторых, в соответствии с направлением течения тока через ячейку существует миграция цинка (II) к цинковому катоду и меди(II) от медного анода. В-третьих, механическое перемешивание способствует уменьшению разности между концентрациями цинка (И) и меди (II) на поверхности электродов и в объеме растворов. [c.407]

Хемиоосмотическая теория не требует никакого промежуточного продукта, который бы обеспечивал сопряжение между переносом электронов и синтезом АТФ. Источником энергии, связывающем окисление и фосфорилирование, служит градиент концентрации ионов (при этом важна целостность мембран и специфическая ориентация протонного насоса, откачивающего протоны изнутри митохондрий наружу). Итак, между митохондрией и окружающей средой совершается непрерывный круговорот ионов Н+, за счет которого и синтезируется АТФ. [c.87]

Вследствие того же градиента концентрации ионы А (Ag+) диффундируют к поверхности, где происходит электрохимическая реакция (осаждение). Однако скорость движения ионов А отличается от скорости ионов В вследствие различия их коэффи- [c.196]

Доступность соответствующего обратимого электрода является важным требованием и основным ограничением применения потенциометрического метода. Электроды изменяют свой потенциал в зависимости от активности присутствующих частиц. Известны два основных явления, приводящих к возникновению потенциалов окислительно-восстановительные реакции и образование градиентов концентрации ионов в мембране. [c.117]

Градиенты концентрации ионов в переходном слое—причина возникновения диффузионной составляющей напряженности электрического поля Е,/, обусловленной различием значений коэффициентов диффузии отдельных ионов [уравнения (4,27) и (4.28)]. [c.88]

Итак, хемиосмотическая гипотеза не требует никакого высокоэнергетического химического агента, который в качестве общего промежуточного продукта обеспечивал бы сопряжение между переносом электронов и синтезом АТР. Переносчиком энергии, связывающим два эти процесса, служит, согласно хемиосмотической гипотезе, градиент концентрации ионов Н между двумя сторонами митохондриальной мембраны. В свете этой гипотезы становится понятным и требование целостности мембраны, т.е. по- [c.531]

Градиент концентрации ионов Н" , возникающий за счет переноса электронов, используется также для переноса ионов Са из цитозоля внутрь митохондрий животной клетки (рис. 17-22). Приток ионов Са в митохондрии уравновешивается оттоком этих ионов, скорость которого регулируется. Таким способом митохондрии помогают поддерживать свойственную клеткам низкую концентрацию Са (около 10 М). Свободный ион Са -один из важных внутриклеточных посредников, регулирующий многие клеточные функции. Повышение концентрации ионов Са инициирует или ускоряет такие процессы, как мышечное сокращение (разд. 14.14), распад гликогена (разд. 25.7) и окисление пирувата (разд. 16.10) снижение же концентрации ионов Са замедляет или прекращает их. [c.534]

Диффузия ионов зависит от градиента концентрации ионов. Количество ионов, диффундирующее в единицу времени к единице поверхности электрода, равно [c.144]

Используя простейшее доннановское уравнение (2.2), можно показать, что в такой системе градиенты концентраций ионов калия и нитрата должны иметь противоположные знаки по сравнению с градиентами концентраций других ионов, так что диффузия ионов калия должна происходить из раствора (2) в раствор (1). [c.70]

Диффузии ионов никеля (г,- = 0,78 А) через эту шпинель, в то время как испарение СГ2О3 с поверхности окалины создает градиент концентрации ионов Сг ,. что приводит к их диффузии (г,- = = 0,64 А) через шпинель, но с очень малой скоростью. [c.103]

Mg (0Н)2 при этом существует градиент концентрации ионов ОН , который заставляет разлагаться гидроокись кальция, чтобы восполнить недостаток ионов ОН на поверхности образцов. Естественно, при этом повышается пористость структуры. В результате второй реакции С4АН12 + 2Са + 2504 + 20Н образуется эттрингит. Интересно, что иок магния извне очень плохо проникает в цементный камень. [c.157]

Отметим еще следующее обстоятельство поскольку для элементов, рассматриваемых в данном параграфе, характерно отсутствие границы раздела между растворами одного и того же электролита при различных концентрациях или между двумя растворами разных электролитов, то их называют элементами без жидкостного соединения . Однако нельзя считат з, что в таких элементах совершенно отсутствуют градиенты концентрации, так как, например, хлористое серебро обладает некоторой растворимостью. Если весь раствор насыщен хлористым серебром, то серебро будет осаждаться на водородном электроде и изменять величину его потенциала если же раствор не насыщен хлористым серебром, то возникает некоторый градиент концентраций ионов серебра и хлора и в результате появляется некоторый, хотя и незначительный, диффузионный потенциал. Это обстоятельство имеет место для всех элементов, составленных из электродов такого типа. Очевидно, чем меньше растворимость данной соли, тем точнее реальный элемент соответствует идеальному элементу без жидкостного соединения. [c.291]

NaК -Активируемая вденозинтрифосфатаза. Характерной особенностью животных клеток является резко выраженная асимметрия их ионного состава относительно внешней среды. Так, внутриклеточная концентрация ионов калия примерно в 30 раз выше, а ионов натрия в 10 раз ниже, чем в окружающей среде. Градиенты концентрации ионов натрия и калия регулируют объем клетки и ионный состав в узких пределах колебаний, обеспечивают электрическую возбудимость нервных и мышечных клеток и служат движущей силой для транспорта в клетку сахаров и вминокислот. Трансмембранные градиенты концентраций катионов являются [c.621]

Задачу предотвращения отложения осадков неорганического фосфата кальция на поверхности и внутри мембран можно решить с помощью приемов, используемых обычно для устранения накшш при обес-соливании воды (работа при плотностях тока ниже критического значения плотности, при скоростях потока выше критической скорости, поддерживание соответствующего распределения потоков в электро-диализном пакете). Из наблюдений и анализа мембран, засоренных неорганическими веществами при обработке сыворотки, следует, что общая причина засорения заключается в образовании слоя фосфата кальция на катодной поверхности катионообменной мембраны. В этом случае в электродиализных камерах наблюдаются типичные значения градиентов концентрации ионов. Неорганические осадки, содержащие кальций и обнаруживаемые в камерах концентрирования солей на поверхности катионообменных мембран, обычно удаляются промывкой мембран кислотой. [c.68]

Для точных расчетов скорости внешнего переноса должно быть учтено влияние градиента концентрации ионов (т. е. электрического заряда) вдоль пути переноса. Это влияние исследовали Шлогл и Хельфернх [c.543]

Рассмотрим в кристалле две параллельные плоскости А В и СО, которые находятся на расстоянии а, равном расстоянию между соседними междуузлиями (рис. 2). Предположим, что существует градиент концентрации ионов в мел<дуузлиях, так что п таких ионов приходится на единицу площади плоскости АВ и п-г -г а (Хгг/Ах) — па. единицу площади плоскости СО. Тогда число ионов в междуузлиях в единице объема ЕР НО равно ла и в [c.43]

Движение любого отдельного вида ионов через мембранные каналы происходит за счет энергии электрохимического градиента данного иона. Этот градиент образуют две составляющие градиент напряжения на мембране и градиент концентрации иона. Когда силы, создаваемые обоими градиентами, точно уравновешивают друг друга, электрохимический градиент равен нулю, так же как и суммарный ток данного иона через мембрану (рис. 18-8). Состояние динамического равновесия количественно описывается простой формулой-з)ра нениел< Нернста. Если разность потенциалов между двумя сторонами мембраны обозначить V, а внутреннюю и наружную концентрации ионов-соответственно С и с , то суммарный ток иоиов через мембрану будет равен нулю при условии, что [c.78]

Именно те свойства митохондрий, которые мы только что рассмотрели, послужили основой для разработки хемиосмотической гипотезы (рис. 17-19). Согласно этой гипотезе, функция переноса электронов, происходящего во внутренней митохондриальной мембране, заключается в том, чтобы откачивать ионы Н из матрикса митохондрии в наружную среду и таким путем создавать между двумя водными фазами, которые разделяет эта мембрана, градиент концентрации ионов Н с более кислым значением pH снаружи. Такой градиент, при котором концентрация ионов Н снаружи выше, чем внутри митохондрии, обладает потенциальной энергией (разд. 14.16). Хемиосмотическая гипотеза постулирует далее, что ионы Н , выведенные наружу за счет энергии переноса электронов, снова устремляются внутрь, в митохондриальный матрикс, через специальные каналы, или поры , для этих ионов в молекулах FoFi-АТРазы. В этом случае они перемещаются по градиенту концентрации и во время их перехода через молекулы АТРазы выделяется свободная энергия. Именно эта энергия и служит движущей силой для сопряженного синтеза АТР из ADP и фосфата. [c.531]

От всех NAD-зависимых реакций дегидрирования восстановительные эквиваленты переходят к митохондриальной NADH-дегидрогеназе, содержащей в качестве простетической группы FMN. Затем через ряд железо-серных центров они передаются на убихинон, который передает электроны цитохрому Ъ. Далее электроны переходят последовательно на цитохромы j и с, а затем на цитохром аа , (цитохромоксидазу), которая содержит медь. Цитохромоксидаза передает электроны на О2. Для того чтобы полностью восстановить Oj с образованием двух молекул HjO, требуются четыре электрона и четыре иона Н. Перенос электронов блокируется в определенных точках ротеноном, антимицином А и цианидом. Процесс переноса электронов сопровождается значительным снижением свободной энергии. В трех участках дыхательной цепи происходит запасание энергии в результате синтеза АТР из ADP и Р . Окислительное фосфорилирование и перенос электронов можно разобщить, воспользовавшись для этого разобщающими агентами или ионофорами, такими, как валиномицин. Для того чтобы могло происходить окислительное фосфорилирование, внутренняя митохондриальная мембрана должна сохранять свою целостность и должна быть непроницаемой для ионов Н и некоторых других ионов. Перенос электронов сопровождается выталкиванием ионов Н из митохондрий. Согласно хемиосмотической гипотезе (одной из трех гипотез, предложенных для объяснения механизма окислительного фосфорилирования), перенос электронов создает между двумя сторонами внутренней митохондриальной мембраны градиент концентрации ионов Н , при котором их концентрация снаружи выше, чем внутри. Предполагается, что именно этот градиент служит движущей силой синтеза АТР, когда ионы Н, возвращающиеся из цитозоля в матрикс, проходят через [c.545]

НЫЙ ПОТОК ионов Н+ через тилакоидную мембрану, направленный снаружи внутрь. Под влиянием индуцированного светом потока электронов возникает, следовательно, трансмембранный градиент концентрации ионов Н +, так что с внутренней стороны тилакоидных пузырьков среда становится более кислой, чем с наружной. Все эти свойства согласуются с хемиосмотической гипотезой, предложенной первоначально для объяснения ркислительного фосфорилирования, а позднее распространенной и на фотосинтетическое фосфорилирование. Схема на рис. 23-16 изображает поток ионов Н +, движимых световой энергией ионы Н+ поступают из стромы внутрь тилакоида и вновь возвращаются наружу через молекулы АТРч интетазы. [c.700]

В [59] изучено образование и вертикальное распространение горизонтальных полос реакции Белоусова—Жаботинского в системе с искусственно создаваемыми градиентами концентраций Н2804, ионов церия, а также температуры. Градиент концентраций создавался следующим образом в прямоугольной кювете высотой 20 см смешивали растворы всех компонентов системы, кроме одного из указанных. Затем осторожно добавляли раствор последнего компонента при добавлении серной кислоты ее слой, как более тяжелый, опускался на дно и в системе создавался вертикальный градиент (внизу концентрация серной кислоты и одновременно плотность раствора больше). При добавлении раствора соли Се в качестве последнего компонента он, как имеющий меньшую плотность, чем смесь остальных компонентов системы, оставался в верхней части сосуда. Как в первом случае, так и во втором горизонтальные полосы реакции распространялись снизу вверх. Если же создать обратный градиент концентрации ионов Се , то полосы распространяются сверху вниз. Эти факты полностью согласуются с предложенным кинематическим подходом. [c.251]

Таким образом, если в растворе K l диффундируют следы ионов Na+, то их поток хорошо описывается простой формой первого закона Фика, так как i пренебрежимо мало, а D12 практически равен нулю. Однако диффузия ионов К+ в таких условиях не подчиняется простой форме закона Фика, так как Di2=7 0. Градиент концентрации ионов Na+ при любом его значении в некоторой степени влияет на поток ионов К+. Для самодиффузии, которую в некотором отношении можно рассматривать как особый случай трассерной диффузии, выводы аналогичны (см. разд. 3.4.5). Так, диффузию радиоактивных ионов Na+, следы которых введены в раствор Na l, можно точно описать-простой формой закона Фика, но в выражении для потока неактивных ионов Na+ относительно высокой концентрации эффектом наложения пренебречь нельзя поток неактивных ионов натрия зависит от градиента концентрации ионов радиоактивного Na+, присутствующего в виде следов. [c.251]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология