Fiziologija DIFUZIJA

8/4/2019 Fiziologija DIFUZIJA

http://slidepdf.com/reader/full/fiziologija-difuzija 1/46

Medicinska fiziologija

Zakoni difuzije u

transportnim procesima utelu čoveka

(prvi deo)doc. dr. Zorica Nestorović

katedra za Biofiziku



Difuzija

• pasivan proces uslovljen gradijentima

koncentracije, pritiska,elektriĉnog potencijala.

Zbog postojanja gradijenata termalno kretanje

ima favorizovan pravac.

• sistem teži stanju termodinamiĉke ravnoteže ilistacionarnom stanju

• za održavanje stacionarnog stanja potrebni su iaktivni mehanizmi transporta



Najpoznatiji primeri difuzije

Difuzija gasova

• kroz respiracionumembranu

• izmeĊu tkivnih

kapilara i ćelija



Termalno kretanje

• Atomi i molekuli materije na svimtemperaturama nalaze se u neprekidnomkretanju.

• Kod ĉvtstih tela ovo kretanje je ograniĉenona vibraciju i rotaciju oko ravnotežnih položaja.

• Kod gasova i teĉnosti ĉestice su uneprekidnom haotiĉnom kretanju.

• Kretanje ĉestica je intenzivnije ako jetemperatura sistema viša.



Ĉestice rastvora su uvek u neprekidnom haotiĉnomkretanju. U homogenom rastvoru nema

favorizovanog pravca za kretanje ĉestica, odnosno uma kojoj makroskopskoj jedinici zapremine brojĉestica je konstantan.

termalnokretanje



Ako u rastvoru postoji na primer razlikakoncentracija u odreĊenim oblastima,

haotiĉno kretanje molekula izaziva netokretanje ĉestica iz oblasti veće u oblastmanje koncentracije. Ovakvo neto

kretanje zovemo difuzija.

Difuzija





Difuzija

je proces spontanog prenosa supstance

uslovljen haotiĉnim kretanjem mikroĉestica

koje ĉine sistem

Do difuzije dolazi ako postoji gradijent pritiska,

temperature, koncentracije, elektriĉnogpotencijala, ... u sistemu ili izmeĊu delova sistema



Ako je uzrok difuzije gradijent

koncentracije, važi Fikov zakon difuzije

x

cS D

t

n

- broj molova koji za jedinicu vremena

difunduje kroz površinu S – brzina difuzije- gradijent koncentracije

D - koeficijent difuzije.

x

c

t

n

c1 c2 S

Δx



Zavisnost brzine difuzije od površine

• površina svih kapilara – 500 – 700 m2

• površina respiracione membrane – 70 m2

• površina tankog creva (nabori, resice,mikroresice) – 250 m2

St

n



Koeficijent difuzije D zavisi od:

• osobina ĉestica koje difunduju primer: na konstantnoj temperaturi male ĉestice

difunduju brže nego velike

• osobina sredine kroz koju ĉestice difunduju

primeri:

rastvorljivosti supstance koja difunduje u rastvaraĉu (ili

supstanci od koje je graĊena membrana) broja, veliĉine, elektriĉnog potencijala i hemijskihspecifiĉnosti otvora na membrani kroz koje molekulimogu da se kreću

M

vv M E T k

1

2

1 2



Zavisnost brzine difuzije od

difuzionog puta

• Δc – razlika koncentracija

• d – put za difuzijuc

d

S D

t

n

d



mali molekuli u rastvoru D =10-5 cm2 /s- rastojanje ćelije 50 μm – 0,6 s

- 1m – 8 godina

(brzina 0,5 mm/s)

male ĉestice kroz gasove – veći koeficijent

difuzije – za kraće vreme prelazemakroskopska rastojanja



Tipiĉan difuzioni put

• debljina respiracione membrane – 0,6 μm

• rastojanje ćelija – kapilar – reda μm• dimenzije ćelija – reda 10 μm



Osobine difuzije supstance kroz

teĉnosti

• male ĉestice na • kratka rastojanja

• uz postojanje razlike koncentracija, pritisaka ili

elektriĉnog potencijala (kod difuzije jona) duždifuzionog puta

Difuzijom se prenose:



• liposolubilne supstance - difuzija kroz

membrane je brza, a kroz teĉnosti je spora

• hidrosolubilne supstance – difuzija kroz

teĉnosti je brza, a kroz membrane spora i

specifiĉna

Membrane su graĊene od lipida



Specifiĉnosti difuzije

1.1 hidrosolubilnih supstancija kroz membranu

ćelije

1.2 vode - osmoza

1.3 hidrosolubilnih supstancija kroz kapilarnu

membranu

1.4 gasova (liposolubilnih supstancija)2. jona



1.1 Difuzijahidrosolubilnih supstancija

kroz membranu ćelije



Difuzija kroz membranu

• cu - koncentracija na unutrašnjoj strani

membrane,

• cs - koncentracija na spoljašnjoj stranimembrane

• d - debljina membrane

• P – koeficijent permabilnosti membrane za

odreĊenu supstanciju

)()(susuccSPccS

d D

t n



Razlike u sastavu ECT I ICT

• intracelularno – velika koncentracija K+,

fosfata i proteina

• ekstracelularno – velika koncentracija

Na+ i Cl-



Ćelijska membrana



difuzija kroz membranu ćelije

• Voda lako i brzo difunduje kroz proteinskekanale. (Na membrani eritrocita se u sekundi

razmeni voda 100 puta veće zapremine od

zapremine samog eritrocita )• Mali hidrosolubilni molekuli difunduju na isti

naĉin kao i voda, ako su dovoljno mali. Ako su

veći brzina difuzije brzo opada. Molekul urejeima dijametar 0,36 nm, samo 20 % veći odvode (0,3 nm), a difunduje oko 1000 puta

sporije od vode.





Primeri specifiĉnih kanala

Natrijumski kanal

• Dimenzije kanala su0,3 x 0,5 nm

• Unutrašnja površinakanala je negativnonaelektrisana.

• Negativno

naelektrisanje ukanalu dehidratišenatrijumske jone iuvlaĉi ih u kanal.



Kalijumski kanal

Dimenzije kanala su 0,3 x 0,3 nm.

Unutrašnjost kanala nije naelektrisana.Hidratisani oblik kalijumskog jona je manji od

hidratisanog oblika natrijumskog jona. Hidratisani

kalijumski jon prolazi kroz kanal.



Potencijal zavisni kanali

unutra

spolja



Hemijski zavisni kanali

Primer - acetilholinski kanal



Nosaĉem posredovana difuzija

• Neki veći molekuli (glikoza, aminokiseline) ne

prolaze kroz membranu slobodnom difuzijom,

već imaju specifiĉne nosaĉe.



Nosaĉem posredovana difuzija

• Brzina olakšane difuzije je ograniĉena brojem

molekula nosaĉa i brzinom njihovekonformacione promene



Selektivna propustljivost membrane

• je osobina membrane koja je posledica postojanja specifiĉnih kanala

• posledice semipermeabilnosti membrane

- osmoza- uspostavljanje razlike potencijala na stranama

membrane

Razlika potencijala je izuzetno važna jer pomaže održavanju stacionarnog stanja iomogućava kontrolu odreĊenih procesa



Aktivni transport





Osmoza je difuzija vode na selektivno

propustljivoj membrani



OsmozaPrimer 1 Primer 2



Primer 3

Osmoza



Osmotski pritisak



Osmolarnost• Brzina difuzije vode zavisi od razlike koncentracija vode

• Koncentracija vode zavisi od broja ĉestica rastvorenesupstance

Za broj ĉestica rastvorene supstance uvodi se jedinica osmol.

• Za molekul koji ne disosuje 1 osmol = 1 mol.

• Za molekul koji disosuje na n jona 1 osmol = n · 1mol

Rastvor koji ima 1 osmol rastvorene supstance

po litru rastvora ima osmolarnost od 1 Osm /l.



Osmolarnost rastvora

• Izoosmotski

• Hiperosmotski

• Hipoosmotski



Osmotski pritisak može da se odredi iz

• c - koncentracija nedifuzibilne rastvorenesupstance (izražena u osm/l),

• R - konstanta (Ridbergova),

• T - temperatura.

T RC

π (mmHg) = 19,3 ∙ c (mOsm)

T RC i



Toniĉnost rastvora

• izotiniĉan

• hipertoniĉan

• hipotoniĉan

• Osmoza vode je iz rastvora manjeg urastvor većeg osmotskog pritiska



Pravilno tumaĉenje veliĉine c

1. c je osmolarnost, a ne molarnost

2. c je osmolarnost osmotski aktivnihĉestica



Uticaj disocijacije na osmolarnost



Sastav odeljaka

telesnih teĉnosti

• Za sve odeljke važe principi elektroneutralnosti iekviosmolarnosti (oko 300 mOsm / l)

• U ekstracelularnoj teĉnosti krvna plazma u odnosu naintersticijum ima nešto više proteina, a manje Na+ iK+



Osmotski pritisak

zavisi od

• osmolarnosti rastvora

• propustljivosti membrane za rastvorenusupstancu

Osmotski pritisak intersticijuma je razliĉit nakapilarnoj membrani i membrani ćelije





Izotoniĉni rastvor - 0,9 % rastvor NaCl ili 5 % rastvor glikoze.Izoomotski rastvor koji nije izotoniĉan - 1,8 % rastvor ureje

Documents

Fiziologija DIFUZIJA