Электрохимический потенциал градиент

Рис. 17-19. Сопряжение переноса электронов с синтезом АТР в свете хемиосмотической гипотезы. Согласно этой гипотезе, цепь переноса электронов можно представить себе как насос, перекачивающий ионы Н" . Энергия, высвобождаемая при переносе электронов, используется для перемещения ионов Н" из митохондриального матрикса наружу, что приводит к возникновению электрохимического Н -градиента с более высокой концентращ1вй ионов Н в наружной водной фазе. Этот же процесс ведет к появлению трансмембранного электрического потенциала - наружная сторона мембраны оказывается электроположительной.

Рост непористых слоев происходит, если через эти слои возможна диффузия ИОНОВ растворяющегося металла и электронов, анионов, атомов кислорода или гидроксильных групп. Согласно теории К. Вагнера движение ионов определяется градиентом их электрохимического потенциала внутри пассивирующего слоя. При небольшой толщине оксидного слоя внутри него возникает электрическое поле большой [c.368]

В случае электрохимических процессов перенос ионов в разбавленных растворах электролитов осуществляется вследствие концентрационного градиента и под действием электрического поля. При этом в качестве движущей силы выступает градиент электрохимического потенциала [c.147]

Большую часть электрохимического потенциала составляет мембранный потенциал, а в градиенте pH коэффициент 2 служит для перевода pH в милливольты. Зная общую величину изменения электрохимического потенциала, можно найти и величину изменения свободной энергии. [c.87]

Дыхательная цепь транспорта электронов обеспечивает работу протонных насосов, которые используют свободную энергию потока электронов для перекачивания протонов наружу, против градиента концентрации Н . В результате, как отмечено выше, возникает электрохимический потенциал. Затем выведенные наружу ионы снова устремляются внутрь через специальные каналы или поры для этих ионов в мембране. В дыхательной цепи электроны идут по градиенту концентрации, и во время их перехода через молекулу АТФ выделяется энергия. Именно эта свободная энергия и служит движущей силой для сопряженного синтеза АТФ из АДФ и фосфата. [c.87]

Мембраны не являются пассивными полупроницаемыми оболочками, но принимают прямое и очень важное участие во всех функциях клетки. Мембраны обеспечивают активный транспорт вещества, идущий в направлении, противоположном градиенту химического или электрохимического потенциала. В мембранах локализованы основные биоэнергетические процессы — окислительное фосфорилирование и фотосинтез. АТФ синтезируется в мембранах митохондрий, в тилакоидных мембранах хлоропластов зеленых растений. Есть основания думать о связи между рибосомами, на которых синтезируется белок, и мембранной системой эндоплазматического ретикулума. Репликация ДНК и хромосом, по-видимому, происходит с участием мембран. [c.333]

Важнейшим следствием наличия протонного градиента и электрохимического потенциала является образование АТР. [c.180]

Физический смысл уравнения Вагнера заключается в следующем Уц + Уф. есть градиент электрохимического потенциала частиц /-го компонента Уц., поток частиц пропорционален этому градиенту, который и рассматривается как движущая сила диффузии заряженных частиц. При отсутствии градиента химического потенциала Уц, уравнение (2.2.1.27) превращается в уравнение закона Ома. [c.522]

Направленное движение заряженных компонентов происходит не только под действием градиента их активности, но и под действием электри-яеского поля. Поэтому возможность такого движения, в конце концов, всегда определяется градиентом электрохимического потенциала данных частиц. Прим. перев.) [c.135]

Более того, эти два ученых отвечали, по существу, на разные вопросы. Подход Митчелла строго следовал обычной термодинамике. Он ответил на следующий вопрос может ли в принципе перенос протонов вдоль градиента их электрохимического потенциала обеспечить [c.94]

Мы видим, что это равенство совпадает с равенством (15-11), если бы можно было пренебречь разностью электрохимических потенциалов иона хлора в растворах вблизи обоих электродов. Одна лишь термодинамика не позволяет вычислить эту разность, так как в области контакта происходит необратимый процесс диффузии и эту область необходимо рассматривать на основе законов переноса в растворах электролитов. В соответствии с обсуждением, проводимым в следующем разделе, в этой системе при отсутствии тока градиент электрохимического потенциала ионов хлора можно выразить через характеристики соли [c.52]

Следует отметить, что комбинации и а в скобках точно определены и не зависят от электрического состояния в соответствии с правилами, изложенными в разд. 14. В таком случае можно записать градиент электрохимического потенциала [c.92]

В разд. 69 мы упоминали, что единственной движущей силой как для диффузии, так и для миграции является градиент электрохимического потенциала компонентов. Поэтому можно ожидать, что подвижности и коэффициенты диффузии ионов связаны. Эта связь осуществляется уравнением Нернста—Эйнштейна [c.258]

Когда в качестве движущей силы для диффузии и миграции используется градиент электрохимического потенциала, уравнение потока (69-1) для ионного компонента приобретает вид [c.264]

Система тилакоидных мембран хлоропласта превраш,а-ет энергию света в форму, которая может быть использована для осушествления химических реакций. Целиком процесс фотосинтеза был схематически представлен на рис. 10.1. В приводимом ниже обсуждении фотосинтеза рассматриваются три стадии. Первая стадия представляет собой световую реакцию — первичный процесс, с помош,ью которого энергия света поглощается светособирающими пигментами и переносится на фотохимические реакционные центры. На второй стадии поглощенная энергия света используется для осуществления транспорта электронов от воды до NADP+. В ходе электронного транспорта устанавливается градиент заряда, или концентрации протонов, через функциональные везикулы мембраны. Третья стадия представляет собой путь, по которому NADPH, образованный электронтранспортной системой, и АТР, генерируемый за счет различий электрохимического потенциала протонного градиента, используются для фиксации СО2 и синтеза углеводов. Хотя в целях упрощения процесс фотосинтеза разбит на три стадии, необходимо помнить, что поглощение света, транспорт электронов и генерация электрохимического градиента в действительности очень тесно сопряжены. [c.333]

Тогда для градиента электрохимического потенциала любого компонента получим [c.265]

Уравнение (78-1) свободно от трудностей, упоминавшихся в разд. 69 в связи с уравнением (69-1). Как и в разд. 77, в качестве движущей силы для диффузии и миграции использовался градиент электрохимического потенциала. Это разрешает вопрос [c.270]

Уравнение (82-2) лишь незначительно отличается от уравнения (69-1). В уравнении (82-2) обе движущ,ие силы для диффузии и миграции включены в градиент электрохимического потенциала видно, что в этом уравнении подразумевается применимость уравнения Нернста—Эйнштейна (75-1). Подробный анализ уравнения (82-2) дан в разд. 77. [c.276]

Справедливость соотношения Нернста—Эйнштейна основана прежде всего на том факте, что движушей силой как для миграции, так и для диффузии является градиент электрохимического потенциала, и разложение этой силы на концентрационный член и член с электростатическим потенциалом не имеет физического смысла. В действительности соотношение Нернста—Эйнштейна остается справедливым и для концентрированных растворов, причем для описания процессов переноса становятся необходимыми, помимо 0 , дополнительные характеристики переноса, зависящие от состава раствора. При этом недостаточно, чтобы параметры и щ зависели от концентрации, даже если отказаться от соотношения Нернста—Эйнштейна. [c.276]

Движущей силой диффузии катионов является градиент электрохимического потенциала [c.58]

Таким образом, хотя взаимодиффузия, которая ведет к параболическому окислению, является диффузией при градиенте электрохимического потенциала (или сродства), она должна в соответствии с этой теорией обусловливаться подвижностью, равной той, которая была обнаружена при измерении О микрокомпонента. [c.34]

Транспорт гюнов в растворах в отсутствие конвекции определяется, согласно (4.1), их концентрацией и градиентом электрохимического потенциала [c.139]

Соотношение (5.10) можно пояснить следующим образом. Движение заряженной частицы i происходит как под действием градиента их концентрации (точнее градиента химического потенциала), так и под действием электрической разности потенциалов, т. е. движение заряженных частиц определяется градиентом электрохимического потенциала. Если же grad рг=0, то направленное перемещение частиц i через границу раздела отсутствует и устанавливается электрохимическое равновесие, условием для выполнения которого является соотношение (5.10). [c.24]

Компонент Fg является интегральным белком мембраны и, по-видимому, насквозь пронизывает ее. В состав Е(,-компонента входит четыре типа субъединиц, в том числе белок, сообщающий данному компоненту чувствительность к олигомицину (следовательно, поэтому компонент обозначается с индексом о — олигомицин). Компонент Fq, во-первых, участвует в связывании F, с мембраной и, во-вторых, в нем имеется протон-проводящий канал, через который происходит перенос с внещней стороны мембраны (по градиенту электрохимического потенциала) к компоненту F,, который при этом активируется и становится способным осуществить каталитическую ступень процесса синтеза АТФ. Таким образом, так же как и комплексы дыхательных ферментов, АТФ-синтетазная система фиксирована в мембране векторно, т. е. ха- [c.204]

Теперь мы можем понять, как действует переход на границе полупроводник — жидкость. Когда полупроводниковый электрод погружен в содержащий окислительно-восстановительную пару (редокс-пару) раствор, химические потенциалы электрода и раствора должны быть одинаковыми, если не приложена внешняя сила. Тогда зоны в полупроводнике искривляются так, чтобы привести в соответствие уровень Ферми и окислительновосстановительный потенциал (редокс-потенциал). Направление искривления зависит от конкретной системы, но для материалов л- и р-типов искривление обычно происходит в направлении, показанном на рис. 8.19, а и в. Освещение поверхности электрода может приводить к переводу электронов из валентной зоны в зону проводимости. Градиенты поля на границе раздела электрод — жидкость будут способствовать, как и в случае твердотельного полупроводникового перехода, разделению вновь образующихся электронов и дырок. В случае направленного вверх изгиба, как на рис. 8.19, а, электроны движутся в глубь полупроводника, а дырки покидают поверхность раздела и уходят в раствор для окисления редокс-пары. Если затем внешней цепью соединяются полупроводниковый электрод и лротйвоэлектрод, также погруженный в раствор, то электроны будут течь от полупроводникового к противоэлектроду (восстанавливая ионы в растворе вблизи него). Таким образом, полупроводниковый электрод становится фотоанодом (рис. 8.19,6). Вследствие электрохимического потенциала /р, возникающего благодаря вентильному фотоэффекту, потенциал Ферми и редокс-потенциал становятся разделенными барьером 11 . На рис. 8.19, г показана аналогичная энергетическая диаграмма для поглощения света материалом р-типа, из которого электроны уходят в раствор, восстанавливая редокс-пару. В этом случае полупроводниковый электрод является фотокатодом. [c.277]

В работах лабораторий Либермана п Скулачева расположение дыхательной цепи определялось по ее способности образовывать мембранный потенциал. В среду вводились различные доноры и акцепторы электронов, не проникающие сквозь мембрану. Оказалось, что эти вещества взаимодействуют лишь с цитохромом с в митохондриях. Установлено, что транспорт протонов и (или) электронов по дыхательной цепи действительно происходит. В других экспериментах определена локализация компонентов в мембране митохондрий. На рис. 13.10 показано вероятное расположение цепн. Согласно хемиосмотической гипотезе, любая сопрягающая система должна создавать электрохимический потенциал понов Н ". Действительно, опыты с проникающими синтетическими ионами показали возникновение А1 5 в митохондриях, СМЧ, хлоропластах (см. гл. 14) и мембранах бактерий. В то же время теория Митчелла встречается с трудностями и вызывает возражения. Блюменфельд приводит аргументы, показывающие невозможность построения машины Митчелла в конденсированной фазе. В такой машине АТФ-синтетаза использует разность концентраций протонов в водной фазе по обе стороны мембраны для выполнения внешней работы. Это — энтропийная машина, получающая энергию из термостата в форме кинетической знергип протонов. Нротоны движутся преимущественно по градиенту концентраций и передают свои импульсы подвижным частям машины разность потенциалов А1 5 расходуется на создание [c.437]

В этой главе рассматриваются компоненты мембран клетки, регулирующие и обеспечивающие транспорт ионов, особенно Na+ и К+ (рис. 6.1). Подобные мембранные системы, расходуя метаболическую энергию клетки, могут перекачивать ионы из менее концентрированного в более концентрированный раствор (активный транспорт, ионный насос). В результате теплового движения и под действием электрохимического потенциала ионные токи л-югут менять направление без потребления метаболической энергии (пассивный транспорт). Для проведения нервного импульса энергетически необходимы оба процесса — активный транспорт ионов против градиента концентрации (как бы в гору) и пассивная диффузия по градиенту (как бы с горы). Таким образом, чтобы поддерживать ионный баланс, пассивные ионные токи должны компенсироваться активным транспортом. Здесь рассматривается только пассивный ионный транспорт активный транспорт и его Na+, К+-насос, движущей силой которого является энергия, высвобождаемая в результате гидролиза АТР (Na, К-зависимая АТРаза, или Na+, К -насос),. обсуждаются в гл. 7. Такое подразделение уже указывает на то, что в процессе принимают участие биохимически различные структуры. Существует несколько доказательств в пользу этого. [c.130]

Важнейшую роль в клетке играют мембранные системы актианого (т. е. энергозависимого) транспорта катионоа против градиента их электрохимического потенциала, использующие для процесса транслокации энергию гидролиза АТР и объединенные под названием транспортных аденозинтрифосфатаз. или ионных насосов. [c.618]

Из предшествующего рассмотрения может показаться, что предположение об однородном составе здесь выполняется. Однако известно, что в растворе будет присутствовать хлорид таллия, хотя и в малых количествах. Наличие этого дополнительного электролита изменяет химический потенциал в непосредственной близости от электрода амальгама таллия — хлорид таллия. Нельзя, конечно, допускать, чтобы хлорид таллия насытил весь раствор, поскольку он будет спонтанно реагировать с металлическим литием. Следовательно, возникнет градиент концентрации Т1С1 и электрохимического потенциала иона хлора, так что уже нельзя считать, что оба электрода контактируют с одним и тем же раствором электролита. Эту картину можно представить в виде [c.52]

Миграционный член является особенностью электрохимических систем или систем, содержащих заряженные компоненты. Величина Ф в этом члене означает электростатический потенциал, градиент которого равен электрическому полю, взятому с обратным знаком. Непосредственно измерить эти величины в растворе электролита нелегко. Ведичина Ui называется подвижностью. Она представляет среднюю скорость компонента в растворе при действии на нее силы в 1 Н/моль независимо от происхождения этой силы. Последняя получается умножением заряда одного моля компонента ггР на электрическое поле — уф. Умножение на подвижность Ui дает скорость [c.245]

Наконец, движущей силой для диффузии должен быть градиент активности градиенты активности совпадают с градиентами концентрации лишь в крайне разбавленных растворах. Однако при обобщении уравнения (69-1) следует избегать использования отдельных ионных коэффициентов активности, которые не являются физически измеряемыми величинами. Кроме того, необходимо соблюдать осторожность при определении потенциалов в среде с переменным составом (гл. 3). Истинной движущей силой для диффузии и миграции является градиент электрохимического потенциала, обсуждавшийся в гл. 2, и нет необходимости в его разложении на и Сг7Ф. [c.248]

Уравнение (78-1) аналогично уравнению Стефана—Максвелла (см. ссылку [1], стр. 570) и эквивалентно уравнению, выведенному Онзагером (уравнение 14 на стр. 245 в работе [2]). Уравнения Стефана—Максвелла применяются к диффузии в разреженных газовых смесях и выражают движушую силу через градиент мольной доли или градиент парциального давления вместо градиента электрохимического потенциала. Уравнение (78-4) эквивалентно соотношению взаимности Онзагера. Величины, обратные коэффициентам можно рассматривать как коэффициенты трения, аналогично тому, как это делалось Лейти 3, 4] и Клеймом [5, 6] при описании переноса в ионных растворах и расплавах. Этот же прием использовал Бюргере [7] при рассмотрении проводимости ионизированных газов, а Лайтфут и др. [8] применяли уравнение (78-1) к жидким растворам. Справедливость доводов в пользу равенства обсуждал [c.271]