Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Каро К. -> "Механика кровообращения" -> 68

Механика кровообращения - Каро К.

Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения — М.: Мир, 1978. — 624 c.
Скачать (прямая ссылка): mehanikakrovoobrasheniya1978.djvu
Предыдущая << 1 .. 62 63 64 65 66 67 < 68 > 69 70 71 72 73 74 .. 258 >> Следующая

Если перепад давления на мембране есть Ар, а обусловленный им поток — J, то для простых мембран
j = FAp. (9.1?)
где константа F называется коэффициентом фильтрации по аналогии с коэффициентом массопередачи в уравнении (9 7). Коэффициент фильтрации зависит от таких факторов, как число пор, приходящихся на единицу площади, их размер, форма, длина и извилистость При данной геометрии F уменьшается с ростом вязкости среды. Уравнение (9.12) может быть получено теоретически, если предположить, что поток внутри пор подчиняется закону Пуазейля, однако численное значение F при этом не может быть предсказано достаточно точно.
9.7. Осмос
Осмос (от греч. «проталкивать») играет чрезвычайно важную роль во всех процессах массопереноса, протекающих в биологических системах.
Представим себе две камеры, разделенные жесткой полупроницаемой мембраной так, как показано на рис. 9 5. Если камеру В заполнить водным раствором белка, а камеру А — водой, то на перегородке создастся градиент концентрации белка Если при этом
Рис 95 Схематическое изображение двух камер А и В, разделенных жесткой полупроницаемой мембраной В камере В содержится водный раствор белка, в камере Полупроницаемая
А белка нет мембрана
размер пор фильтра достаточно мал, то молекулы белка не смогут диффундировать через перегородку в камеру. А. Вода же из камеры А будет диффундировать в камеру В, уменьшая разность концентраций. В результате объем жидкости в камере В будет увеличиваться.
Если обе камеры имеют вертикальные трубки, как показано иа рис. 9 5, то при диффузии воды уровень жидкости в трубке резервуара В будет расти, а в трубке А — падать. Через некоторое время уровни перестанут меняться, указывая на то, что суммарный поток воды равен нулю. В этот момент достигается равновесие между «силой», обеспечивающей диффузию, и «силой»,
обусловленной превышением давления в отсеке В. Это превышение давления, устанавливающееся в состоянии равновесия, называют осмотическим давлением П раствора белка при данной равновесной концентрации. Если мембрана пропускает мелкие растворенные молекулы, но задерживает крупные коллоидные молекулы, то устанавливающееся осмотическое давление называют коллоидным осмотическим, или онкотическим.
Итак, осмос наблюдается всегда, когда два раствора разной концентрации разделены перегородкой, которая пропускает молекулы растворителя, но не растворенного вещества; он может быть результатом разделения веществ.
Можно показать, что осмотическое давление разбавленного раствора, суммарная молярная концентрация которого (т. е. сумма молярных концентраций всех растворенных веществ) равна с, при данной абсолютной температуре Т подчиняется закону Вант-Гоффа:
П = cRT, (9.13)
где /? = 8,31 Н • м • К-1 • моль-1 — универсальная газовая постоянная. Таким образом, разность осмотических давлений АП с двух сторон мембраны, где концентрация растворенного вещества равна соответственно ct и сг, задается выражением
АГ1 = RT (с, — с2). (9.14)
Если бы разность концентраций составляла 1 моль-см-3, а температура раствора была 25°С (298 К), то перепад осмотического давления на мембране был бы равен примерно 1360 атмосферам! Из этого следует, что в биологических системах даже при довольно низких концентрациях растворенного вещества осмотическое давление может быть достаточно велико — для плазмы, например, оно составляет примерно 3,3-103 Н-м~2 (25 мм рт. ст.).
Рассмотрим еще раз систему из двух камер, изображенную на рис. 9.5. Предположим теперь, что в трубку камеры В введен
поршень,' приложив к которому силу, можно увеличить гидроста-
тическое давление в этой камере. Пусть в какой-то определенный момент времени концентрация белка в камере В равна ct; тогда осмотическое давление раствора П] будет задано уравнением (9.13). Если с помощью поршня создать в камере В дополнительное давление р\, равное по величине Пь и воспрепятствовать тем самым дальнейшему проникновению воды в камеру, то концентрация белка в ней перестанет уменьшаться. Осмотический перенос воды остановится. Это не означает, что молекулы воды больше не пересекают мембрану — они продолжают диффундировать через нее, но в обоих направлениях, так что суммарный поток равен нулю.
В действительности закон Вант-Гоффа применим только к идеальной полупроницаемой мембране, разделяющей два раствора; если по какой-либо причине у мембраны есть утечка, то разность осмотических давлений оказывается меньше, чем предсказывает уравнение (9.13). Например, если два заполненные водой резервуара разделены мембраной с порами диаметром 6 нм, то добавление в один из них идеально растворимого вещества с диаметром молекул, равным диаметру пор, вызовет в соответствии с за-
коном Вант-Гоффа осмотический поток воды. Если, однако, такая же молярная концентрация будет создана не крупными, а мелкими молекулами (скажем, мочевиной, диаметр молекул которой равен 0,5 нм), то вызванный осмотический поток составит менее 5% от ожидаемой величины, потому что большая часть мелких молекул в этом случае может диффундировать через мембрану.
Предыдущая << 1 .. 62 63 64 65 66 67 < 68 > 69 70 71 72 73 74 .. 258 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed