Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
механизму активного транспорта, и в той мере, в какой это имеет место, измерения поглощения изотопа будут завышать вклад активного транспорта и электрохимической работы (рис. 9.5). (Экспериментальные данные, относящиеся к этому вопросу, будут представлены в гл. 11.) Все эти разнообразные примеры можно подвергнуть строгому анализу, используя введенный нами общий формализм. Прежде чем перейти к отдельным случаям, целесообразно, однако, вывести некоторые общие соотношения.
Комбинируя уравнение (9.36) и определение отношения по-¦> ^
токов / = ///, получим (для элементарного канала транспорта или для составной системы)
/=jry. J = (9-53> 9’54>
Вводя уравнение (9.47), находим
/=(т/=(7^7)^- (9.55,9.56)
Для составной области, содержащей независимые пассивные каналы, каждый из которых подвергается одной и той же силе, с учетом /*= уравнение (9.45) дает ш*= и
?-zte)G)-i?),te) <»¦*>
Таким образом, каждый элемент вносит в общее значение ©*/<*> вклад, пропорциональный его доле в мембранной проницаемости.
В более общем случае, даже когда силы, действующие в каждой отдельной области, различаются, как, например, в случае активного транспорта или сопряжения потоков между химически различными веществами, получается простое соотношение между отношениями потоков: поскольку /=2]/*, уравнение (9.47) показывает, что
; = (9.58)
(Здесь мы считаем, что с примерно одинаковы по всем элементарным каналам.) В отсутствие изотопного взаимодействия для каждого канала co*/(o = 1 [см. уравнение (9.57)], так что
/ = Щв'/в> [(со7со).^1] (9.59)
Полезно также выразить отношение потоков исходя из элементарных однонаправленных потоков. Для системы из двух
дискретных параллельных областей аир
faJa
(9.60>
Очевидно, даже при отсутствии активного транспорта, если в какой-нибудь области имеется изотопное взаимодействие, наблюдаемое отношение потоков может заметно отличаться от такового для элементарного канала проводимости. Действительно, при наличии циркулирующего объемного потока в составной системе могут проявляться изотопные взаимодействия, несмотря на отсутствие изотопных взаимодействий в любом из элементарных каналов. Это явление обсуждается в гл. 10.
Для рассматриваемого эпителия отношение потоков в системе с активным транспортом равно
где верхние индексы аир относятся к параллельным активным и пассивным каналам. Отношение потоков часто измеряется в режиме с фиксированным потоком (Х = 0). Если полагать для простоты, что между пассивными потоками нет сопряжения, когда Х^~0, то 1 [уравнение (9.48)] и lnp-*-—1)> поэтому из уравнений (9.55) и (9.56) имеем
противлений активного и пассивного каналов через я(п= = Ra'/Rp* = Ra*/Rp) и вводя уравнение (9.61), получим
Это уравнение дает соотношение между наблюдаемым отношением потоков и отношением потоков в активных каналах, когда мембрана омывается двумя одинаковыми растворами и в уело-виях короткого замыкания (Д1|з = 0). На рис. 9.6 представлены типичные результаты для различных п. Только в отсутствие утечки (п = 0,00) наблюдаемое отношение потоков / совпадает с fa для активного пути. Будет показано, что даже для плотных мембран, в которых RP^>Ra*, отношение потоков того порядка, какое обычно встречается в литературе (~50—100), может
/р —>JP -+RTIRP' = RTjRp. Обозначив отношение обменных со-
(9.62)
существенно отличаться от fa. Так как оценить величину такого рода ошибок невозможно без параллельных измерений Ra* и Rp*, а такие данные часто недоступны, то следует быть весьма осторожным при интерпретации смысла полученных в опытах значений f.
Для симметричной ячейки в стационарном состоянии суммарный поток находится в режиме статического напора, так что / = /“ + Jp = 0. Тогда уравнение (9.54) дает
jr~T + Jp~t = ja (т5^1!— Т^^т) (/ = 0) (9>63)
Вводя уравнения (9.15) и (9.47) и снова полагая, что пассивные потоки не сопряжены, получаем
l'=T=i‘\ ,"J*i----------------7Т^—1 (;“0> (964)
L ехр( RP RT ) 1 ехр (ЯГ ) 1 J
fa
Рис. 9.6. Влияние канала утечки на соотношение между наблюдаемым отношением потоков f н отношением потоков в активном канале fa в отсутствие разности электрохимических потенциалов (режим короткого замыкания, установившийся поток). Только в отсутствие утечки (я = 0,00) наблюдаемое отношение потоков совпадает с таковым в активном канале [7].
Рис. 9.7 дает соотношение между /(=/) и Ja. Как можно видеть, при малых значениях Ra*/Rp или —X однонаправленный поток может очень сильно превосходить скорость суммарного активного транспорта. Это нетрудно понять. Когда Ra*/Rp мало, большая доля потока в клетку происходит по активному пути, так что поток внутрь превосходит суммарную скорость пассивной утечки, которая в стационарном состоянии должна быть равной скорости суммарного активного транспорта. С другой стороны, при малом значении —X отношение потоков в пассивных каналах приближается к единице, и поэтому снова поток внутрь может превосходить суммарные скорости утечки и активного транспорта.
