membran geçirgenliği. teori eylemi

Membran temizleme yöntemleri, temizlenen gaz karışımının bileşenleri için farklı membran geçirgenliklerine dayanmaktadır.[ ...]

Ultrafiltrasyon sürecinde membranların seçici geçirgenliği, tamamen elek ayırma mekanizması ile açıklanır - zarın gözeneklerinin boyutundan daha büyük olan kirlilik parçacıkları zardan geçmez, içinden yalnızca su süzülür.[ .. .]

Membranların seçiciliği ve geçirgenliği, oksijenle zenginleştirilmiş hava elde etme maliyetleriyle ilgili olarak düşünülmelidir. Hava ayırma maliyetleri geçirgenlik, seçicilik, membranların geometrik parametreleri, modül performansı, elektrik maliyeti ve diğer faktörlere bağlıdır. Oksijenle zenginleştirilmiş havanın maliyeti, gaz ayırma işleminde elde edilen oksijenin aynı miktarını ve yüzdesini elde etmek için hava ile karışmak için gereken saf oksijen miktarı (%21 oksijen) olarak tanımlanan eşdeğer saf oksijene göre tahmin edilir. söz konusu.[ ...]

Ultrafiltrasyon, ozmotik basıncı düşük olan çözeltilerin ayrılması için bir membran işlemidir. Bu yöntem, nispeten yüksek moleküler ağırlıklı maddelerin, asılı parçacıkların, kolloidlerin ayrılmasında kullanılır. 0.2-1 MPa'lık bir basınçta yüksek membran geçirgenliği elde edildiğinden, ters ozmoz ile karşılaştırıldığında ultrafiltrasyon daha verimli bir işlemdir.[ ...]

Katı atık yıkama 434, 425 Membran geçirgenliği 273 Süzme 197 cl.[ ...]

Kalsiyum iyonlarının zar yapıları üzerinde büyük etkisi vardır. Membranları stabilize etmek için Ca2+ iyonlarına duyulan ihtiyaç uzun zamandır dile getirilmektedir. Çevreleyen çözeltide Ca2+ iyonlarının varlığının, karofitlerin ara hücrelerinden izole edilmiş bir endoplazmik damlacık üzerinde bir yüzey zarının oluşumu için gerekli olduğu gösterilmiştir. 104 M'lik bir konsantrasyonda Ca2+'nın mevcudiyeti, yeterince güçlü olmasa da damlacık üzerinde bir yüzey zarının oluşumunu desteklemiştir; 10-3 M ve özellikle 102 M konsantrasyonda daha güçlü bir zar oluşturuldu. Kalsiyum iyonları uzaklaştırıldığında (örneğin, şelatlarla muamele edildiğinde veya ortamda Ca2 + yokluğunda), kök kıllarının müsilajı not edilir. membranların diğer maddelere geçirgenliği de artar.Hem yapay hem de doğal membranların Ca2+ iyonları değişir ve elektriksel özellikleri değişir, membran yüzeyindeki yük yoğunluğu azalır.Ca eksikliği vakuolizasyonda artışa, kromozomlarda değişikliklere, ER zarlarının ve diğer hücre içi bölmelerin yırtılması.[ ...]

Ayrılan çözeltinin konsantrasyonundaki bir artışla, membranların geçirgenliği azalır ve basınçtaki artışla artar. Saflaştırma işleminden sonra, orijinal bileşiklerde 90-99.5 ° / o oranında tüketilen bir süzüntü ve daha sonraki işlemler için gönderilen bir konsantre elde edilir.[ ...]

Asetilkolin ve biyojenik aminlere verilen yanıt, zarların iyonlara karşı geçirgenliğini değiştirmek ve/veya ikinci habercilerin sentezini indüklemektir. Bitki hücresinde ve organellerinde cAMP, cGMP, Ca2+ ile sentez ve katabolizma enzimlerinin varlığı, lokal aracılık olasılığını doğrular.[ ...]

Böylece, mikrodalga EMR'nin (2.45 GHz) etkisi altında, eritrosit zarlarının katyon geçirgenliğinde oda sıcaklığında bir artış bulunurken, mikrodalga EMR'nin yokluğunda benzer bir etki sadece 37 °C sıcaklıkta gözlenir. [ ...]

Metabolit fonları hücre boyunca eşit olarak dağılmaz, ancak zarlarla ayrılır ve ayrı bölmelerde (odalar, bölmeler) lokalize olur. Hücrenin metabolik fonlarının bölmeleri, taşıma akışları ile birbirine bağlıdır. Membranların seçici geçirgenliğine göre, ara ürünlerin ve metabolik ürünlerin mekansal olarak yeniden dağılımı meydana gelir. Örneğin, bir hücrede, fotosentetik ve oksidatif fosfor oluşumu süreçleri arasındaki "yatay" bağlantılar nedeniyle ATP arzı korunur.[ ...]

çözelti konsantrasyonu. Ayrılan çözeltinin konsantrasyonunun artmasıyla, çözücünün ozmotik basıncının artması ve konsantrasyon polarizasyonunun etkisi nedeniyle membranların geçirgenliği azalır. 2000-3000 Reynolds kriter değeri ile, konsantrasyon polarizasyonu pratikte yoktur, ancak çözeltinin türbülizasyonu, çoklu devridaim ile, yani enerji maliyetleri ile ilişkilidir ve çözeltide asılı parçacıkların birikmesine ve çözeltinin görünümüne yol açar. biyolojik kirlenme.[ ...]

Balıkların soğumasına yol açan su sıcaklığındaki bir düşüş, iyonik gradyanları koruma yeteneklerini kaybeden zarların geçirgenliğinde de bir artışa yol açar. Bu durumda, enzimatik reaksiyonların konjugasyonu bozulur, iyon pompaları çalışmayı durdurur, merkezi ve periferik sistemin çalışması gergin sistem, kardiyorespiratuar aparatın çalışması engellenir, bu da sonuçta hipoksi gelişimine yol açabilir. Sınırlı bir süre içinde sıcaklıktaki keskin bir değişiklikten kaynaklanan balıkların aşırı ısınması veya soğutulması sırasında, vücudun kandaki belirli bir iyon ve protein konsantrasyonunu koruma yeteneğinin ihlali nedeniyle ozmotik stresin belirli bir rolü vardır. Bu nedenle, örneğin, sıcaklığın 25'ten 11 ° C'ye düşmesi, içerdiği tilapiye neden olur. temiz su, koma gelişimi, sodyum ve klor iyonları ve toplam kan proteini konsantrasyonunda bir azalma ile birlikte. Yazarlara göre, balıkların ölümü, osmoregülatör çöküşün gelişmesi ve böbrek fonksiyonunun inhibisyonu nedeniyle meydana gelir. dolaylı onay Bu varsayım, suya sodyum, kalsiyum ve magnezyum iyonlarının eklenmesi nedeniyle balıkların termal direncinde bir artışa ilişkin daha önceki gözlemlerle tutarlı olan, seyreltik deniz suyunda tutulan balıklarda termal komanın önlenmesi olabilir. Ancak, yüksek veya düşük sıcaklıklarda balık ölümlerinin nedenlerinin farklı olduğu ve sıcaklık etkisinin süresine ve yoğunluğuna bağlı olduğu unutulmamalıdır.[ ...]

PH değeri. Başlangıç ​​pH değerindeki bir değişiklik genellikle membran geçirgenliğinde bir azalma ile sonuçlanır. pH'ın membran seçiciliği üzerindeki etkisi küçüktür. Uçucu asitler membranlar tarafından zayıf bir şekilde tutulur, bu nedenle uçucu asitlerin ön nötralizasyonu ayırma işleminin seçiciliğini arttırır.[ ...]

İnert membranlı üç odalı bir elektrodiyalizörde yüksek tuz konsantrasyonlarında, maksimum akım verimi %20'yi geçmez.[ ...]

Alınan pozitif sonuçlar 5 MPa basınçta ters ozmoz ile OP-7'den atık su arıtımı. 1-18 mg/l süzüntüde OP-7 konsantrasyonunda membran geçirgenliği 5-20,8 l/(m2-h) olmuştur.[ ...]

Yüzey aktif maddeler (alkil sülfatlar), bakterilerin üremesini büyük ölçüde uyarır. Ayrıca sürfaktanlar, canlı hücrelerin zarlarının geçirgenliğini değiştirerek (S. S. Stroev, 1965, vb.), suda bulunan besinlerin mikroplar tarafından daha iyi sindirilebilirliğine katkıda bulunabilirler.[ ...]

Çözünen maddenin doğası, seçicilik üzerinde ve daha az ölçüde membran geçirgenliği üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Bu etki şu inorganik maddeler aynı moleküler ağırlığa sahip organik olanlardan daha iyi membranlar tarafından tutulur; ilgili bileşikler arasında, örneğin homologlar, daha yüksek moleküler ağırlığa sahip maddeler daha iyi tutulur; örneğin hidrojen gibi zarla bağ oluşturan maddeler zar tarafından ne kadar iyi tutulursa, bu bağ o kadar az güçlüdür; makromoleküler bileşiklerin ultrafiltrasyon ile tutulmasının seçiciliği, çözünenin moleküler ağırlığı ne kadar büyükse, o kadar fazladır.[ ...]

Selüloz asetat membranlar 4,5-7 pH aralığında, kimyasallara dayanıklı polimerlerden yapılanlar ise pH 1-14 aralığında çalışabilir. Membranların geçirgenliği, suyun, çözünür tuzların ve tutucu yağların geçişine izin verecek şekilde seçilir. Membranlardaki gözenek boyutu genellikle 2.5-10 nm aralığındadır. Tesis, membranların filtrat veya demineralize su ile yıkanması için yardımcı boru hatları ile donatılmış, enstrümantasyon ve otomatik cihazlarla donatılmıştır.[ ...]

Hücre içi potansiyel farkında belirli bir eşik seviyesine önemli bir azalma ile, membran geçirgenliğinde keskin bir değişiklik ve iyon akışlarının tersine çevrilmesi (tersine çevrilmesi) gözlenir. Hücreyi çevreleyen dış ortamdan gelen kalsiyum iyonları hücreye girerken, klorür iyonları ve potasyum iyonları hücreyi banyo çözeltisine bırakır.[ ...]

Tolerans, iç faktörlerle ilişkilidir ve iyonların seçici alımı, azaltılmış membran geçirgenliği, bitkilerin belirli bölümlerinde iyonların hareketsiz hale getirilmesi, iyonların bitkilerden uzaklaştırılması gibi metabolik süreçleri içerir. metabolik süreçlerçeşitli organlarda çözünmeyen formlarda bir rezerv oluşumu, enzimdeki fizyolojik bir elementin toksik olanla yer değiştirmesine adaptasyon, yapraklardan yıkandığında bitkilerden iyonların uzaklaştırılması, meyve suyu atılımı, yaprakların dökülmesi, vücuttan atılım yoluyla. kökleri. Toleranslı bitkiler, fizyolojik aşırılık ihtiyacını gösteren yüksek metal konsantrasyonlarında uyarılabilir. Ayrı tipler bitkiler, gözle görülür baskı belirtileri olmaksızın önemli miktarda ağır metal biriktirme yeteneğine sahiptir. Diğer bitkiler bu yeteneğe sahip değildir (bkz. tablo[ ...]

Basınç, ters ozmoz tesislerinin performansını belirleyen ana faktörlerden biridir. Membranların performansı, aşırı basınçtaki bir artışla artar. Ancak belli bir basınçtan başlayarak membranın polimerik materyalinin sıkışması nedeniyle membranların geçirgenliği azalmaktadır.[ ...]

Ayrıca düşük ([ ...]

Hemiselüloz polisakaritler, 30.000'den fazla olmayan bir sayısal ortalama moleküler ağırlığa sahip olduklarından, düşük moleküler ağırlıklı fraksiyonlar için membranların geçirgenliğinden dolayı geleneksel ozmometrinin kullanımı zordur. Hill'in buhar fazlı osmometri yönteminin diğer yöntemlere göre bir takım avantajları vardır. Bu yöntem, bir çözeltinin ve bir çözücünün buhar basıncı arasındaki farkın ölçülmesine dayanır ve aşağıdaki gibidir. Bir damla çözelti ve bir damla çözücü, iki termokupl bağlantısına yerleştirilir ve saf çözücü buharlarıyla doymuş bir atmosferde tutulur. Dolayı Indirgenmiş basınççözelti buharı, buharın bir kısmı çözelti damlası üzerinde yoğunlaşarak damlanın ve termokuplun sıcaklığını yükseltir. Ortaya çıkan elektromotor kuvveti bir galvanometre ile ölçülür. Molekül ağırlığının ölçülen değerinin üst sınırı yaklaşık 20.000'dir, ölçüm doğruluğu %1'dir.[ ...]

Son olarak, endoplazmik retikulumun zarları, zarların seçici geçirgenliğini ve dolayısıyla enzimlerin aktivitesini değiştiren sinyaller olan biyoakımların yayıldığı yüzeylerdir. Bu sayede bazı kimyasal reaksiyonlar harekete geçer, diğerleri engellenir - metabolizma düzenlemeye tabidir ve koordineli bir şekilde ilerler.[ ...]

Plazmalemma, maddelerin hücreye girişini ve hücreden çıkışını düzenler, maddelerin hücre içine ve dışına seçici olarak girmesini sağlar. Farklı maddelerin zarından penetrasyon hızı farklıdır. Su ve gaz halindeki maddeler içinden iyi nüfuz eder. Yağda çözünen maddeler de muhtemelen bir lipit tabakasına sahip olduğu için kolayca nüfuz eder. Membranın lipid tabakasının gözeneklerle dolu olduğu varsayılmaktadır. Bu, yağlarda çözünmeyen maddelerin zardan geçmesine izin verir. Gözenekler bir elektrik yükü taşır, bu nedenle iyonların içlerine nüfuz etmesi tamamen serbest değildir. Belirli koşullar altında, gözeneklerin yükü değişir ve bu, zarların iyonlara karşı geçirgenliğini düzenler. Bununla birlikte, zar, aynı yüklü farklı iyonlar ve benzer büyüklükteki farklı yüksüz moleküller için eşit derecede geçirgen değildir. Bu, zarın en önemli özelliğini gösterir - geçirgenliğinin seçiciliği: bazı moleküller ve iyonlar için daha iyi, diğerleri için daha kötü geçirgendir.[ ...]

Şu anda, iyon akışlarının düzenlenmesine dayanan hayvan ve bitki hücrelerinde aracıların etki mekanizması genel olarak kabul edilmektedir. Membran potansiyellerindeki değişiklikler, iyon kanallarının açılması veya kapanması ile membranların iyon geçirgenliğindeki kaymalardan kaynaklanır. Bu fenomen, hayvan ve bitki hücrelerinde AP'nin oluşum ve yayılma mekanizmaları ile ilişkilidir. Hayvan hücrelerinde bunlar, asetilkolin tarafından kontrol edilen N7K+ kanalları ve daha sıklıkla biyojenik aminlere bağımlı olan Ca2+ kanallarıdır. Bitki hücrelerinde AP'nin oluşumu ve yayılması kalsiyum, potasyum ve klorür kanalları ile ilişkilidir.[ ...]

Daha fazla tekrarlanabilirlik ve kararlılıkla, gazların veya sıvı buharların bir kılcal (Şekil 10) veya geçirgen bir zar (Şekil 11) yoluyla seyreltici gaz akımına difüzyonuna dayalı yöntemlerle kararlı bir gaz ve buhar akışı elde edilebilir. Bu tür yöntemlerde, gaz fazı ile ekipmanın adsorbe edici yüzeyleri arasında mikro akışın stabilitesini sağlayan bir denge gözlenir.[ ...]

Sıcaklıktaki bir artış, çözeltinin viskozitesinde ve yoğunluğunda bir azalmaya ve aynı zamanda ozmotik basıncında bir artışa yol açar. Çözeltinin viskozitesini ve yoğunluğunu azaltmak, membranların geçirgenliğini arttırır ve ozmotik basınçtaki bir artış, işlemin itici gücünü azaltır ve geçirgenliği azaltır.[ ...]

Herhangi bir canlı sistemde bir REB vardır ve olmaması şaşırtıcı olurdu. Bu, tüm hücrelerde, organlarda, dış çözeltilerde elektrolit konsantrasyonlarının mutlak eşitliği veya tüm katyon ve anyonlara zar geçirgenliğinin tam çakışması anlamına gelir.[ ...]

Deney 6'da, deney 1'e benzer şekilde, salınan potasyum ve suda çözünür organik madde miktarı, farklı atrazin konsantrasyonlarında belirlendi. Elde edilen sonuçlara göre atrazinin düşük molekül ağırlıklı organik maddeler için zarların geçirgenliğini artırmadığı, potasyum için ise artırdığı söylenebilir. Bu etki, atrazin konsantrasyonu ile orantılıydı.[ ...]

Çalışma sırasında düşük seviyeli radyasyona maruz kalan kişileri (örneğin, dozları bireysel dozimetrelerle ölçülen X-ışınları ile çalışan radyologlar ve teknisyenler) etiketli atomlar yöntemi kullanılarak incelerken, eritrosit geçirgenliği üzerinde kan testleri yapıldı. Monovalent katyonların geçişi sırasında membranlar. Işınlanmış bireylerde eritrosit zarlarının geçirgenliğinin ışınlanmayanlara göre önemli ölçüde daha yüksek olduğu bulundu. Ek olarak, bağımlılık grafiği, düşük ışınlamada geçirgenlikte hızlı bir artış sağlamayı mümkün kılmıştır; yüksek dozlarda eğri, Stokke'nin hayvan çalışmalarında yaptığı gözleme benzer şekilde düzleşir (bkz. Şekil XIV-3). Bu veriler Petkau tarafından elde edilen sonuçlarla tutarlıdır.[ ...]

Tuzlu atık suyun yarı geçirgen membranlardan hiperfiltrasyon yoluyla tuzdan arındırılması sırasında, ana parametreler - konsantre ve süzüntüdeki çözünmüş maddelerin konsantrasyonu, belirli bir uzunlukta membranın birim genişliği, ayırma kapasitesi, membran geçirgenlik katsayısı, basınç, kaynak suyu, süzüntü ve konsantrenin akış hızları.[ .. .]

Böyle bir adaptasyon olasılığı, termodinamik, kimyasal ve kinetik sabitlerin sıcaklığa bağımlılığından kaynaklanmaktadır. Bu bağımlılık, genel olarak, yönü ve hızı belirler. kimyasal reaksiyonlar, biyolojik maodomoleküllerin konformasyonel geçişleri, lipidlerin faz geçişleri, membran geçirgenliğindeki değişiklikler ve işleyişi organizmaların yüksek sıcaklıklarda hayati aktivitesini sağlayan diğer işlemler.[ ...]

Bütün bunlar, manyetik suyun tıpta uygulanması alanındaki ilk adımlardır. Bununla birlikte, halihazırda mevcut olan bilgiler, bu alanda su sistemlerinin manyetizasyonunun kullanımına ilişkin beklentileri göstermektedir. Bir takım tıbbi belirtiler muhtemelen (varsayımsal olarak) su sistemlerinin manyetizasyonunun zarların geçirgenliğini arttırdığı gerçeğiyle ilgilidir.[ ...]

Endüstri tarafından ultrafiltrasyon, iyon değişimi için üretilen polimer filmlerin yanı sıra kolodion, jelatin, selüloz ve diğer malzemelerden yapılmış membranların iyi seçiciliğe, ancak düşük geçirgenliğe sahip olduğu (40 am basınçta 0,4 l/m h) tespit edilmiştir. ). Selüloz asetat, aseton, su, magnezyum perklorat ve hidroklorik asit (sırasıyla yüzde 22,2; 66.7; 10.0; 1.1 ve 0.1 ağırlık yüzdesi) karışımından özel bir reçeteye göre hazırlanan membranlar, suyun %5, %25'ten %0.05'e kadar tuzdan arındırılmasını mümkün kılar. NaCl ve 100-140 am çalışma basıncında 8,5-18,7 l!m2 ■ saat geçirgenliğe sahiptir, hizmet ömürleri en az 6 aydır. Bu membranların elektron mikroskobik çalışmaları, çünkü, ön hesaplamalara göre 1192], ters ozmoz, membran geçirgenliğinde günde 5 m31 mg'a kadar bir artışla diğer su tuzdan arındırma yöntemleriyle rekabet edebilir hale gelebilir.[ ...]

Hücre duvarının dinlenme potansiyeli. Hücre duvarı (kabuk) negatif yüzey yüküne sahiptir. Bu yükün varlığı, hücre duvarına farklı katyon değişim özellikleri verir. Hücre duvarı, K ve Na+ iyonlarına göre membran geçirgenliğinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynayan Ca2+ iyonları için baskın seçicilik ile karakterize edilir.[ ...]

Bu nedenle, belirtilen etkiler, mikromiset Fusarium oxysporum'un kültür sıvısının, fusarik aside ek olarak yüksek biyolojik aktiviteye sahip diğer bileşenleri içerdiğini gösterir. Fitopatojenik mantarların çeşitli izolatlarının patojenite derecesi, bitki hücre zarlarının amonyağa geçirgenliğindeki değişikliklerin belirlenmesi temelinde değerlendirilebilir.[ ...]

Sonuç olarak, ATP oluşumu azalır veya durdurulur, bu da solunum enerjisine bağlı süreçlerin baskılanmasına yol açar. Zarların yapısı ve seçici geçirgenliği de bozulur, bu da korumak için solunum enerjisinin harcanmasını gerektirir. Bu değişiklikler, hücrelerin suyu emme ve tutma yeteneğinde bir azalmaya yol açar.[ ...]

Öte yandan, proteinin ve diğer biyopolimerlerin uzamsal yapısının stabilizasyonu, etkileşim nedeniyle büyük ölçüde gerçekleştirilir: biyopolimer - su. Su-protein-nükleik kompleksi, canlı sistemlerin işleyişinin temeli olarak kabul edilir, çünkü yalnızca bu üç bileşenin varlığında zarların normal işleyişi mümkündür. Membranların seçici geçirgenliği suyun durumuna bağlıdır. Suyun küme modelini biyolojik sistemlere uyarlayarak, küme zarın belirli alanlarında yok edildiğinde, tercihli taşıma için bir yolun açıldığı gösterilebilir. Örneğin yapısız su, protonların zarın yakınındaki davranışını engellerken, protonlar yapılandırılmış bir çerçeve boyunca hızla yayılır.[ ...]

Gazlardaki NH3, HCl ve HP içeriğini belirlemek için kullanılabilen bir iyon seçici elektrot kullanılarak sürekli gaz analizi için bir şema açıklanmaktadır. ABD NBS'nin çalışmalarının gözden geçirilmesinde, diğer referans gazların (karışımların) sertifikalandırılması yöntemlerinin yanı sıra, NSI ve NR gazları için iyon seçici elektrotların kullanıldığı sertifikalandırma yöntemi de belirtilmiştir. İyon seçici elektrotların tüm tasarımlarından genellikle aşağıdakiler kullanılır: iyon seçici bir membran iki çözeltiyi ayırır - dahili ve harici (test edildi). Elektrik teması için, iç çözeltiye, aktivitesi sabit olan ve bunun sonucunda potansiyelin de sabit olduğu iç çözeltinin iyonlarına tersinir bir yardımcı elektrot yerleştirilir. Membranın iç ve dış yüzeylerinde, iyonların dış ve iç çözeltilerdeki aktivitelerindeki farka bağlı olarak bir potansiyel farkı ortaya çıkar. Membran potansiyelinin ortaya çıkma teorisi çalışmada açıklanmıştır. Temel olarak, potansiyelin görünümü, zarların sadece katyonlar için (katyon seçici) veya sadece anyonlar için (anyon seçici) geçirgenliği ile açıklanır.

Bimoleküler fosfolipid tabakası, herhangi bir hücre zarının temelidir. Sürekliliği, hücrenin bariyer ve mekanik özelliklerini belirler. Yaşam sürecinde, hidrofilik gözenekler gibi yapısal kusurların oluşması ile çift tabakanın devamlılığı bozulabilir. Bunu beklemek oldukça doğaldır. Hücre zarının geçirgenlik ve kararlılık dahil tüm işlevleri değişir.

Hücre zarlarının temelini oluşturan fosfolipidler sıvı kristallerdir. Herhangi bir gerçek kristalde olduğu gibi, bir fosfolipit filmi, yapısal yeniden düzenlemelerin ana olaylarının geliştiği yerde kusurlar içerebilir. Kusur türleri çeşitlidir, ancak bir çift tabaka için en doğal olanı, hidrofilik gözenek tipinin bir kusurudur.

Hücre zarının bimoleküler lipid filminde, iki tabakalı yüzeyin termal dalgalanmaları, elektriksel bozulma, film donması, yüzey aktif maddelerin etkisi, ozmotik basınç, lipid peroksidasyonu, vb. nedeniyle tamamen mekanik hasar hariç tutulduğunda gözenekler ortaya çıkar. Biyolojik zarların kararsızlaştırılmasının en tipik ve iyi çalışılmış örneklerinden biri - eritrositlerin hemolizi. Bu fenomen, başlangıç ​​aşamasında, ozmotik basınç kuvvetlerinin etkisinin bir sonucu olarak hipotonik bir ortamda hücrelerin şişmesini içerir. Hücre şişmesi sırasında zar gerilir ve bu da zar geriliminde bir artışa neden olur. Belirli bir eşik gerilim seviyesinde, hidrofilik lipid gözenekleri ortaya çıkar. Gözenek boyutları, hemoglobin moleküllerinin ve düşük moleküler ağırlıklı maddelerin salınması için yeterlidir. Maddelerin salınmasına, sırasıyla, ozmotik basınçtaki farktaki bir azalma eşlik ederken, zarın gerilimi azalır ve gözenekler iyileşir. Hücre iskeleti proteinleri, eritrositin şeklini korumasını sağlar ve böylece eritrositin sözde gölgesini oluşturur. Gölge ozmotik aktiviteyi korur ve böylece istikrarsızlaştırma süreci döngüsel bir karakter kazanır. Bu durumda hücrenin sabun köpüğü gibi tamamen mekanik yıkımı gerçekleşmez. Hücre iskeletinin yokluğunda veya yetersiz gelişiminde, hücrenin mekanik gücü tamamen lipit gözeneklerinin kaderi tarafından belirlenir. Gözeneğin boyutu kritik olandan daha küçükse, iyileşir. Aksi takdirde, gözeneklerin sınırsız büyümesi, zarın tahrip olmasına yol açar.

Kritik gözenek modeli. Lipid gözenek modelini düşünün (Şekil 15). Gözeneğin yan yüzeyinin dairesel bir silindir şeklinde olduğunu varsayıyoruz. Ayrıca, silindirin yan yüzeyinin eğri olduğunu ve h/2 eğrilik yarıçapına sahip olduğunu varsayalım. Gözenek yarıçapı r'dir. Görülebileceği gibi, lipid çift tabakası bir bütün olarak düzdür ve gözenek, h/2 ve r olmak üzere iki eğrilik yarıçapına sahiptir. Lipid-su ara yüzeyindeki yüzeyin eğriliğine, Laplacian adı verilen ve şuna eşit olan ek bir basıncın ortaya çıkması eşlik eder.

P = 2s 1 /r

s 1 gözenek içindeki arayüzey gerilimidir, r eğrilik yarıçapıdır.

Şekil 15. Hidrofilik lipid gözeneğinin yapısı: h, lipid çift tabakasının kalınlığıdır; h/2 - duvar eğrilik yarıçapı; r - gözenek yarıçapı.

Söz konusu modelde, bu tür iki yarıçap (h/2 ve r) ve dolayısıyla iki basınç vardır. Bunlardan biri P (h/2) genişlemeye, diğeri P (r) - gözeneklerin sıkışmasına katkıda bulunur. Daha fazla kader gözenekler bu iki basıncın oranına bağlıdır. P (h / 2) > P (r) ise zaman genişler, P (h / 2) P (r)'den küçükse zaman sızar.

Gözeneğin enerjisini düşünün. Yukarıda belirtildiği gibi, gözenek sınırında iki zıt kuvvet etki eder; bunlardan biri, gözenek çevresinin kenar lineer gerilimi gözenek büyümesini destekler ve ikinci kuvvet, çift tabakanın yüzey gerilimi, gözenek sıkışmasına neden olur. Gözeneğin kenar enerjisi yarıçapın birinci gücü ile orantılıdır ve toplam enerjiyi arttırır, yüzey gerilimi enerjisi yarıçapın karesi ile orantılıdır ve toplam enerjiyi azaltır. Sonuç olarak, toplam enerji E (r) eşittir

E(r) = 2pr 2 s

burada birinci terim, g lineer gerilime sahip gözenek kenarının enerjisi tarafından belirlenir ve ikinci terim, yüzey gerilimi enerjisi s tarafından belirlenir.

Dengenin kararsızlığı göz önüne alındığında, r>r* (r*=g/s) ile gözeneklerin görünümünün sızacağı ve membranın stabilitesinin kalacağı iddia edilebilir. Bu, bir lipit çift katmanlı zarın stabilitesi için kriterdir.

Membranın elektriksel bozulması. Biyolojik membranlar, iyonların membran ve elektrojenik iyon pompaları yoluyla difüzyonu ile oluşturulan yüksek yoğunluklu bir elektrik alanının etkisi altındadır. Sitoplazma ve hücre dışı ortam arasındaki potansiyel fark yaklaşık 0.1 V'a ulaşır, zar kalınlığı 10 nm'yi geçmez, bu da alan gücünün 107 V/m olduğu anlamına gelir. Membran, mühendislikte kullanılan birçok sıvı yalıtkandan daha mükemmel bir elektrik yalıtkanıdır. Canlı bir hücrede zar potansiyeli 0,2 V'a ulaşabilir (tatlı su yosunu, bakteri, enerjili mitokondri). uyarılabilir sinirlerde ve Kas hücreleri potansiyelin genliğinde bir artış ile zarın kısa süreli bir repolarizasyonu vardır. Bununla birlikte, hücre zarının kendi zar potansiyeli tarafından parçalanması olası değildir. Aynı zamanda, harici bir elektrik alanına maruz kalmanın bir sonucu olarak membran potansiyelindeki artış, elektriksel bozulma eşiğini aşan bir değere ulaşabilir. Bu durumda, lipit gözenekleri gibi yapısal kusurlar ortaya çıkar. Hücre zarlarının elektriksel olarak parçalanması için geliştirilen tekniğe ne ad verilir? elektroporasyon ve biyoteknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.

altında fizikte elektrik arızası Başlangıçta zayıf iletken bir ortamdaki bir elektrik akımının gücündeki keskin bir artışı anlayın. Canlı bir hücrede, böyle bir ortam bimoleküler lipid tabakasıdır. Sıvı kristal halindeki bir lipid çift tabakası için, zar potansiyelinin değeri 0,23 V'tan az olamaz. Çift tabakalı zarların kararlılığı, kritik yarıçaplı gözeneklerin ortaya çıkma olasılığı ile belirlenir. Açıkçası, enerji bariyerinin yüksekliğini azaltan herhangi bir faktör bu olasılığı artıracaktır. Bu faktörler arasında gözenek kenarı enerjisinde bir azalma, yüzey geriliminde bir artış ve membran potansiyelinde bir artış yer alır. Elektriksel bozulmaya, iyon seçici protein kanallarının yarıçapları da dahil olmak üzere çeşitli yarıçaplarda çok çeşitli lipid gözeneklerinin ortaya çıkması eşlik eder. Şu anda, harici bir elektrik alanına maruz kalma yöntemi, modern biyoteknolojideki ana yöntemlerden biridir. Membranların gözenekliliğini arttırmak (elektroporasyon), DNA'nın girmesi (elektrotransfeksiyon), hücrelerin büyük moleküllerden salınması (elektrogeçirgenleştirme), hücre füzyonu (elektrofüzyon) için kullanıldığı bilinmektedir.

Membran lipidlerinin sıcaklık faz geçişi. Sıvı kristal halden jele faz geçişinin bir sonucu olarak lipit çift tabakasının donmasına, lipit gözeneklerinin görünümü eşlik eder. Elektriksel bozulma durumunda olduğu gibi, zarın kaderinin, oluşan gözeneklerin yarıçapları ile belirli bir çift tabaka durumu için kritik gözeneklerin oranı tarafından belirleneceği açıktır.

Jel halindeki kritik gözenek yarıçapı, sıvı kristal halinden çok daha küçüktür ve mutlak değerde 2 nm'yi geçmez. Jel halindeki lipit çift tabakasının uzun süreli stabilitesinin korunması, mevcut gözeneklerin ve faz geçişi sırasında ortaya çıkan gözeneklerin 2 nm'den küçük olduğunu gösterir. Faz geçişi sırasında zar lipidlerinin donması, zarın 0,5 V'luk bir dış elektrik alanı tarafından elektriksel olarak bozulmasına eşdeğerdir. Lipid çift tabakasının yüzey gerilimini etkileyen herhangi bir mekanik, fiziksel veya kimyasal etki, stabilizasyonunda bir risk faktörüdür. gözenek içeren membranlar. Bu yaklaşımın geliştirilmesi, biyoloji için önemli olan, canlı bir hücrenin tipik stres koşulları altında zarların yok edilmesi veya iyileşmesi olasılığı sorusuna nicel bir yanıt almayı mümkün kılar.

Dış etkilerin yokluğunda sıvı kristal durumda olan membranlardaki kritik gözeneklerin yarıçapı 9 nm'ye ulaşır. Bu değer o kadar önemlidir ki, fizyolojik koşullar altında hücre zarlarının mekanik yırtılma olasılığı çok düşüktür. Bu durumda bir zarın yırtılması, ancak gözenek zarın kalınlığı ile orantılı boyutlar kazandığında mümkündür. Deneyimler, lipit çift tabakasının tamamen yok edilmesinin, yalnızca kaba mekanik manipülasyonlar veya lipitlerin (IGS), jel durumunun (jel), elektriksel bozulmanın (ep) geri döndürülemez elektriksel bozulmasıyla, jel durumu elektriksel bozulma (jel) ile birleştirildiğinde mümkün olduğunu göstermektedir. + ep) .

Sıvı kristal haldeki (9 nm) lipid çift tabakası için kritik gözeneklerin boyutları, gerçek gözeneklerin boyutlarından çok daha büyüktür. Çeşitli stres durumlarındaki membranların önemli bir güvenlik payı vardır, elektriksel bozulmanın ve çift tabakanın donmasının etkisi katkı maddesidir. Bu nedenle, fiziksel ve kimyasal etkilerin diğer kombinasyonları ile böyle bir sonuç beklenebilir. Bu nedenle, fizikokimyasal doğasından bağımsız olarak stres etkisi ölçülebilir ve sonucu, dikkate alınan model içinde tahmin edilebilir. Faz geçişi sırasında gözenek oluşumu modeli. Gözenek boyutunun bağımsız bir tahmini, önerilen V.F. Antonov ve gözenek oluşumu modelinin işbirlikçileri. X-ışını kırınım analizine göre sıvı kristal halinden jele faz geçişi sırasında, çift tabakanın kalınlığında ve lipid molekülü başına alanda bir değişiklik vardır. Faz geçişinin işbirlikçiliği dikkate alındığında jel fazına geçen ve sıvı kristal halde kalan domainlerdeki moleküllerin farklı koşullar altında olacağı varsayılabilir. Denge durumuna göre, jel fazının alanındaki moleküller gerilecek ve sıvı kristal durumunda sıkıştırılacaktır. İki katmanlı yapının ihlaline yol açacak elastik bir stres ortaya çıkacaktır.

Lipid gözenekleri ve zar geçirgenliği. Geçirgenlik açısından, lipid gözenekleri, kökenleri ve olağanüstü dinamizmleri bakımından protein kanallarından temel olarak farklıdır. Protein kanalları, hücrenin ömrü boyunca korunan kesin olarak tanımlanmış boyutlara sahipken, fitilleme işlemi sırasında lilid gözeneklerinin boyutları büyük ölçüde değişir. Ancak bu değişkenlik; bir sınırı vardır. Gözenek yarıçapı kritik olandan küçükse, akış sürecindeki gözenek tüm ara yarıçaplardan geçmeli ve ulaşmalıdır. en küçük beden. Lipid gözeneklerinin tamamen fitil olma olasılığı sorusu açık kalmaktadır. Hidrofilik gözeneklerin duvarları birbirine yaklaştığında kendini gösteren güçlü hidrasyon kuvvetleri tarafından gözeneklerin tamamen daralmasının önlendiği varsayılmaktadır. Büyük gözenekler, protein iyon kanallarının aksine, nispeten büyük başlangıç ​​boyutlarıyla bağıntılı olarak belirgin bir seçicilik sergilemezler. Bununla birlikte, lipit gözeneklerinin, örneğin uyarma üzerine zardaki iyon akımlarının yeniden dağılımına yol açabilen protein iyon kanallarıyla karşılaştırılabilir olanlar da dahil olmak üzere, fitilleme sırasında keyfi olarak küçük boyutlara ulaşabileceği açıktır. Ayrıca stres kapatıldıktan sonra çift katmanlı lipid membranın düşük iletkenlik durumuna geri dönebileceği de bilinmektedir, bu da gözeneklerin hidratlı iyonların geçişi için yetersiz bir boyuta ulaştığı anlamına gelir. Bu nedenle, hidrofilik lipid gözenekleri, hücre tarafından makromoleküler maddelerin, iyonların ve su moleküllerinin taşınması için kullanılabilmeleri bakımından evrenseldir.

Lipid gözeneklerinin geçirgenliği çalışmaları şu anda iki yönde gelişmektedir: ilkinde, mümkün olan en büyük gözenekler incelenir, ikincisinde ise tam tersine, minimum yarıçaptaki lipid gözenekleri incelenir. İlk durumda, elektro-transfeksiyondan bahsediyoruz - yabancı genetik materyali transfer etmek ve hücre içine sokmak için DNA moleküllerini canlı hücrelere veya lipozomlara sokma yöntemi. Anlaşıldı ki, dış Elektrik alanı yüksek gerilim, dev bir DNA molekülünün zar parçacığının içine nüfuz etmesini teşvik eder. En büyük boy Kritik gözenek, harici bir elektrik alanının yokluğunda lipit çift tabakasının sıvı kristal durumuna karşılık gelir ve 9 nm'ye eşittir. 100 kV/m gücünde bir harici elektrik alanının uygulanması, kritik gözenek yarıçapını 0,2 s'lik bir sürede 1 nm'ye düşürür. Membranlar korunduğu için içlerindeki lipid gözeneklerinin boyutu bu alt sınırı aşmamaktadır. Paradoks, parçacığın içine düşmesi gereken DNA'nın istatistiksel sarmalının etkin çapının 2000 nm'ye ulaşmasıdır. Bu nedenle, DNA molekülü, çözülmemiş tek bir iplik şeklinde zardan geçmelidir. İpliğin ucunun 2 nm çapında olduğu ve bu nedenle sadece gözenek içine girebildiği bilinmektedir. Bununla birlikte, bu durumda DNA zincirinin gözenek içinde serbest difüzyonu pek mümkün değildir. Ne yazık ki, bu fenomenin mekanizması tam olarak açık değildir. Özellikle, DNA molekülünün gözenekleri genişletebildiği ve böylece zardan kayabildiği varsayılmaktadır. DNA penetrasyonu, DNA molekülünün toplam negatif yükü hesaba katılarak, ek elektroforez ve elektroozmoz kuvvetleriyle kolaylaştırılabilir. DNA molekülünün uçları içlerinde sabitlenmiş olan gözeneklerin, molekülü vezikül zarının yüzeyine yakın belirli bir yerde tutan bir çapa rolü oynaması mümkündür ve transfer işleminin kendisi bir tür pinositozdur. Bu ilginç fenomenin geçirgenlik açısından incelenmesi devam ediyor,

Lipid gözenekleri içeren membran geçirgenliği çalışmasındaki ikinci yön, su moleküllerinin ve iyonlarının transmembran taşınması ile ilgilidir. Biyolojide iyi bilinen hücre zarlarının yüksek su geçirgenliği olgusu, tamamen yapay lipid çift katmanları üzerinde yeniden üretilir, bu da hidrofilik lipid gözeneklerinin bu sürece katılımını ima eder.

Ana sonuç, lipid çift tabakasının ve bir protein iskelesinden yoksun hücre zarının stabilitesinin lipid gözenekleri tarafından belirlendiğidir. Bu gözenekler, lipit çift tabakasının sıvı kristal yapısındaki kusur bölgelerinde oluşur. Lipid gözenekleri, çift katmanlı yüzeyin termal dalgalanmalarının bir sonucu olarak ortaya çıkar ve ayrıca elektriksel bozulma ve ozmotik lizis sırasında membran lipidlerinin faz geçişine eşlik eden membran stresi sırasında da üretilebilir. Bu durumlarda zarın kaderi, lipit gözeneğinin belirli bir kritik boyutu aşıp aşmamasına olasılıksal olarak bağlı olacaktır. İlk durumda, zar kırılacak, ikinci durumda yapısı korunacaktır. Membranların stabilitesi korunurken, yarıçapların tüm ara değerlerinden geçerek gözenekler iyileşir. Lipid gözeneklerinin minimum yarıçapı, normalde hücre zarlarının iyon geçirgenliğini düzenleyen seçici protein kanallarının boyutuyla karşılaştırılabilir hale gelebilir. Fitillemenin son aşamalarında, lipit gözenekleri sadece su molekülleri ve iyonlarının erişebildiği su gözeneklerine dönüşebilir.

Canlı hücreler, bir bütün olarak organizma gibi, sürekli madde ve enerji alışverişi olan açık bir sistemdir. Bu değişim sürecinde, maddelerin hücre içine ve dışına penetrasyonu gerçekleşir.

Hücrelerde elektriksel potansiyellerin oluşması ile hücre geçirgenliğinin ihlali, patolojik değişiklikler, doktorun ilacın atanmasıyla terapötik etkisi, bu maddelerin hücreye nüfuz etmesi ve fonksiyonel özellikleri üzerindeki etkisi ile ilişkilidir.

Görevler

1. Maddelerin zardan nüfuz etme mekanizmasının incelenmesi
2. Hücre içi ve hücre dışı ortam arasındaki maddelerin dağılımının belirlenmesi.

Geçirgenlik çalışma yöntemleri

1. Hacim yöntemi. Osmoz fenomenine dayanarak. İncelenen maddenin hipertonik bir çözeltisine yerleştirilmeden önce ve sonra hücre kütlesinin belirlenmesi. Madde hücreye girer ve hacmini arttırır (sudan dolayı). Santrifüj yöntemi - onu kullanarak eritrosit kütlesinin belirlenmesi. Fotometri ile maddelerin hücreye girme hızı değişir.
2. gösterge yöntemi. İntravital renklenmenin belirlenmesine kadar kaynar. Kalitatif yöntem, çünkü Bir maddenin alımı, daha önce hücreye verilen göstergenin rengindeki değişiklik ile belirlenir. Asitler ve alkaliler için kullanılır. Kolorimetri yöntemi yalnızca niteliksel değil, aynı zamanda niceliksel bir değerlendirme de verebilir. Dezavantajı, küçük konsantrasyonların zayıf bir şekilde yakalanması ve büyük konsantrasyonların hücreye zarar vermesidir.
3. Kimyasal yöntem - hücrelerdeki ve çevredeki maddelerin kalitatif ve kantitatif tayinini araştırır.
4. Geçirgenliği incelemek için izotopik yöntem. Hem hücreye giren hem de hücreden çıkan herhangi bir maddenin akışını incelemenizi sağlar. Yöntem, canlı nesneler üzerinde çalışmaya ve incelenen maddelerin düşük konsantrasyonlarını kullanmaya izin verir. Sadece yabancı maddelerin değil, aynı zamanda maddelerin - belirli bir hücrenin bileşenlerinin penetrasyonunu incelemenizi sağlar.
5. Elektriksel iletkenliği ölçme yöntemi. İyonları ölçmek için kullanılır. Düşük frekanslı akımı değiştirerek geçirgenliği yargılamanıza olanak tanır.

Maddelerin zardan pasif penetrasyonuna neden olan fiziksel faktörler.

1. Konsantrasyon (kimyasal) gradyanı
2. elektrokimyasal gradyan
3. Elektrostatik gradyan (filtreleme işlemleri için)
4. ozmotik gradyan
5. Lipid ve su gibi birbirine karışmayan iki fazın sınırındaki çözünürlük gradyanı

Maddelerin pasif hareketini sağlarlar.

Aktif geçirgenlik enerji maliyetleri ile birlikte gelir, aktarım konsantrasyon gradyanına karşı gerçekleştirilir.

Ana pasif taşıma türü, difüzyon - basit (lipid çift tabakasındaki gözeneklerden, bir protein gözenekinden veya lipit çift tabakasındaki gözeneklerden) ve (sabit veya hareketli taşıyıcı) ile kolaylaştırılacaktır. Pasif taşıma, ozmoz ve filtrasyonu içerir - bir maddenin ve bir çözücünün hareketi.

Difüzyon, maddelerin aktarılmasının ana yoludur. Difüzyon, atomların ve moleküllerin termal kaotik hareketinin bir sonucu olarak, maddelerin daha geniş bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana kendiliğinden nüfuz etme sürecidir. Kinetik enerji - mV2 / 2.

Parçacık bir yüke sahipse, bir elektrokimyasal gradyan da açılır.

Nernst-Planck denklemi

Jm = URT dC/dx - UCZF df/dx

U - parçacık hareketliliği

C - konsantrasyon

R - gaz sabiti

T sıcaklığı

Z iyonun yüküdür

F - Faraday sayısı

Dx - membran kalınlığı

dC/dx - konsantrasyon gradyanı

dph/dx - elektrokimyasal potansiyel gradyanı

Fick yasası

Jm = -D dC/dx Jm = P(C1-C2)

Ücret yoksa.

P - membran geçirgenlik katsayısı

K - dağıtım katsayısı

Difüzyon sürecindeki maddeler, zarın gözeneklerinden geçer - suda çözünür, polar bileşikler ve elektrolitler. Organik madde lipidlerde çözünme yoluyla geçer. Lipidlerdeki maddelerin çözünmesinin bağımlılığı Overton tarafından incelenmiştir. Karboksil, hidroksil ve amino grupları varsa, bunun membrandan penetrasyonu bozduğunu gösterdi. Aksine metil, etil ve fenil gruplarının varlığı maddelerin hücre içine girmesini kolaylaştırır. Polar değildirler ve bu da bu maddelerin lipidlerde çözünmesini arttırır.

Dağılım katsayısı, yağlardaki maddelerin çözünürlüğünün, bu maddelerin sudaki çözünürlüğüne oranını gösterir. Bu katsayı ne kadar yüksek olursa, molekülün boyutu ne olursa olsun maddelerin hücreye girmesi o kadar kolay olur. Maddeler aynı bölünme katsayısına sahipse, daha küçük moleküller büyük olanlardan daha kolay nüfuz eder.

Suda çözünen maddeler zarların gözeneklerinden geçer. Bir gözenekten geçmek için, bir maddenin onu engelleyen belirli güçleri yenmesi gerekir. Maddenin sulu veya solvat kabuğundan kurtulması, hücre ve yıkama çözeltisinin sınırındaki yüzey moleküler tabakasını itmesi, polar gruplarının ve membran gözeneklerinin polar gruplarının etkileşiminin üstesinden gelmesi, üzerinde oluşturulan enerji bariyerinin üstesinden gelmesi gerekir. iyonlar ve kolloidler tarafından sitoplazmanın yüzeyi.

Membran boyunca iyon geçirgenliği.

Aşağıdaki faktörlere bağlıdır.

1. Kristal Yarıçap Boyutu
2. Hidrasyon kabuğunun boyutu ve gücü
3. Yükün büyüklüğü ile belirlenen iyonun değerinden
4. Membranın sıvı kristal halinden jele ve tam tersi faz geçişlerinden. Hidratlı bir iyonun yarıçapı, kristal yarıçap ve bir veya daha fazla hidratlı kabuğun varlığı ile belirlenecektir. Anyonların su kabuğu, katyonlarınkinden %18 daha kompakttır. Anyonlar zardan daha iyi geçer. Bir gözenekten geçerken, bir iyon bir hidrasyon kabuğunu tutar, geri kalanı ise gözenek duvarları ile değiştirilir. Hidrasyon enerjisi daha az ise bu daha kolay olur.

Hücreye penetrasyon, şarjdan etkilenecektir, çünkü. vesile ile bir etkileşim vardır. Tek değerli iyonlar 2x ve 3x'ten daha iyidir. Sodyum, potasyum daha iyidir, kalsiyum, magnezyum daha iyidir, demir çok kötüdür.

membran durumu. Sıvı kristal ve jel gözenekleri. Kristal (yağ kuyruklarının genişlemesi nedeniyle yüksek bir yoğunluğu kaplar - 0.58 ve 3.9). Jel yağ kuyrukları paraleldir ve alan 0.48'e düşer, ancak kalınlık 4.7'ye çıkar. Trans konfigürasyonu - gauche-trans-gauche konfigürasyonunda gerilmiş ve saptırılmış kuyruklar.

Sıvı kristal durumunda, zarda mikro boşluklar vardır - bir bükülme halkası. bu mikro boşluklar iyonları, suyu yakalar ve zar boyunca hareket edebilirler ve zar transferi gerçekleştirir.

Difüzyon işlemi, taşıyıcıların mevcudiyeti ile kolaylaştırılabilir. Kolaylaştırılmış difüzyonun özelliği, konsantrasyon gradyanı ile aynıdır, sadece daha hızlıdır. Maksimum taşıma özelliğine sahiptir - bir maddenin geçirgenlik oranındaki artış, serbest taşıyıcılara bağlıdır, ancak tüm taşıyıcılar meşgul olduğunda oran azalır. Kolaylaştırılmış difüzyon hızındaki artış, belirli bir an. Taşıyıcıya farklı maddeler eklendiğinde, taşınan maddelerin rekabeti mümkündür.

Filtreleme işlemi, bir basınç gradyanı etkisi altında bir membrandaki bir gözenekten geçen bir çözeltinin vizyonudur.

Poiseuille denklemine uyar

dV/dt = pi R4(p1-p2) / 8lή

dV/dt=(p1-p2)/ w W=8lή/pi R4

r4 - gözenek yarıçapı

l- gözenek uzunluğu

ή - sıvı viskozitesi

V - filtrelenmiş sıvı hacmi

W - hidrolik direnç

Böbreklerin glomerüllerinin kılcal damarlarında - rulolar filtreden geçemez, plazmada kalır ve ozmotik bir basınç oluşturur. Filtrelenmiş sıvı - filtrasyonu önleyen hidrostatik basınç oluşturur.

Osmoz vücutta büyük önem taşır. Su, ozmoz yasalarına göre, daha düşük madde konsantrasyonuna sahip bir çözeltiden daha yüksek bir konsantrasyona sahip bir çözeltiye. Osmoz, su moleküllerinin difüzyonudur. Ozmotik basınç gradyanı (pi) ile fikir

Pi=iRCT i-izotonik moleküllerin ayrışma katsayısı.

Osmolalite. Osmol.

Bir çözeltinin konsantrasyonunu zararlar yerine parçacıklar cinsinden belirlerken - ozmol.

Bir ozmol, 1 gram çözünen moleküldür.

1 kg su başına 1/1000 ozmol içeren bir çözelti, 1 kg su başına 1 miliosmol (mosm) ozmolalitesine sahiptir. Hücre dışı ve hücre içi sıvının normal ozmolalitesi 1 kg başına yaklaşık 300 mosm'dir.

ozmolarite

Ozmolaliteyi belirlemek için gerekli olan bir çözeltideki suyu kilogram cinsinden ölçmenin zorluğu nedeniyle, bunun yerine ozmolarite kullanıyorum - 1 kg başına değil, 1 litre çözelti başına ozmol sayısı olarak ifade edilen konsantrasyon.

Ozmolalite ve ozmolalitedeki farklılıklar %1'den azdır

Suya membran geçirgenliği

1. ozmotik gradyan
2. hidrostatik gradyan
3. elektriksel gradyan
4. Proteinlerin onkotik basıncı. Anormal ozmoz sağlar.

Katyonların ve anyonların eşit olmayan penetrasyon hızı, bir difüzyon potansiyeli farkı yaratır. Bu potansiyel fark, suyun penetrasyonunu etkileyebilir. Anormal ozmoz pozitif veya negatif olabilir. Pozitif ozmozda, su ozmotik gradyan boyunca hareket eder, ancak ek hızlanma ve negatif anormal ozmoz ile su, ozmotik gradyana karşı, ancak elektriksel potansiyel farkının gradyanı boyunca hareket eder.

Su taşımacılığı teorileri

Van't Hoff teorisi, moleküllerinin termal hareketiyle suyun gözeneklerden nüfuz etmesidir.

Suyun buhar şeklinde nüfuz etmesi.

Membranlar, yapıları ne olursa olsun, gazlara karşı oldukça geçirgendir. Gazların yükü yoktur. Gazlar lipidlerde çözülebilir.

Asitler ve alkaliler için geçirgenlik, ayrışma derecesine bağlıdır. Alkaloitlerin geçirgenliği de. Ayrılmaz - zardan iyi geçer, tk. lipitlerde çözünürler ve ayrışmış olanlar büyük boyutlarından dolayı zarların gözeneklerinden geçemezler.

aktif taşımacılık- enerji harcaması ile ve eğime karşı ilişkilidir.

Birincil aktif ve ikincil aktif taşıma.

Birincil aktif taşıma - membran iyonlarının taşınması için pompalama mekanizmaları.

Enzim 2 konformasyonel durumda olabilir - E1/E2. E1 durumundaki alfa alt birimine üç birim katılabilir. ATP, ADP ve inorganik fosfata parçalanır. Fosfat grubu, 376 konumunda asparajine aktarılır. Fosforilasyon sırasında protein döner ve içeriden üç iyon dışarıdadır. Sıradan sonra alfa alt birimi potasyum için bir afinite kazanır. Ve 2 potasyum iyonu yakalar. Daha fazla fosforilasyon ve E2'ye yeni bir konformasyonel değişiklik geçişi ve potasyum 2 içeriye geri döner.

Bu taşıma, hücre içi ve hücre dışı sıvılarda sodyum ve potasyumun normal dağılımını korur. Ayrıca + şarj dış yüzey membranlar. 3 sodyum iyonunun uzaklaştırılması ile hücreden su uzaklaştırılır, yani. hücrenin su dengesi korunur.

Hücre için gerekli olan organik bileşikleri taşımak için ikincil aktif taşıma kullanılır ve bu ikincil olarak aktif taşıma, taşıyıcılar = 2 sodyum + glikoz (örneğin) yardımıyla gerçekleştirilir. Hücrede sodyum gradyanı boyunca hücreye doğru hareket eder. Burada enerji tüketilmez, ancak hücreden gelen glikoz kana girmelidir - basit difüzyonla ve sodyum hücreden sodyum-potasyum ATPaz ile uzaklaştırılır. Bu, konsantrasyon gradyanını korumak için gereklidir.

Aktif madde taşıma süreçleri ayrıca endositoz - fagosito - yoğun parçacıkların transferi ve sıvılar aktarılırsa pinositoz ile de ilişkilidir. Bu süreç spesifik olabilir veya olmayabilir. Spesifik - zarın kendisi özel zar reseptör proteinlerinin yardımıyla seçerse. Membran, bir maddeyi, bir proteini içeren birincil endozomu oluşturan, kapanan ve bir keseciğe dönüşen bir kat oluşturur. Protein (klatrin) birincil endozomdan çıkarılır ve birincil endozom ikincil endozoma geçer ve lizozomla birleşir.

Zardan geçemeyen hormonlar reseptörlerle etkileşir. Yağda çözünen hormonların diğer kısmı ise hücreye girer ve sitozolik reseptörlerle etkileşime girer.

A. Terminoloji.Şu anda, farklı yazarlar "geçirgenlik" ve "iletkenlik" terimlerini farklı şekilde yorumlamaktadır. Hücre zarının geçirgenliği altında, su ve partikülleri - yüklü (iyonlar) ve difüzyon ve filtrasyon yasalarına göre yüksüz geçirme kabiliyetini kastediyoruz. Hücre zarının geçirgenliği aşağıdaki faktörler tarafından belirlenir: 1) zarda çeşitli iyon kanallarının varlığı - kontrollü (bir kapı mekanizması ile) ve kontrolsüz (sızıntı kanalları); 2) kanal boyutları ve parçacık boyutları; 3) zardaki partiküllerin çözünürlüğü (hücre zarı, içinde çözünen lipitlere karşı geçirgendir ve peptidlere karşı geçirimsizdir).

"İletkenlik" terimi yalnızca yüklü parçacıklarla ilgili olarak kullanılmalıdır. Bu nedenle iletkenlik ile, yüklü parçacıkların (iyonların) elektrokimyasal gradyana (elektriksel ve konsantrasyon gradyanlarının bir kombinasyonu) göre hücre zarından geçme kabiliyetini kastediyoruz.

Bilindiği gibi iyonlar, yüksüz parçacıklar gibi bir zardan yüksek konsantrasyonlu bölgeden düşük konsantrasyonlu bölgeye geçerler. Büyük bir konsantrasyon gradyanı ve ilgili çözeltileri ayıran zarın iyi geçirgenliği ile iyon iletkenliği yüksek olabilir ve tek yönlü iyon akımı gözlenir. Membranın her iki tarafındaki iyon konsantrasyonu eşit olduğunda, iyon iletkenliği azalacaktır, geçirgenlik aynı kalsa da, tek yönlü iyon akımı duracaktır - yüksek. Ayrıca sabit bir zar geçirgenliğinde iyonun iletkenliği de iyonun yüküne bağlıdır; aynı adlı suçlamalar iter, zıt yükler çeker, yani Bir iyonun iletkenliğinde önemli bir rol, elektrik yükü ile oynanır. İyi bir membran geçirgenliği ile, bir itici güç (konsantrasyon ve/veya elektriksel gradyanlar) yokluğunda iyonların membrandan iletkenliğinin düşük veya sıfır olduğu bir durum mümkündür.

Bu nedenle, bir iyonun iletkenliği, elektrokimyasal gradyanına ve zarın geçirgenliğine bağlıdır; ne kadar büyük olursa, iyonun zardan iletkenliği o kadar iyi olur. Konsantrasyon ve elektriksel gradyanlara göre iyonların hücre içine ve dışına hareketi istirahat halindeki hücreöncelikle aracılığıyla gerçekleştirilen yönetilmeyen(kapı mekanizması olmadan) kanallar (kaçak kanallar). Kontrolsüz kanallar her zaman açıktır, hücre zarı üzerindeki elektriksel etki ve uyarılması sırasında pratik olarak kapasitelerini değiştirmezler. Yönetilmeyen kanallar şu şekilde ayrılır: iyon seçici kanallar (örneğin, potasyum yavaş kontrolsüz kanallar) ve iyon seçici olmayan kanallar. İkincisi çeşitli iyonları geçer; K+, Ka+, C1".

B. PP oluşumunda hücre zarı geçirgenliği ve çeşitli iyonların rolü(Şek. Z.2.).

hücre içi hem mutlak olarak (hücre hiyaloplazması katyonlardan daha fazla anyon içerir) hem de hücre zarının dış yüzeyine göre negatiftir.

Potasyum, PP oluşumundan sorumlu ana iyondur. Bu, dev kalamar aksonunun iç içeriğinin tuzlu çözeltilerle perfüzyonu ile yapılan deneyin sonuçlarıyla kanıtlanmıştır. Perfüzyon çözeltisindeki K + iyonlarının konsantrasyonunda bir azalma ile PP azalır, konsantrasyonlarındaki artışla PP artar. Hücrenin dinlenme durumunda hücreden çıkan ve hücreye giren K+ iyonlarının sayısı arasında dinamik bir denge kurulur. Elektriksel ve konsantrasyon gradyanları birbirini etkisiz hale getirir: konsantrasyon gradyanına göre K+ hücreyi terk etme eğilimindedir, hücre içindeki negatif yük ve hücre zarının dış yüzeyinin pozitif yükü bunu engeller. Konsantrasyon ve elektriksel gradyanlar dengelendiğinde, hücreden çıkan K+ iyonlarının sayısı, hücreye giren K+ iyonlarının sayısı ile karşılaştırılır. Bu durumda sözde denge potansiyeli.

Bir iyon için denge potansiyeli Nernst formülü kullanılarak hesaplanabilir. Nernst formülünde pozitif yüklü iyonun hücre dışındaki konsantrasyonu payda, hücre içindeki iyon konsantrasyonu paydada yazılır. Negatif yüklü iyonlar için düzenleme tam tersidir.

Na + ve Cl -'nin PP oluşumuna katkısı. Dinlenme halindeki hücre zarının N3+ iyonu için geçirgenliği çok düşüktür, K+ iyonundan çok daha düşüktür, ancak bu nedenle mevcuttur, bu nedenle konsantrasyon ve elektriksel gradyanlara göre Ka* iyonları çabalar ve geçer. az miktarda hücre. Bu, hücre zarının dış yüzeyindeki toplam pozitif yüklü iyon sayısı biraz da olsa azaldığı ve hücre içindeki negatif iyonların bir kısmı hücreye giren pozitif yüklü Na + iyonları tarafından nötralize edildiğinden PP'de bir azalmaya yol açar. . iyon girişi Na+ içeri hücreler PP'yi azaltır. SG'nin PP değeri üzerindeki etkisi tam tersidir ve hücre zarının SG iyonları için geçirgenliğine bağlıdır. Gerçek şu ki, SG iyonu, konsantrasyon gradyanına göre hücreye yönelir ve geçer. Elektriksel gradyan, SG'nin yükü gibi hücre içindeki yük de negatif olduğu için SG iyonunun hücreye girişini engeller. SG iyonunun hücreye girişini destekleyen konsantrasyon gradyanının kuvvetleri ile SG iyonunun hücreye girişini engelleyen elektrik gradyanı arasında bir denge oluşur. Bu nedenle, SG iyonlarının hücre içi konsantrasyonu, hücre dışı olandan çok daha azdır. SG iyonu hücreye girdiğinde, hücre dışındaki negatif yüklerin sayısı bir miktar azalırken hücre içinde artar: SG iyonu, hücrenin içinde bulunan büyük, protein bazlı anyonlara eklenir. Bu anyonlar, büyüklükleri nedeniyle hücre zarının kanallarından hücrenin dışına - interstisyuma geçemezler. Böylece, CI - hücrenin içine nüfuz eden iyon, PP'yi arttırır. Kısmen, hücre dışında olduğu gibi, iyonlar No + ve C1" hücre içinde birbirini nötralize eder. Sonuç olarak Na+ ve C1~ iyonlarının hücreye ortak girişi PP değerini önemli ölçüde etkilemez.

C. Hücre zarının kendisinin yüzey yükleri ve Ca2+ iyonları PP oluşumunda belirli bir rol oynar. Dış ve iç hücre zarı yüzeyleri kendi elektrik yüklerini taşır, ağırlıklı olarak olumsuz. Bunlar hücre zarının polar molekülleridir: glikolipidler, fosfolipitler, glikoproteinler. Sabit dış negatif yükler, zarın dış yüzeyinin pozitif yüklerini nötralize ederek RI'yi azaltır. Hücre zarının sabit iç negatif yükleri, aksine, hücre içindeki anyonlarla bir araya gelerek PP'yi arttırır.

Ca 2+ iyonlarının rolü PP oluşumunda, hücre zarının harici negatif sabit yükleriyle etkileşime girmeleri ve onları nötralize etmeleri, bu da PP'nin artmasına ve stabilizasyonuna yol açması gerçeğinde yatmaktadır.

Böylece, PP- hücre içindeki ve dışındaki iyonların tüm yüklerinin cebirsel toplamıdır. cebirsel zarın kendisinin negatif dış ve iç yüzey yüklerinin toplamı.

Ölçümler sırasında hücreyi çevreleyen ortamın potansiyelinin sıfır olduğu varsayılır. Dış ortamın sıfır potansiyeline göre, nöronun iç ortamının potansiyeli, belirtildiği gibi, yaklaşık -60-80 mV'dir. Hücre hasarı, hücre zarlarının geçirgenliğinde bir artışa yol açar, bunun sonucunda K + ve N3 + iyonları için geçirgenlik farkı azalır. Aynı zamanda, PP azalır. Doku iskemisi sırasında da benzer değişiklikler meydana gelir. Ağır hasarlı hücrelerde, hücrenin içindeki ve dışındaki konsantrasyonun yalnızca hücrenin dinlenme durumunda hücre zarının seçici geçirgenliği ile belirleneceği durumlarda, PP Donann dengesi seviyesine düşebilir ve bu da hücrenin dinlenme durumunda bozulmasına neden olabilir. nöronların elektriksel aktivitesi. Bununla birlikte, normal olarak bile iyonlar elektrokimyasal gradyana göre hareket eder, ancak PP bozulmaz.

GİRİİŞ

Membran taşıma - maddelerin hücre zarından hücre içine veya dışına taşınması, çeşitli mekanizmalar kullanılarak gerçekleştirilen - basit difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon ve aktif taşıma.

Biyolojik zarın en önemli özelliği, çeşitli maddeleri hücre içine ve dışına geçirebilme yeteneğidir. Bu, hücrenin sabit bir bileşiminin kendi kendini düzenlemesi ve korunması için büyük önem taşır. Hücre zarının bu işlevi, seçici geçirgenlik, yani. bazı maddeleri geçirme ve diğerlerini geçmeme yeteneği. Lipid çift tabakasından geçmenin en kolay yolu, küçük molekül ağırlıklı (oksijen, nitrojen, benzen) polar olmayan moleküllerdir. Karbon dioksit, nitrik oksit, su ve üre gibi küçük polar moleküller, lipid çift tabakasından hızla nüfuz eder. Etanol ve gliserol, ayrıca steroidler ve tiroid hormonları, lipid çift tabakasından gözle görülür bir hızla geçer. Daha büyük polar moleküller (glikoz, amino asitler) ve iyonlar için, lipid çift tabakası, iç kısmı hidrofobik olduğu için pratik olarak geçirimsizdir. Bu nedenle, su için geçirgenlik katsayısı (cm/s) yaklaşık 10-2, gliserol için - 10-5, glikoz için - 10-7 ve tek değerli iyonlar için - 10-10'dan azdır.

Büyük polar moleküllerin ve iyonların taşınması, kanal proteinleri veya taşıyıcı proteinler nedeniyle gerçekleşir. Bu nedenle, hücre zarlarında sodyum, potasyum ve klor iyonları için kanallar vardır, birçok hücrenin zarında aquaporinlerin su kanalları ve ayrıca glikoz için taşıyıcı proteinler, çeşitli amino asit grupları ve birçok iyon vardır. Aktif ve pasif taşıma.

Zarlar hücrenin yapısını oluşturur ve işlevlerini yerine getirir. Hücre ve hücre içi zarların işlevlerinin ihlali, hücrelerde geri dönüşü olmayan hasarın ve bunun sonucunda hücre gelişiminin altında yatan nedendir. ciddi hastalıklar kardiyovasküler, sinir, endokrin sistemler.

1. Hücre zarının yapısı hakkında temel bilgiler.

Hücre zarları arasında plazmolemma, karyolemma, mitokondriyal zarlar, EPS, Golgi aygıtı, lizozomlar, peroksizomlar bulunur. Tüm hücre zarlarının ortak bir özelliği, ince (6-10 nm) lipoprotein yapısındaki katmanlar (proteinlerle birlikte lipidler) olmalarıdır. Ana kimyasal bileşenler hücre zarları lipidler (%40) ve proteinlerdir (%60); ayrıca birçok zarda karbonhidrat (%5-10) bulunmuştur.

Plazma zarı her hücreyi çevreler, boyutunu belirler ve hücrenin içeriği ile dış ortam arasındaki farkları korur. Membran, oldukça seçici bir filtre görevi görür ve maddelerin aktif taşınmasından, yani hücreye girişten sorumludur. besinler ve zararlı atık ürünlerin uzaklaştırılması. Son olarak, zar, hücrenin dış değişikliklere yanıt vermesine izin vererek, dış sinyallerin algılanmasından sorumludur. Tüm biyolojik zarlar, kovalent olmayan etkileşimlerle bir arada tutulan lipit ve protein moleküllerinin topluluklarıdır.

Herhangi bir moleküler zarın temeli, bir çift katman oluşturan lipid moleküllerinden oluşur. Lipidler, suda düşük çözünürlüğe (hidrofobiklik) ve organik çözücüler ve yağlarda iyi çözünürlüğe (lipofilisite) sahip büyük bir organik madde grubunu içerir. Farklı zarlardaki lipidlerin bileşimi aynı değildir. Örneğin, plazma zarı, endoplazmik retikulum ve mitokondri zarlarının aksine, kolesterol ile zenginleştirilmiştir. Hücre zarlarında bulunan lipidlerin karakteristik temsilcileri, fosfolipidler (gliserofosfatidler), sfingomyelinler ve steroid lipidlerden kolesteroldür.

Lipidlerin bir özelliği, moleküllerinin işlevsel olarak farklı iki parçaya bölünmesidir: yağ asitlerinden oluşan hidrofobik polar olmayan, yük taşımayan ("kuyruklar") ve hidrofilik, yüklü polar "başlar". Bu, lipidlerin kendiliğinden 5-7 nm kalınlığında iki katmanlı (bilipid) membran yapıları oluşturma yeteneğini belirler.

Bunu doğrulayan ilk deneyler 1925'te yapıldı.

İki tabakalı oluşum, lipit moleküllerinin özel bir özelliğidir ve hücre dışında bile gerçekleştirilir. İki katmanın en önemli özellikleri: kendi kendine montaj yeteneği - akışkanlık - asimetri.

2. Geçirgenlik hakkında genel fikirler.

Kimyasalları iletme yeteneğini yansıtan zarların, damar duvarlarının ve epitel hücrelerinin özellikleri; aktif (maddelerin aktif taşınması) ve pasif P. (fagositoz) arasında ayrım yapın ve pinositoz ); pasif ve (bazı durumlarda) aktif P. (büyük moleküller) membran gözenekleri tarafından sağlanır; Düşük moleküler ağırlıklı maddeler (örneğin iyonlar) için P., taşıyıcı moleküllerin katılımıyla spesifik membran yapıları tarafından sağlanır.

3. Membran boyunca moleküllerin transferi.

Lipid tabakasının iç kısmı hidrofobik olduğundan, çoğu polar moleküle neredeyse aşılmaz bir bariyer sağlar. Bu bariyerin varlığı sayesinde hücrelerin içeriğinin sızması engellenir, ancak bu nedenle hücre, suda çözünen maddelerin zardan taşınması için özel mekanizmalar oluşturmaya zorlanmıştır. Küçük suda çözünür moleküllerin transferi, özel taşıma proteinleri kullanılarak gerçekleştirilir. Bunlar, her biri belirli moleküllerin veya ilgili molekül gruplarının taşınmasından sorumlu olan özel transmembran proteinlerdir.

Hücrelerde, makromoleküllerin (proteinler) ve hatta büyük parçacıkların zardan geçişi için mekanizmalar da vardır. Makromoleküllerin hücre tarafından emilme sürecine endositoz denir. Genel olarak, oluşum mekanizması şu şekildedir: plazma zarının lokal alanları istila eder ve kapanır, bir endositik vezikül oluşturur, daha sonra emilen parçacık genellikle lizozomlara girer ve bozulmaya uğrar.

3.1 Difüzyon (Latin difüzyon - dağıtım, yayılma, saçılma) - madde veya enerjiyi yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyonlu bir alana (konsantrasyon gradyanına karşı) aktarma işlemi. Difüzyonun en ünlü örneği, gazların veya sıvıların karıştırılmasıdır (mürekkebi suya düşürürseniz, sıvı bir süre sonra homojen bir şekilde renklenir). Başka bir örnek bir katı ile ilgilidir: çubuğun bir ucu ısıtılırsa veya elektrikle yüklenirse, ısı (veya sırasıyla elektrik akımı) sıcak (yüklü) kısımdan soğuk (yüksüz) kısma yayılır. Metal çubuk durumunda, termal difüzyon hızla gelişir ve akım neredeyse anında akar. Çubuk sentetik malzemeden yapılmışsa, termal difüzyon yavaştır ve elektrik yüklü parçacıkların difüzyonu çok yavaştır. Moleküllerin difüzyonu genel olarak daha da yavaş ilerler. Örneğin, bir bardak suyun dibine bir parça şeker indirilirse ve su karıştırılmazsa, çözeltinin homojen hale gelmesi birkaç hafta alacaktır. Bir katının diğerine difüzyonu daha da yavaştır. Örneğin, bakır altınla kaplanırsa, altın bakırın içine yayılacaktır, ancak normal koşullar altında (oda sıcaklığı ve atmosfer basıncı), altın içeren tabaka ancak birkaç bin yıl sonra birkaç mikrometre kalınlığa ulaşacaktır.

Tüm difüzyon türleri aynı yasalara uyar. Difüzyon hızı, numunenin kesit alanı ile konsantrasyon, sıcaklık veya yüklerdeki farkla orantılıdır (bu parametrelerin nispeten küçük değerleri olması durumunda). Böylece ısı, çapı iki santimetre olan bir çubuktan, bir santimetre çapındaki bir çubuktan dört kat daha hızlı hareket edecektir. Santimetre başına sıcaklık farkı 5°C yerine 10°C olursa bu ısı daha hızlı yayılır. Difüzyon hızı ayrıca belirli bir malzemeyi karakterize eden parametre ile orantılıdır. Termal difüzyon durumunda, bu parametreye, elektrik yüklerinin akışı durumunda - elektriksel iletkenlik durumunda termal iletkenlik denir. Belirli bir zamanda yayılan bir maddenin miktarı ve yayılan maddenin kat ettiği mesafe, yayılma süresinin karekökü ile orantılıdır.

Difüzyon moleküler düzeyde bir süreçtir ve tek tek moleküllerin hareketinin rastgele doğası tarafından belirlenir. Bu nedenle difüzyon hızı, moleküllerin ortalama hızı ile orantılıdır. Gazlar söz konusu olduğunda, küçük moleküllerin ortalama hızı daha büyüktür, yani molekülün kütlesinin karekökü ile ters orantılıdır ve artan sıcaklıkla artar. Katılarda difüzyon süreçleri yüksek sıcaklıklar genellikle pratik uygulamalar bulur. Örneğin, belirli tipteki katot ışınlı tüpler (CRT'ler), 2000°C'de metalik tungsten yoluyla yayılan metalik toryum kullanır.

3.2 Fick denklemi

Çoğu pratik durumda, kimyasal potansiyel yerine C konsantrasyonu kullanılır.Yüksek konsantrasyonlarda µ'nin C ile doğrudan değiştirilmesi yanlış olur, çünkü kimyasal potansiyel bir logaritmik yasaya göre konsantrasyonla ilişkilidir. Bu gibi durumları dikkate almazsak, yukarıdaki formül aşağıdaki ile değiştirilebilir.