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文档简介

二. 协助扩散 （Facilitated Diffusion） 第二个重要的反应扩散例子是协助扩散（facilitated diffusion）。协助 扩散指物质传输流被扩散媒体（例如血液，细胞质液）中的某个反应加速。 协助扩散的一个很好的例子就是氧气在肌肉纤维中的输送。在肌肉纤 维中，氧气结合在肌红蛋白 （myoglobin）上变成氧合肌红蛋白（oxymyoglobin ）来进行传输。如果没有肌红蛋白（例如一氧化碳中毒情况），氧传输效率大 大降低。 其实，这个人所共知的现象是违背直觉的，需要用模型进行进一步 地解释。因为肌红蛋白的直径 (molecular weight M = 16,890) 远大于氧气分子 直径(molecular weight M = 32)，因此其扩散常数比氧气分子扩散常数小很多 (D = 4.410-7 and D = 1.210-5 cm2/s for myoglobin and oxygen, respectively). ， 从而扩散慢很多。直观上看，氧气结合上肌红蛋白后，反而慢了很多。（见 作业） 这个问题的解释是：在平衡态，全部的氧的传输 = 自由的氧的传输 + 氧合肌红蛋白的传输。如果肌红蛋白非常之多（比自由氧），和氧结合的非常 好，就可以帮助氧传输。 下面是一个简单模型。假定考虑一直线上的管子，含有可扩散的肌红 蛋白。在左边(at x = 0) 氧的浓度是固定的记为 s0，在右边 (at x = L) 氧的浓度也 是固定的记为 sL，其中 sL 0，从而临界 值0 下降，表示所需要的外部边界氧含量下降。 这说明，肌红蛋白存在，可以使所需要的外部边界氧浓度的最低要求（防止氧 负债）降低。 考虑 项，其中代表的是氧气消耗常数 g，从而这一项可以看出氧气的消 耗。我们在下图中横坐标就使用 来代表氧气的消耗；纵坐标用相应的0 。其中，取 = 5。 即给定 = 5，变化，求出相应的0 。 作业：假定在溶液中含 1.2 105 M / cm3 的肌红蛋白，计算氧气的有效扩散系 数。 其中： 肌红蛋白的扩散系数与氧气的扩散系数 Ds = 4.4107 cm2/s Dc = 1.2105 cm2/
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