Пассивный транспорт и его виды

Пассивный транспорт – это перенос вещества из мест с бóльшим значением электрохимического потенциала к местам с его меньшим значением (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Направление пассивного транспорта.

Плотность потока вещества j_m при пассивном транспорте подчиняется уравнению Теорелла:

j_m = − U ∙ C ∙ dμ/dX,

где: U – подвижность частиц, С – концентрация. Знак минус показывает, что перенос происходит в сторону убывания значения μ. Плотность потока вещества – это величина, численно равная количеству вещества, перенесенного за единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению переноса:

j_m = m/S ∙ t (моль/м² ∙ с).

Для разбавленных растворов при μ_о = const используют уравнение Нернста – Планка:

j_m = − U ∙ R ∙ T ∙ dC/dX − U ∙ C ∙ Z ∙ F · dφ/dX.

Таким образом, могут быть две причины переноса вещества при пассивном транспорте: градиент концентрации dC/dX и градиент электрического потенциала dφ/dX. Знаки минусов перед градиентами показывают, что градиент концентрации вызывает перенос вещества от мест с большей концентрацией к местам с его меньшей концентрацией. Градиент электрического потенциала вызывает перенос положительных зарядов от мест с большим потенциалом к местам с меньшим потенциалом.

Иногда вследствие сопряжения этих причин может происходить пассивный перенос вещества от мест с меньшей концентрацией к местам с большей концентрацией, если второй член в уравнении Нернста – Планка по модулю больше первого. А также может быть перенос вещества от мест с меньшим потенциалом к местам с большим потенциалом, если первый член по модулю больше второго.

В случае неэлектролитов (Z = 0) или при отсутствии электрического поля (dφ/dX = 0) уравнение Теорелла переходит в следующее уравнение:

j_m = − U ∙ R ∙ T · dC/dX.

Согласно соотношению Эйнштейна коэффициент диффузии будет равен: D = U ∙ R ∙ T.

В результате совмещения с уравнением Теорелла получается уравнение, которое описывает простую диффузию (закон Фика):

j_m = − D ∙ dC/dX.

На рис. 5.3 представлена классификация основных видов пассивного транспорта через мембрану.

Рис. 5.3. Классификация видов пассивного транспорта.