Budowa, skład i asymetria błon komórkowych

Cechy błon :

- płynność – błona zachowuje się jak płyn, wynika to z faktu, że lipidy tworzące błonę nieustannie poruszają się i zamieniają miejscami w obrębie jednej warstwy

- selektywność – wybiórcza przepuszczalność

Funkcje błon: oddzielenie komórki od środowiska pozakomórkowego i zapewnienie z nim kontaktu

Asymetria błon:

Asymetryczne rozmieszczenie składników białkowych i lipidowych, oznacza to, że każda warstwa ma nieco inny skład i właściwości, np. glikolipidy na warstwie zewnętrznej tworzą ochronny glikokaliks

Skład błon:

- podstawa struktury – dwuwarstwa lipidowa

- główne składniki: fosfolipidy, glikolipidy (związki ampifatyczny), cholesterol , karotenoidy

- związek ampifatyczny – jego cząsteczki posiadają rejon hydrofobowy i hydrofilowy

Dyfuzja

Dyfuzja – przenoszenie substancji przez błonę przy udziale zlokalizowanych w błonie przekaźników – centrum permeantowe, cząsteczka przekaźnikowa może mieć kontakt z cytoplazmatyczną powierzchnią błony bądź też uwalniać substancję przenikającą (permeant) na tej powierzchni,

Dyfuzja proces samorzutnego przemieszczania się cząstek z przestrzeni o stężeniu wyższym do przestrzeni o stężeniu niższym.

Równowaga Donnana – stan, w którym sumy potencjałów elektrochemicznych obu dyfundujących przez błonę rodzajów jonów będą jednakowe w obu roztworach

Potencjał elektrochemiczny

Jeżeli energia hydratacji powierzchni metalu ładuje się dodatnio wskutek wydzielania kationów, (metal zanurzony w roztworze – półogniwo, ) na granicy zetknięcia metal-roztwór pojawia się podwójna warstwa elektryczna – ona warunkuje różnicę potencjałów między metalem a roztworem. Potencjał chemiczny jest to wielkość intensywna, ma określoną wielkość w każdym miejscu fazy, nie zależy od jej masy, a jedynie od jej stanu wewnętrznego. Potencjał chemiczny rządzi kierunkiem przemieszczania się substancji chemicznych

Wzór Nernsta :

E =E^° + $\frac{\text{RT}}{\text{nF}}$ln c

n – liczba elektronów, c – stężenie, E⁰ – potencjał normalny Elektrody, T – temp. Bezwzględna 298 K

potencjał błonowy Donnana – obecność po jednej stronie błony jonu niedyfundującego przez nią powoduje asymetrię w rozmieszczeniu jonów – anionów, kationów, co jest przyczyną pojawienia się różnicy potencjałów pomiędzy roztworami ( wzór Hendersona):

ΔV_m =$\frac{\text{RT}}{\text{zF}}$ ln$\frac{c2}{c1}$

F – stała Faradaya

Warunki równowagi Donnana :

- roztwory po obu stronach musza być elektrycznie obojętne;

- potencjał elektrochemiczny elektrolitu przenikającego przez błonę musi w obu przedziałach być taki sam:

μ_NaCl = μ^ST_Nacl + RT ln a_Nacl

_μ^ST – potencjał standardowy elektrochemiczny

a – współczynnik aktywności

Równowaga Donnana :

• Iloczyn stężeń jonów dyfundujących znajdujących się po jednej strony równy jest iloczynowi substancji dyfundujących znajdujących się po drugiej stronie błony

• W obu układach suma kationów musi być równa sumie anionów

Dyfuzja – cechy:

Szybkość dyfuzji gazów rośnie wraz ze wzrostem:

• temperatury,

• powierzchni wymiany,

• gradientu stężeń pomiędzy gazem nad cieczą i w cieczy

• Szybkość dyfuzji gazów maleje wraz ze wzrostem:

  • wymiaru cząsteczek, które są proporcjonalne do masy gazu,

  • lepkości cieczy,

  • długości drogi dyfuzyjnej