定量生理05.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,定量生理学,(5),有浓度差或压强差时通过多孔薄膜的流动和扩散,生物膜结构复杂，从细胞到较大的生物膜对物质的扩散有许多不同的特性。,液体流量密度,:,每秒通过单位面积薄膜的液体的总量。,溶质流量密度,:,每秒通过单位面积薄膜的溶质的量。,压强梯度的影响,由伯肃叶公式，粘度为 的液体通过半径为长度为 的圆柱形管子时，其流率,:,其中 为管子两端的压差。,设 为薄膜上单位面积上小孔的数目，为薄膜的厚度，则液体的体积流量密度,:,取有,称为薄膜的滤清系数,滤清系数,由压强差引起的流量密度：,薄膜的作用相当于一个滤器，这正是 为薄膜的滤清系数的原因。,的单位为：,浓度梯度的影响,由,Fick,第一定律：,当 为一个常数时，,溶质流量密度：,取 ，则,膜渗透率,由浓度差引起的流量密度：,为膜渗透率。,的单位为：,浓度差压强差对通过薄膜溶质的影响,薄膜特性：,多孔薄膜是由许多垂直于膜表面的圆柱形孔构成，它允许溶质部分、全部或不允许通过。,溶质特性：,（,1,）全通过,（,2,）溶质不能通过,（,3,）溶质能部分通过。,溶质全通过的情况,溶质流量密度为液体流动携带溶质和扩散溶质流量密度的和，即：,当流动稳定时，,那么，,溶质全阻隔的情况,半透膜不允许溶质通过，,由于 存在，将 写为,其中,称为渗透压强差,溶质部分通过的情况,当有部分溶质通过薄膜时，溶质的流动从 缩减为 ，有效压强：,因此，,薄膜两侧浓度差的均衡时间,参考图,2-4-2,用渗透率代入得：,浓度均衡过程,记,则：,解得：,表示浓度均衡过程的时间常数。,最终浓度,物质数量不变，,有：,各个时刻的浓度描述,最终浓度：,2-5,有浓度差和压强差时通过薄膜的流动,渗透现象,参照图,2-5-1,实验，实验结果表明除了静压力外还存在一个其他的力。,2-5,有浓度差和压强差时通过薄膜的流动,渗透现象,上述水通过半透膜的现象称为渗透。,这种类似静压力的驱动力称为渗透压。,Vant,Hoff,定律：,渗透压,为单位体积摩尔数,为单位体积粒子数,渗透压物理解释,考虑半透膜，存在浓度差，在入口处受一个平均指向,-x,方向的力。,半透膜不允许溶质通过，则有：,溶液,溶剂,半透膜,考虑到 的 体积元 ，总受力：,压力差引起的力,：,细孔流速较小，可认为 处于平衡态，,所有受力：,则有：,溶质分子不能通过薄膜，产生了压强减少，其值正是渗透压,溶液,溶剂,渗透压计算,总渗透压等于所有非渗透粒子的渗透压总和。,称为溶液的渗透性，单位,mol/L,对于两种溶液：,渗透压值较高的溶液称为高渗溶液。,渗透压值相等时称为等渗溶液。,渗透压值较低的溶液称为低渗溶液。,在静压强差和渗透压强差下溶质和溶剂的流动,当溶质可以部分通过时，设在左侧和左侧入口处的浓度分别为 和。,左侧的浓度变化为 ，由于渗透压 的影响，左侧入口处的静压强：,同理，右侧为：,膜,实验现象解释,初始状态,过程持续,直到,膜,体积流量密度,有效压强差：,也即，,体积流量密度：,溶质流强度,溶质流量密度由溶剂引起的流动和扩散两部分构成，即：,设 不随时间变化，和 保持不变，则细孔内 也不随时间变化，只与 有关。根据连续性特点，细孔内 相同，这样，,考虑 和 ，记 为,和 的均值，,溶质流强度,红细胞的渗透率和滤清系数,外部介质的渗透压大于、等于、小于细胞的渗透压时，分别称为高渗、等渗和低渗溶液。,细胞在低渗溶液中，会流入水使其膨胀；在高渗溶液中，会流出使其变皱。,由，求出,由和 ，求出,P,毛细血管的葡萄糖输运,习题,血流通过毛细血管需要将,10%,的葡萄糖输运到肌肉中才能满足人体每天的葡萄糖需求。,已知：毛细血管的平均长度为,0.1cm,，平均半径为,cm,，平均流速为,0.04cm/s,，葡萄糖的渗透率为,cm/s,。设毛细血管外葡萄糖的浓度为 ，求证当血液进入毛细血管时葡萄糖的浓度多高才能满足人体葡萄糖输运的要求。,