Fenomene moleculare de transport: clasificarea membranelor, difuzia prin membrane, aplicatii

Fenomene moleculare de transport: clasificarea membranelor, difuzia prin membrane, aplicatii

In cazul unei membrane cu pori mici ce separa doua solutii cu concentratii diferite de solvit, gradientul concentratiei se manifesta numai in grosimea membranei, dat fiind ca vitezele moleculelor (ionilor) in membrana sunt mult mai mici decat in solvent.

In cazul membranelor se defineste un parametru, numit coeficient de permeabilitate:

Legea I Fick se scrie:

P - coeficient de permeabilitate a solventului prin membrana respectiva.

Astfel, coeficientul de permeabilitate a solventului prin membrana respectiva depinde de natura solventului (solvitului), de volumul molecular, de temperatura, de concentratie, de dimensiunile si numarul de pori pe unitatea de suprafata a membranelor.

Clasificarea membranelor

1. Impermeabile (nu permite transportul de substanta prin ea).
2. Permeabile (permite trecerea in ambele sensuri a particulelor prin ea).
3. Selectiv permeabile (sunt permeabile pentru anumite particule si impermeabile pentru altele).

3a. Semipermeabile (SMP) (permit trecerea particulelor de solvent, insa nu si a solvitului)

3b. Ireciproc permeabile (IRP) - permeabile la solviti, dar numai intr-un singur sens.

In organismele vii, membranele sunt selective permeabile prezentand permeabilitati diferite pentru diversele specii de molecule. Ele formeaza bariere biologice de complexitati diferite.

Membranele biologice sunt caracterizate prin permeabilitati foarte mari pentru moleculele de apa ( PH2O~ 10-6 m/s), foarte mare in comparative cu a altor molecule polare

P - pentru alte molecule : glucoza ~ 10-9 m/s; K+ ~10-9 m/s ; Cl- ~ 10-10 m/s;

Na+ - (int -ext) ~10-8 m/s

(ext-int) ~10-10 m/s

In acelasi timp, membranele biologice sunt caracterizate de permeabilitati mari pentru anumiti ioni si molecule polare, fiind insa impermeabile pentru alte categorii de substanta. Se constata prin urmare, producerea unor separari de molecule pe fetele membranei, care conduc la fenomene noi la nivelul lor, cum ar fi osmoza.

In lumea vie, difuzia gazelor se manifesta in cazul fenomenelor de respiratie a animalelor si plantelor, in schimbul de gaze de la nivelul celulelor, in fotosinteza, etc.

La animalele superioare schimbul de gaze ( O2 si CO2 ) se face la nivelul alveolelor pulmonare si la nivelul tesuturilor. Coeficientul de difuzie al CO2 este de 6 ori mai mare ca al O2 si asta inseamna ca la aceeasi presiune partiala, eficienta difuziei dioxidului de carbon este de 6 ori mai mare ca a oxigenului. Timpul de contact intre sange si tesut fiind de aproximativ 0,3 s rezulta ca difuzia este asigurata (timpul este suficient de lung)