Flussi - fisiologia generale

Flussi

La diffusione è una proprietà fisica fondamentale di tutti i processi biologici e costituisce il motore tramite il quale le cellule possono generare dei segnali. Per esempio:

• È attraverso flussi diffusionali che l’O₂ passa dagli alveoli polmonari al sangue.
• È attraverso flussi diffusionali che molecole nutritizie e O₂ passano dal sangue ai tessuti.
• Un evento fondamentale che sta alla base del funzionamento dei neuroni è la genesi del potenziale d’azione dentro la cellula nervosa. I potenziali d’azione sono eventi elettrici prodotti dalla diffusione di ioni Na⁺.
• La trasmissione sinaptica, un evento fondamentale per la comunicazione neuronale, avviene per diffusione del neurotrasmettitore dal terminale pre-sinaptico di un neurone al terminale post-sinaptico di un altro neurone. Il neurotrasmettitore viene espulso per esocitosi da un neurone e verrà endocitato da un altro.

Diffusione di particelle non cariche

Se introduciamo una goccia di colorante in acqua, questo si disperde, cioè diffonde, quindi avviene una dispersione del soluto (colorante) nel solvente (acqua). Se si prendono diversi intervalli di tempo, si avrebbe che la diffusione avviene gradualmente e finisce quando le particelle di soluto si trovano omogeneamente in tutto lo spazio a disposizione. Il movimento delle molecole di colorante è generato dall’energia termica, cioè l’energia che ogni molecola di colorante possiede.

La diffusione è il movimento molecolare generato dall’energia termica: moti browniani (A. Einstein).

Flusso molare unidirezionale

Il flusso molare unidirezionale è la quantità di soluto che attraversa un’area unitaria nell’unità di tempo. Si ipotizzi che si abbiano due compartimenti: il compartimento 1 in cui c’è più soluto (inizialmente) e il compartimento 2 in cui ce n’è di meno. I due compartimenti sono divisi da una membrana. Alla fine, la quantità di soluto nei due compartimenti sarà la stessa, per cui le particelle si saranno mosse con flusso f.

Flusso netto: se esiste un flusso unidirezionale che va da 1 a 2, allora esiste un flusso unidirezionale che va da 2 a 1, quindi il flusso netto è la differenza tra i due flussi unidirezionali. Nel flusso netto, le particelle si muovono dalla zona in cui sono più concentrate alla zona in cui lo sono meno. Se i due flussi unidirezionali sono uguali e opposti, allora il flusso netto è 0.

L’andamento temporale di un flusso è dato da una funzione esponenziale.

C: concentrazione ini