0000023 (16)

Prawidłową interpretację współczynnika odbicia daje termodynamika nierównowagowa. W stanie stacjonarnym, kiedy Jy = 0, z równania 5.14 wynika, że

_ Ap _ _ Lyp

Art    Ly

czyli współczynnik odbicia a wyraża się ujemnym stosunkiem współczynników ultraflltracji L_VD i filtracji Ly. Dla błony doskonale półprzcpuszczalnej jest oczywiście a = 1, bo Ap = Art, więc Lyp = Ly, co odpowiada stanowi równowagi, który jest dla komórki niedopuszczalny. Drugi przypadek skrajny to n = 0. czyli Ap — 0, czyli L_VD = 0. Nie ma sprzężenia przepływów, błona jest jednakowo przepuszczalna dla rozpuszczalnika, jak i dla substancji rozpuszczonej. Wyrównanie ewentualnych różnic stężeń zachodzi za pośrednictwem prostej dyfuzji. Interpretacja zależności 5.17 staje się bardziej poglądowa, skoro się zwróci uwagę na zależność

v_r—v_s

<7 = -

Vr

wynikającą z definicji przepływów Jy i Jo oraz analizy równań 5.17 i 5.15. Dla błony półprzcpuszczalnej jest v_s = 0, czyli o = 1, natomiast dla v_r = v_s jest a = 0.

Dla błon biologicznych jest jednak 0 < c < 1. Ciśnienie, z jakim błona działa na wnętrze komórki, nie jest zrównoważone ciśnieniem osmotycznym. Transport przez błonę jest transportem dynamicznym. W związku z przenikaniem substancji przez błonę jest ona mniej napięta niż w przypadku błony półprzcpuszczalnej, a co za tym idzie zmniejsza się Ap w stosunku do Atc. Komórki żywe nie znajdują się w stanie równowagi termodynamicznej, lecz w stanie stacjonarnym. Utrzymywanie tego stanu wymaga podtrzymywania bodźców np. w postaci różnicy stężeń. Wtedy obok transportów biernych w kierunku zgodnym z działaniem bodźców, bodźców tworzących entropię, będą istnieć transporty wymuszone, zmniejszające entropię. Entropia układu nie zmienia się. Jest to możliwe tylko w układzie otwartym, wymieniającym z otoczeniem substancję i energię. Transporty, które kosztem doprowadzonej energii odbywają się w kierunku przeciwstawiającym się bodźcom (np. elektrochemicznym), a utrzymujące stan stacjonarny, nazywają się transportem aktywnym. Transporty tego rodzaju odgrywają pierwszorzędną rolę w procesach biologicznych.

\

5.4.2. Potencjał dyfuzyjny

Na granicy zetknięcia roztworów elektrolit ów o różnych stężeniach tworzy się różnica potencjałów AK = 9j — <p₂, zwana potencjałem dyfuzyjnym. Jest on wynikiem różnych szybkości dyfundujących jonów dodatnich i ujemnych. Rozpatrzmy zjawisko tworzenia się potencjahi dyfuzyjnego na przykładzie roztworu AgNO_;i. Bodziec w postaci różnicy potencjałów chemicznych (różnicy stężeń) uruchamia przepływ dyfuzyjny jonów. Jony NOg poruszają się z większą szybkością niż jony Ag+; wyprzedzając te ostatnie, przenoszą nabój ujemny i na granicy elektrolitów tworzy się podwójna warstwa nabojów przeciwnego znaku (ryc. 5.4). Warstwa ładunku ujemnego hamuje ujemne jony NOg, a przyśpiesza dodatnie Ag⁺, tak że przy określonej różnicy potencjałów AK — cpj - <p₂ na granicy zetknięcia elektrolitów jedne i drugie jony poruszać się będą z tą samą szybkością. Dyfuzja zachodzi w dalszym ciągu, czynne są jednak dwa bodźce: różnica potencjałów chemicznych Ap. i różnica potencjałów elektrycznych AK. Na granicy elektrolitów ustali

123