Concetti Chiave
- La corrente di singolo canale è influenzata dal gradiente elettrico e chimico, simile al movimento degli ioni in soluzione.
- Il moto browniano degli ioni provoca un movimento casuale che favorisce il passaggio da aree di alta concentrazione a bassa concentrazione, conforme alla legge di Fick.
- Il flusso ionico è proporzionale al gradiente di concentrazione, con un segno negativo che indica il movimento verso zone a minore concentrazione.
- In presenza di un gradiente elettrico, gli ioni si muovono per ridurre la loro energia elettrostatica, seguendo la forza data dalla carica e dal campo elettrico.
- La velocità di movimento degli ioni in soluzione è costante e dipende dalla forza elettrostatica e dalla mobilità dell'ione e del solvente.
Dipendenza dal gradiente chimico
La dipendenza della corrente di singolo canale dal gradiente elettrico e dal gradiente chimico può essere interpretata con le stesse leggi fisiche che vengono da molto tempo utilizzate per spiegare il movimento degli ioni in soluzione.
Dipendenza dal gradiente chimico. Innanzitutto gli ioni in soluzione sono sottoposti ad un moto browniano, ovvero un moto casuale in tutte le direzioni, dovuto alla loro continua collisione con le molecole d’acqua. A causa di questo moto, gli ioni tenderanno nel tempo ad occupare gli spazi adiacenti. Supponendo di avere due spazi adiacenti a diversa concentrazione, gli ioni che per moto browniano si muoveranno dal punto a maggior concentrazione a quello a minor concentrazione saranno in numero maggiore degli ioni che si muovono in direzione opposta. Ciò perché nel comparto a maggiore concentrazione vengono effettuati più tentativi di attraversamento del setto. In termini matematici ciò è espresso dalla legge di Fick. La legge di Fick ci dice quindi che il flusso di ioni è proporzionale al gradiente di concentrazione dello ione permeante (dC/dx), cambiato di segno, a meno di una costante di proporzionalità,data dal prodotto dell’area per il coefficiente di diffusione. Il segno negativo nell’equazione significa che gli ioni si muovonoda concentrazioni maggiori a concentrazioni minori (infatti ∂C/∂x vuol dire (C1 –C2 )/(x1-x2); se x1>x2 allora il flusso è positivo se C1>C2).
Dipendenza dal gradiente elettrico
Dipendenza dal gradiente elettrico. Uno ione presente in una soluzione in cui si applica una differenza di potenziale ΔV, è sottoposto ad una forza che lo muoverà in modo da ridurre la sua energia elettrostatica (ad esempio, se lo ione è positivo, esso si sposterà verso regioni a potenziale più negativo). Questa forza sarà data da forza = q E = -z e (dV/dx), dove E è il campo elettrico a cui la carica q è sottoposta. Contrariamente a quanto succederebbe nel vuoto, dove uno ione sottoposto ad una forza accelera (a causa della legge di Newton), in soluzione le continue collisioni tra lo ione e le molecole di solvente sottraggono continuamente energia allo ione, e come risultato si avrà che lo ione si muove ad una velocità costante v, il cui valore dipenderà dalla forza elettrostatica e da un coefficiente tipico dello ione e del solvente, chiamato mobilità µ: v=µ F = -z e µ (ΔV/Δx). Infine il flusso ionico sarà pari agli ioni che attraversano un’area A nel tempo Δt.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del moto browniano nella dipendenza dal gradiente chimico degli ioni in soluzione?
- Come influisce la differenza di potenziale sulla dipendenza dal gradiente elettrico degli ioni?
- In che modo le collisioni tra ioni e molecole di solvente influenzano il movimento degli ioni in soluzione?
Il moto browniano causa un movimento casuale degli ioni, che tendono a spostarsi da aree di alta concentrazione a aree di bassa concentrazione, come descritto dalla legge di Fick, che stabilisce che il flusso di ioni è proporzionale al gradiente di concentrazione (dC/dx) e cambia segno.
La differenza di potenziale ΔV genera una forza che muove gli ioni per ridurre la loro energia elettrostatica, spingendoli verso aree a potenziale più negativo. Questo movimento è influenzato dalla mobilità dello ione e dal campo elettrico, risultando in una velocità costante.
Le collisioni continue tra ioni e molecole di solvente sottraggono energia agli ioni, impedendo loro di accelerare come nel vuoto. Di conseguenza, gli ioni si muovono a una velocità costante, determinata dalla forza elettrostatica e dalla mobilità del sistema.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
