Allgemeine Zellphysiologie II Diffusionsprozesse

專題概述 講師: PD Dr. Friederike Stumpff 主題: 全面細胞生理學 II - 擴散過程 內容大綱:

隔室形成

1. 隔室的定義與重要性

• 隔室是在生物體內部形成的腔室或界面，這對於細胞環境的穩定性和生物化學反應的局部化至關重要。

• 隔室通常由細胞膜或其他生物膜界定，這些膜具有選擇性通透性，調控物質進出。

擴散

2. 擴散的定義及其過程

• 擴散是顆粒在溶液或氣體中，由高濃度區域向低濃度區域自發移動的過程。

• 此過程受熱運動影響，分子隨機運動導致均勻分佈，進而達到動力學平衡。

• 擴散速度受各種因素影響，包括分子大小、媒介的溫度及性質。

水的擴散：滲透

3. 滲透的定義與應用

• 滲透是水分子通過半透膜的移動過程，這些膜僅允許某些分子自由通過。

• 滲透依賴於濃度梯度，從低溶質濃度向高溶質濃度移動。

• 滲透壓的計算公式為: π = (C1 - C2)·R·T，其中C1與C2表示膜兩側的溶質濃度，R是氣體常數，T是絕對溫度。

• 例子: 在生理鹽水（如0.9%氯化鈉溶液）中的滲透壓計算。

帶電粒子的擴散

4. 能斯特電位與電解質平衡

• 能斯特電位是指在帶電粒子通過膜時，膜兩側所需的電位差以平衡這些粒子的濃度。

• 全面的電解質平衡關注細胞膜兩側帶電粒子的濃度差及其對細胞功能的影響。

5. 吉布斯-多南理論

• 吉布斯-多南理論描述了在靜態系統中，帶電粒子如何在濃度和電位之間達到平衡。

• 這一理論對於理解病理狀況下的電解質不平衡具有重要意義。

臨床擴散過程

6. 超鉀血症及其臨床影響

• 超鉀血症是指血液中鉀離子濃度過高，對心臟功能產生嚴重影響。

• 此狀態需要密切監測並採取適當的治療措施，例如注射胰島素和葡萄糖以降低鉀離子濃度，這是針對急性超鉀血症的一種應對策略。

第二熱力學定律

7. 總熵及生命的秩序

• 根據第二熱力學定律，封閉系統的總熵不會減少，生命過程中的有序向無序的轉變意味著生物體依賴持續的外部能量以維持其內部秩序。

• 埃爾溫·施羅丁格在其著作中提到，生物體透過「負熵」來保持生命的秩序，這一概念強調了生物系統如何利用能量和物質的輸入來維持結構和功能。