Veterinarska stanica, Vol. 54 No. 5, 2023.
Pregledni rad
https://doi.org/10.46419/vs.54.5.8
Entropija i njezino značenje u transportu iona kroz staničnu membranu
Selim Pašić
; Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb, Zagreb, Croatia
Nato Popara
; Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb, Zagreb, Croatia
Antea Klobučar
; Ministry of Defence, Armed Forces of the Republic of Croatia, Croatian Navy, Croatia
Denis Cvitković
; Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb, Zagreb, Croatia
Marinko Vilić
; Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb, Zagreb, Croatia
Sažetak
Svrha ovoga rada je predstaviti na jednostavan način koncept entropije i njezinu ulogu u transportu iona kroz staničnu membranu koristeći najnovije spoznaje iz biofizike. Na primjeru iz stvarnog života ukazujemo da procesi unutar nekoga sustava vode do porasta entropije, a prikazujemo da je porast entropije direktno povezan s ireverzibilnošću procesa i da određuje „vremensku strijelu“ - smjer protoka vremena. Na apstraktnom smo primjeru razjasnili pojam nereda sustava, koji se vrlo često koristi u definiciji entropije, povezujući ga s brojem mikrostanja koja ostvaruju određeno makroskopsko stanje. Razmatrali smo značenje entropije u transportnim procesima kroz staničnu membranu. Pokazali smo da su pasivni transportni procesi kroz staničnu membranu posljedica povećanja entropije u sustavu
stanična membrana - transportna tvar. Detaljno smo prezentirali model aktivnoga transporta iona kroz staničnu membranu slijedeći Rubi i sur. (2017.). Sila koja transportira ione kroz kanal prouzročena
je gradijentom entropije koji se prostire uzduž kanala, a posljedica je ljevkastoga oblika kanala. Sila entropije je proporcionalna omjeru ionu raspoloživih poprečnih presjeka izlazne i ulazne plohe kanala. To znači da kanal samo dostatno izraženoga ljevkastoga oblika može transportirati ione suprotno koncentracijskom gradijentu. Analizirali smo i konačni rezultat za entropijsku silu u graničnim uvjetima i izračunali da je za vrlo široki kanal sila proporcionalna omjeru površina ulazne i izlazne plohe, dok je za vrlo uzak kanal, čiji polumjer teži polumjeru iona, sila postaje izuzetno velika. Razumljivo smo objasnili kako prezentirani model rješava nekoliko otvorenih pitanja aktivnoga transporta tvari: kako se energija koja je skalarna veličina pretvara u usmjereno gibanje iona i što je vektorska veličina; kako energija transportira ione s obzirom da je mjesto oslobađanja energije daleko od točke vezivanja iona u transportnom proteinu; kako energija koje se oslobađa u vrlo uskom području može transportirati ione na velikoj skali.
Ključne riječi
entropija; aktivni transport; pasivni transport; ion; stanična membrana
Hrčak ID:
290633
URI
Datum izdavanja:
23.3.2023.
Posjeta: 505 *