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

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

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

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Biofizika 1 - Diffúzió, ozmózis 10/31/2018

Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS

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

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

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

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

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

Mozgásjeleségek mikrorendszerekben 1. Molekuláris transzportfolyamatok az élő szervezetben

DIFFÚZIÓ. BIOFIZIKA I Október 20. Bugyi Beáta

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Eukariota állati sejt

A transzportfolyamatok és a sejtek közötti kommunikáció

A transzportfolyamatok és a sejtek közötti kommunikáció

Biofizika szeminárium november 2.

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

Szívelektrofiziológiai alapjelenségek. Dr. Tóth András 2018

Sejtek membránpotenciálja

Elektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András

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

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN

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

Transzportjelenségek

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

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

Többkomponensű rendszerek I.

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

Transzportfolyamatok

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

Diffúzió 2003 március 28

Biológiai membránok és membrántranszport

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

Folyadékkristályok; biológiai és mesterséges membránok

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

17. Diffúzió vizsgálata

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

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

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

A Sejtmembrán Szerkezete Nyugalmi Membránpotenciál

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

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

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

Membránpotenciál. Nyugalmi membránpotenciál. Akciós potenciál

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

Reológia Mérési technikák

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

Folyadékok áramlása Folyadékok. Folyadékok mechanikája. Pascal törvénye

a természet logikája

Membránpotenciál, akciós potenciál

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

Kevéssé fejlett, sejthártya betüremkedésekből. Citoplazmában, cirkuláris DNS, hisztonok nincsenek

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

A Sejtmembrán Szerkezete Nyugalmi Membránpotenciál

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

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

Hidrosztatika, Hidrodinamika

Növények víz és ásványi anyag felvétele

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

térrészek elválasztása transzport jelátvitel Milyen a membrán szerkezete? Milyen a membrán szerkezete? lipid kettısréteg, hidrofil/hidrofób részek

Reakciókinetika és katalízis

Szedimentáció, elektroforézis. Biofizika előadás Talián Csaba Gábor

ORVOSI BIOFIZIKA. Damjanovich Sándor Mátyus László QT Szerkesztette

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

A szervezet vízterei

Folyadékok és gázok mechanikája

7. előadás: A plazma mebrán szerkezete és funkciója. Anyagtranszport a plazma membránon keresztül.

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

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

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

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Biogén elemek

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

4. BIOMEMBRÁNOK Membránon keresztüli transzport A passzív diffúzió. megszűnik. Energiaforráshoz való csatolás

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

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

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

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Membránszerkezet, Membránpotenciál, Akciós potenciál. Biofizika szeminárium

Az ioncsatorna fehérjék szerkezete, működése és szabályozása. A patch-clamp technika

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

PHYWE Fizikai kémia és az anyagok tulajdonságai

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

Termodinamikai bevezető

Művelettan 3 fejezete

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

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

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Az elektromos kettősréteg. Az elektromos potenciálkülönbség eredete, értéke és az azt befolyásoló tényezők. Kolloidok stabilitása.

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

Átírás:

BIOFIZIKA I OZMÓZIS - 2010. 10. 26. Bugyi Beáta (PTE ÁOK Biofizikai Intézet) OZMÓZIS

BIOFIZIKA I - DIFFÚZIÓ DIFFÚZIÓ - ÁTTEKINTÉS TRANSZPORTFOLYAMATOK ÁLTALÁNOS LEÍRÁSA ONSAGER EGYENLET lineáris, irreverzibilis folyamatokra adott kölcsönhatás: az extenzív fizikai mennyiség áramsűrűsége (J) egyenesen arányos az intenzív fizikai mennyiség gradiensével (X) J LX DIFFÚZIÓ részecskék (atomok, molekulák, ionok) inhomogén eloszlása intenzív fizikai mennyiség gradiense: koncentráció (c), kémiai potenciál (μ) részecskék véletlenszerű hőmozgása részecskék transzportja a magasabb koncentrációjú régiók felől az alacsonyabb koncentrációjú régiók felé részecskék eloszlása egyenletes

BIOFIZIKA I - DIFFÚZIÓ DIFFÚZIÓ - ÁTTEKINTÉS FICK 1 TÖRVÉNYE térbeli leírás 1D-ban J c D x FICK 2 TÖRVÉNYE térbeli és időbeli leírás 1D-ban D c ( ) x x c t

BIOFIZIKA I - DIFFÚZIÓ DIFFÚZIÓ - ÁTTEKINTÉS DIFFÚZIÓS EGYÜTTHATÓ [ D] egységnyi koncentrációkülönbség esetén az egységnyi keresztmetszeten egységnyi idő alatt átáramló anyag mennyisége D m s kt 6 r /gömbszimmetrikus részecske/ hőmérséklet (T) részecske tömege, geometriája (M, r) közeg viszkozitása (η) D 10-5 10-12 m 2 /s 2

OZMÓZIS 1. HATÁROLÓ FAL NINCS TRANSZPORT

OZMÓZIS 2. NINCS HATÁROLÓ FAL szabad DIFFÚZIÓ részecskék egyenletes eloszlása

OZMÓZIS 3. SPECIÁLIS HATÁROLÓFAL féligáteresztő (szemipermeábilis) az oldószer kis molekuláit átengedi, de az oldott anyag nagy molekuláit nem szűrő pl: állati eredetű hártyák, élő sejtek fala, lyukacsos agyaglemez, celofán korlátozott DIFFÚZIÓ: OZMÓZIS

OZMÓZIS diffúzió útján történő egyirányú anyagáramlás

alacsony oldott anyag J BE magas oldott anyag J BE OZMÓZIS-NYOMÁS h J KI J KI féligáteresztő hártya koncentrációkülönbség + féligáteresztő hártya oldószer (víz) áramlása a féligáteresztő hártyán keresztül JBE J KI a töményebb oldat térfogatnövekedése (folyadékoszlop magassága: h) a töményebb oldatban megnövekedett nyomás: hidrosztatikai nyomás dinamikus egyensúly: az oldószer áramlására JBE J KI OZMOTIKUS EGYENSÚLY p ozmózis gh 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

OZMÓZIS-NYOMÁS híg oldatokra és tökéletes féligáteresztő hártyákra ideális gáz állapotegyenlete p p ozmózis ozmózis V n V nrt RT p ozmózis crt VAN T HOFF-TÖRVÉNY híg oldatok ozmózisnyomása közelítőleg akkora, mint amekkora nyomást az oldott anyag kifejtene, ha az oldattal azonos térfogatot ugyanazon a hőmérsékleten gáz alakban töltené ki p ozmózis c

DIALÍZIS különböző (makro)molekulákat egymástól elválaszthatunk féligáteresztő hártyákon keresztül történő ozmózissal a féligáteresztő hártya pórusméretével szabályozható milyen molekulatömeg határig engedjen át dialízis zsák szemipermeábilis hártya koncentrált oldat t = 0 s t

OZMÓZIS-NYOMÁS OLDATOK OSZTÁLYOZÁSA AZ OZMOTIKUS NYOMÁS ALAPJÁN két különböző oldat ozmózisnyomása megegyezik: IZOTÓNIÁS extra- és intracelluláris oldat azonos ozmotikus nyomású az emberi szervezet sejtjeinek oldatai a 0,87 % (n/n: mólszázalék, 0.15 M) NaCl oldattal azonos ozmózisnyomásúak fiziológiás sóoldat nagyobb ozmózisnyomása: HYPERTÓNIÁS extracelluláris oldat magasabb ozmotikus nyomású, mint az intracelluláris vízkiáramlás kisebb ozmózisnyomás: HYPOTÓNIÁS extracelluláris oldat alacsonyabb ozmotikus nyomású, mint az intracelluláris vízbeáramlás

VÖRÖSVÉRTESTEK KÜLÖNBÖZŐ KÖRNYEZETBEN Állati sejtek: p 6 ozmózis 0.8 10 Pa p 5 atm 10 Pa HYPERTÓNIÁS (töményebb: 10% NaCl) IZOTÓNIÁS (0.9 % NaCl) HYPOTÓNIÁS (hígabb: 0.01% NaCl) passzív vízkiáramlás passzív vízbeáramlás

VÖRÖSVÉRTESTEK KÜLÖNBÖZŐ KÖRNYEZETBEN HYPERTÓNIÁS IZOTÓNIÁS (0.9 % NaCl) HYPOTÓNIÁS

NÖVÉNYI SEJTEK KÜLÖNBÖZŐ KÖRNYEZETBEN Növényi sejtek: p 6 ozmózis 0.4 4 10 Pa HYPERTÓNIÁS IZOTÓNIÁS HYPOTÓNIÁS PLAZMOLÍZIS a sejtplazma vizet veszít, a sejthártya elválik a sejtfaltól TURGOR NYOMÁS a sejtplazma vizet vesz fel, a sejthártya nekipréselődik a sejtfalnak

injekció, infúzió fiziológiás sóoldat ORVOSI ALKALMAZÁSOK ödémák, végtagi gyulladásos területek kezelése a testfolyadékhoz képest hipertóniás dextránoldat / keserűsó (MgSO 4 -oldat) vízkiáramlás hashajtó sók vastagbélből nehezen szívódnak fel, ott hipertóniás közeget hoznak létre, ami a bélbe történő vízvisszaáramlást idéz elő béltartalom hígulása

AZ ORVOSI GYAKORLATBAN hemodialízis a vérben felhalmozódott oldható, a vese számára toxikus salakanyagok eltávolítása fehérjebontási termékek sejtmérgek salakanyagok

FÉLIGÁTERESZTŐ HÁRTYÁK élő sejtek fala: sejtmembrán membránfehérjék extracelluláris tér lipid kettősréteg cytoplazma

BIOFIZIKA I DIFFÚZIÓ, OZMÓZIS DIFFÚZIÓ BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE ANYAGTRANSZPORT A SEJTMEMBRÁNON KERESZTÜL szállítási mechanizmus szerint szállító molekula nélkül szállító molekula segítségével diffúzió facilitált diffúzió csatorna karrier fehérjék karrier fehérjék passzív transzport energiaigény szerint aktív transzport

BIOFIZIKA I DIFFÚZIÓ, OZMÓZIS Passzív transzport : DIFFÚZIÓ az oldott anyag a koncentráció gradiensnek megfelelően mozog sebessége függ két oldal közötti koncentrációkülönbségtől, hőmérséklettől diffundáló anyag méretétől, alakjától felület méretétől távolságtól DIFFÚZIÓ BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE ANYAGTRANSZPORT A SEJTMEMBRÁNON KERESZTÜL hidrofób molekulák: O2, N2 kis méretű, poláris molekulák: CO2, víz, alkohol, urea, glicerin glükóz, szacharóz

BIOFIZIKA I DIFFÚZIÓ, OZMÓZIS DIFFÚZIÓ BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE ANYAGTRANSZPORT A SEJTMEMBRÁNON KERESZTÜL Passzív transzport : IONOK DIFFÚZIÓJA IONCSATORNÁN KERESZTÜL az oldott anyag a koncentráció- és elektromos potenciál gradiensnek megfelelően mozog elektrokémiai potenciál gradiens ioncsatorna: transzmembrán fehérjék (pórusos térszerkezet) zárt állapot: nincs transzport nyitott állapot: anyagáramlás, az ion elektrokémiai gradiensének irányába szelektivitás: az ionok töltése és mérete szerint

BIOFIZIKA I DIFFÚZIÓ, OZMÓZIS DIFFÚZIÓ BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE ANYAGTRANSZPORT A SEJTMEMBRÁNON KERESZTÜL Passzív transzport : FACILITÁLT DIFFÚZIÓ az oldott anyag a koncentráció gradiensnek megfelelően mozog karrierfehérjék (szállító, transzporter) az ionokat, molekulákat specifikusan kötik transzport: a karrierfehérje konformáció változásával (reverzibilis, ATP felhasználás nélkül)