Biofizika I. OZMÓZIS. Dr. Szabó-Meleg Edina PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Hasonló dokumentumok
BIOFIZIKA I OZMÓZIS Bugyi Beáta (PTE ÁOK Biofizikai Intézet) OZMÓZIS

OZMÓZIS. BIOFIZIKA I Október 25. Bugyi Beáta PTE ÁOK Biofizikai Intézet

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Biofizika 1 - Diffúzió, ozmózis 10/31/2018

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

A diffúzió leírása az anyagmennyiség időbeli változásával A diffúzió leírása a koncentráció térbeli változásával

Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Fizika-Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS Október 22. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Orvosi Fizika 10. Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Biofizika szeminárium november 2.

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. Zrínyi Miklós

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Fordított ozmózis. Az ozmózis. A fordított ozmózis. Idézet a Wikipédiából, a szabad lexikonból:

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

DIFFÚZIÓ. BIOFIZIKA I Október 20. Bugyi Beáta

Elektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András

Mozgásjeleségek mikrorendszerekben 1. Molekuláris transzportfolyamatok az élő szervezetben

Eukariota állati sejt

Membránpotenciál, akciós potenciál

Termodinamikai egyensúlyi potenciál (Nernst, Donnan). Diffúziós potenciál, Goldman-Hodgkin-Katz egyenlet.

Sejtek membránpotenciálja

Szívelektrofiziológiai alapjelenségek. Dr. Tóth András 2018

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. TRANSZPORTFOLYAMATOK biológiai rendszerekben.

Transzportfolyamatok a mikroszkópikus méretskálán: Diffúzió, Brown-mozgás, ozmózis. A sejt méretskálája. Biomolekuláris rendszerek méretskálája

Transzportjelenségek

5/12/2010. Elegyek. 4-1 Az elegyek fajtái. 10% etanol oldat (v/v) 4-2 Koncentrációk. Mol koncentrációk. 4-3 intermolekuláris kölcsönhatások

Elegyek. Csonka Gábor 2008 Általános Kémia: oldatok 1 dia

TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN

zis Brown-mozg mozgás Makromolekula (DNS) fluktuáci Vámosi György

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. TRANSZPORTFOLYAMATOK biológiai rendszerekben.

Növények víz és ásványi anyag felvétele

Membránpotenciál. Nyugalmi membránpotenciál. Akciós potenciál

Hidrosztatika, Hidrodinamika

17. Diffúzió vizsgálata

Folyadékok áramlása Folyadékok. Folyadékok mechanikája. Pascal törvénye

BIOFIZIKA. Membránpotenciál és transzport. Liliom Károly. MTA TTK Enzimológiai Intézet

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

A transzportfolyamatok és a sejtek közötti kommunikáció

Reakciókinetika és katalízis

Szerkezet és funkció kapcsolata a membránműködésben. Folyadékkristályok típusai (1) Dr. Voszka István

Sejttan. A sejt a földi élet legkisebb szerkezeti és működési egysége, mely önálló működésre képes és életjelenségeket mutat (anyagcsere, szaporodás).

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Szerkezet és funkció kapcsolata a membránműködésben. Folyadékkristályok típusai (1) Dr. Voszka István

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

Diffúzió 2003 március 28

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2)

Többkomponensű rendszerek I.

Reológia Mérési technikák

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

Dr. Kopecskó Katalin

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

a természet logikája

Transzportfolyamatok

Transzportfolyamatok. összefoglalás, általánosítás Onsager egyenlet I V J V. (m/s) áramvonal. turbulens áramlás = kaotikusan gomolygó áramlás

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

Folyadékok és gázok mechanikája

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. Transzportfolyamatok. Zrínyi Miklós

Biológiai membránok és membrántranszport

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Folyadékok és gázok mechanikája

Művelettan 3 fejezete

A transzportfolyamatok és a sejtek közötti kommunikáció

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI II. Ismerjük fel, hogy többkomponens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szerepe van!

A Sejtmembrán Szerkezete Nyugalmi Membránpotenciál

Tubularis működések. A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2) (Tanulási támpontok: 54-57)

Membránszerkezet. Membránszerkezet, Membránpotenciál, Akciós potenciál. Folyékony mozaik modell. Membrán-modellek. Biofizika szeminárium

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

ELEKTROLIT VIZSGÁLATOK 1. ELEKTROLITOK

Az ozmózis szûrõ öntisztító, nem halmozódnak fel a szennyezõdések mint egy átfolyó rendszerû szûrõben.

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

Bevezetés a növénytanba Növényélettani fejezetek 2.

Mechanika IV.: Hidrosztatika és hidrodinamika. Vizsgatétel. Folyadékok fizikája. Folyadékok alaptulajdonságai

3.2. A tubulusfal szerkezete

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

Dinamikus modellek felállítása mérnöki alapelvek segítségével

Szabadentalpia nyomásfüggése

Határfelületi jelenségek. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 3. Általános anyagszerkezeti ismeretek. N m J 2

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

A Sejtmembrán Szerkezete Nyugalmi Membránpotenciál

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

Víztisztítás ozmózissal

Általános Kémia GY 3.tantermi gyakorlat

Általános Kémia GY 4.tantermi gyakorlat

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

A kiválasztó szervrendszer élettana

ORVOSI BIOFIZIKA. Damjanovich Sándor Mátyus László QT Szerkesztette

Telítetlen oldat: még képes anyagot feloldani (befogadni), adott hőmérsékleten.

Az ingerületi folyamat sejtélettani alapjai

Átírás:

Biofizika I. OZMÓZIS Dr. Szabó-Meleg Edina PTE ÁOK Biofizikai Intézet 2013.10.22.

ÁTTEKINTÉS DIFFÚZIÓ BROWN-MOZGÁS a részecskék rendezetlen hőmozgása DIFFÚZIÓ a részecskék egyenletlen (inhomogén) eloszlásának következtében a részecskék transzportja (Brown mozgás) valósul meg a magasabb koncentrációjú régiók felől az alacsonyabb koncentrációjú régiók felé amíg a részecskék egyenletes eloszlást (homogén) nem mutatnak (anyagi rendszerek önként elmozdulnak a rendezettebb állapotok felől a kevésbé rendezettek irányába (ez az entrópia növekedés tétele)) FICK I. TÖRVÉNYE (térbeli leírás) (-> Onsager-féle lineáris összefüggés) J = D c x DIFFÚZIÓS EGYÜTTHATÓ: Stokes-Einstein összefüggés D = kt 6πηr FICK II. TÖRVÉNYE (térbeli & időbeli leírás) transzport jellege Passzív passzív Facilitált iránya kémiai/elektrokémiai potenciál grádiens kémiai/elektrokémiai potenciál grádienssel ellentétes közvetítő - ion csatorna karrier fehérje energiaigény - van aktív példa O 2, urea, víz Na + glükóz Na + /K + pumpa Onsager-egyenlet: J=XL Transzportfolyamatok általános leírása Az extenzív fizikai mennyiség áramsűrűsége (J) egyenesen arányos az intenzív fizikai mennyiség (X) gradiensével. DIFFÚZIÓ A SEJTMEMBRÁNON KERESZTÜL

AZ OZMÓZIS JELENSÉGE A KONYHÁBAN Kísérlet: tegyünk egy száraz salátalevelet vízbe előtte Osmosis in the kitchen.mp4 utána (3-4 óra) Megfigyelés: a salátalevél nagyobb és újra friss lesz

AZ OZMÓZIS JELENSÉGE Kísérlet: tegyünk egy tojást kukorica szirupba, majd vízbe KUKORICA SZIRUP Megfigyelés: a tojás zsugorodni kezd Megfigyelés: az összezsugorodott tojás visszanyeri eredeti méretét, sőt egyre nagyobb lesz előtte utána előtte utána VÍZ Kísérlet: kisméretű, féligáteresztő zsákot töltsünk meg cukoroldattal, majd helyezzük vízzel teli tartályba cukor oldat víz előtte utána Megfigyelés: a zsák megduzzad, a benne lévő cukoroldat felhígul

Mi a különbség a tinta és a saláta/tojás/cukor kísérlet között?

AZ OZMÓZIS JELENSÉGE 1. HATÁROLÓ FAL (ld. Fick-kísérlet) folyadék gáz x (távolság) NINCS TRANSZPORT

t (idő) AZ OZMÓZIS JELENSÉGE 2. NINCS HATÁROLÓ FAL x (távolság) szabad DIFFÚZIÓ részecskék egyenletes eloszlása

AZ OZMÓZIS JELENSÉGE 3. SPECIÁLIS HATÁROLÓ FAL korlátozott DIFFÚZIÓ: OZMÓZIS kisebb molekulák: egyenletes eloszlás diffúzió révén nagyobb molekulák: az eredeti térrészben maradnak

AZ OZMÓZIS JELENSÉGE 3. SPECIÁLIS HATÁROLÓ FAL SZEMIPERMEÁBILIS=FÉLIGÁTERESZTŐ szűrő az oldószer kis molekuláit átengedi, de az oldott anyag nagy molekuláit nem PÓRUSMÉRET SZELEKTIVITÁS pl: állati eredetű hártyák, sejtmembrán, lyukacsos agyaglemez, celofán szemipermeábilis membrán

AZ OZMÓZIS JELENSÉGE - fal típusa összefoglalás határolófal típusa van: átjárhatatlan nincs van: FÉLIGÁTERESZTŐ nincs anyag transzport szabad diffúzió korlátozott diffúzió: OZMÓZIS OZMÓZIS: diffúzió útján történő egyirányú anyagáramlás féligáteresztő hártya + koncentrációkülönbség (az oldott anyag minősége az ozmózis szempontjából közömbös)

cukoroldat víz szemipermeábilis membrán AZ OZMÓZIS JELENSÉGE J KI J BE J KI = J BE J KI J KI h oldószer J BE féligáteresztő hártya - koncentráció különbség az oldott anyagra nézve - féligáteresztő hártya: oldószer számára átjárható az oldott anyag számára nem oldószer + oldott anyag - oldószer áramlik a féligáteresztő hártyán keresztül - az oldószer + oldott anyag térfogata növekszik HIDROSZTATIKUS NYOMÁS (p h ) - az oldószer áramlása lassul J BE p h = ρgh r: sűrűség h: folyadékoszlop magassága g = 10 m/s 2 - dinamikus egyensúly OZMOTIKUS EGYENSÚLY

AZ OZMÓZIS-NYOMÁS J KI J KI J BE J BE OZMÓZIS-NYOMÁS az a nyomás, amelyet a tiszta oldószerrel féligáteresztő hártyán át kapcsolatban lévő oldatra kell kifejteni ahhoz, hogy dinamikus egyensúly jöjjön létre, azaz leálljon az ozmózis az a nyomás, ami az oldószernek a nettó áramlását megakadályozza p h = p ozmózis p ozmózis = ρgh

AZ OZMÓZIS-NYOMÁS VAN T HOFF-TÖRVÉNY p ozmózis V = nrt p ozmózis = n V RT p ozmózis = crt c piros 1. 2. p 1 -p 2 =p ozmózis = n piros V RT pv=nrt p 1 = n piros +nk ék1 V n kék1 =n kék2 RT p ozmózis ~c p 2 = n kék2 V RT az ozmózis-nyomás egyenesen arányos az oldat koncentrációjával

AZ OZMÓZIS-NYOMÁS OZMÓZIS során a részecskék transzportja az alacsonyabb koncentrációjú régiók (oldott anyagra nézve!!!!!) (alacsony ozmózis-nyomás) felől a magasabb koncentrációjú régiók (magas ozmózis-nyomás) felé valósul meg alacsony ozmózis nyomás felől magas ozmózis nyomás felé mindig a töményebb oldat hígul fel OZMÓZIS 1 2 OLDOTT ANYAG c1 < c2 p1 ozmózis < p2 ozmózis oldószer oldószer + oldott anyag

AZ OZMÓZIS-NYOMÁS AZ OLDATOK OSZTÁLYOZÁSA AZ OZMÓZIS-NYOMÁS ALAPJÁN HYPERTÓNIÁS IZOTÓNIÁS HYPOTÓNIÁS nagyobb koncentráció c > c x nagyobb az ozmózisnyomás p > p x x: referencia azonos koncentráció c = c x azonos ozmózis-nyomás p = p x emberi szervezet sejtjeinek belseje, vér: 0.87 % (0.15 M) NaCl fiziológiás sóoldat 3.8 % Na-citrát 5.5 % (0.3 M) glükóz kisebb koncentráció c < c x kisebb az ozmózis-nyomás p < p x

VÖRÖSVÉRTESTEK KÜLÖNBÖZŐ KÖRNYEZETBEN HYPERTÓNIÁS (töményebb: 10% NaCl) IZOTÓNIÁS (0.87 % NaCl) HYPOTÓNIÁS (hígabb: 0.01% NaCl) p kivül > p belül p kivül = p belül p kivül < p belül nettó vízkiáramlás NINCS nettó vízáramlás nettó vízbeáramlás

VÖRÖSVÉRTESTEK KÜLÖNBÖZŐ KÖRNYEZETBEN HYPOTÓNIÁS IZOTÓNIÁS HYPERTÓNIÁS

Az ozmózis szerepe a növényi sejtek esetében NÖVÉNYI SEJTEK KÜLÖNBÖZŐ KÖRNYEZETBEN HYPERTÓNIÁS IZOTÓNIÁS HYPOTÓNIÁS nettó vízkiáramlás PLAZMOLÍZIS a sejtplazma vizet veszít, a sejthártya elválik a sejtfaltól NINCS nettó vízáramlás nettó vízbeáramlás TURGOR NYOMÁS a sejtplazma vizet vesz fel, a sejthártya nekipréselődik a sejtfalnak

AZ OZMÓZIS ORVOSI ALKALMAZÁSAI 1. INJEKCIÓ, INFÚZIÓ a hatóanyag, gyógyszerek fiziológiás sóoldatban vannak feloldva (izotóniás környezet /a szervezet sejtjeinek/) 2. ÖDÉMA, DUZZANATOK KEZELÉSE fokozott folyadék felhalmozódás a szövetekben dextránoldat / keserűsó (MgSO 4 -oldat)-alapú kezelés (hypertóniás környezetet hoz létre az ödémás területhez képest vízkiáramlás az ödémás területről csökken a duzzanat) 3. HASHAJTÓ SÓK (SZÉKREKEDÉS KEZELÉSE) nehezen szívódnak fel a vastagbélben (hypertóniás környezetet hoznak létre a vastagbélben vízbeáramlás a vastagbélbe béltartalom hígulása hypertóniás víz beáramlás hypertóniás vízkiáramlás

4. DIALÍZIS AZ OZMÓZIS ORVOSI ALKALMAZÁSAI különböző részecskéket egymástól elválaszthatunk féligáteresztő hártyákon keresztül megvalósuló ozmózissal a féligáteresztő hártya pórusméretével szabályozható milyen molekulaméret-határig engedjen át dialízis zsák szemipermeábilis hártya koncentrált oldat t = 0 s t

ionkoncentráció, fémionszennyeződések ellenőrzése 4.1. HEMODIALÍZIS AZ OZMÓZIS ORVOSI ALKALMAZÁSAI súlyos vesebetegek kezelésére alkalmazott eljárás a vérben felhalmozódott oldható, a vese számára toxikus salakanyagok eltávolítása (pl. vízben oldható fehérjelebontási termékek, sejtmérgek, egyéb salakanyagok eltávoznak a vízzel együtt, plazmafehérjék, vérsejtek a vérben maradnak) fehérjebontási termékek sejtmérgek salakanyagok Művese-berendezés működési elvének sematikus ábrája hosszú cső alakú hártya (membrán): celofán kezelés időtartama: 4-8h dializálóoldat folyamatos cseréje

ÖSSZEFOGLALÁS az ozmózis jelensége van t Hoff törvénye az ozmózis-nyomás és gyakorlati jelentősége (vvt, orvosi alkalmazások)