Równowaga Donnana

Równowaga Donnana (równowaga membranowa, równowaga Gibbsa-Donnana) – równowaga ustalająca się między 2 roztworami przedzielonymi membraną półprzepuszczalną.

Schemat równowagi Gibbsa-Donnana w błonie komórkowej, oddzielającej cytoplazmę od płynu pozakomórkowego (extracellular)

Białka nie mogą przenikać przez błony półprzepuszczalne, ponieważ są wielkocząsteczkowymi koloidami, jednak dzięki występowaniu w formie jonów (kationów lub anionów) wpływają na rozmieszczenie elektrolitów dyfundujących przez błony komórkowe. W przestrzeni oddzielonej błonami półprzepuszczalnymi, niepozwalającymi na przechodzenie np. anionów białczanowych, zasada elektroobojętności zostaje zachowana w inny sposób. Ze strony, w której znajdują się jony koloidalne, niezależnie od znaku, po tej stronie jest mniej jednoimiennych jonów elektrolitu, a więcej jonów o innym znaku, w porównaniu do roztworu po drugiej stronie błony. Zjawisko to polega więc na nierównomiernym rozmieszczeniu dyfundujących jonów elektrolitu, zależnym od stężeń jonów koloidalnych po obu stronach błony biologicznej. Odgrywa istotną rolę w procesach zachodzących w organizmach żywych.

• Skład elektrolitowy osocza i skład elektrolitowy przestrzeni śródmiąższowej są różne, przez stężenie jonów koloidalnych. W osoczu stężenie białka jest o wiele większe niż w płynie przestrzeni śródmiąższowej, przez to w osoczu stężenie jonów Cl⁻, HCO₃^-, anionów kwasów organicznych jest o wiele mniejsze.

• W krwinkach czerwonych stężenie kationów, szczególnie H⁺, jest dużo większe niż w osoczu, ponieważ jest w nich większe stężenie białka w postaci polianionu. Powoduje to różnice w odczynie obu składników - pH w erytrocycie jest niższe (7,19) niż pH osocza (7,4).

• Równowaga Donnana wpływa na wchłanianie leków, występujących w postaci jonów. Lek podany w postaci anionu drogą pokarmową jest łatwiej wchłaniany do organizmu, ponieważ w żołądku stężenie koloidalnych polianionów jest o wiele większe niż w osoczu.

Zjawisko ustalania się równowagi decyduje również o utrzymywaniu się potencjału spoczynkowego neuronów (polaryzacja błony komórkowej).

Jest wykorzystywane przy oczyszczaniu koloidów z soli mineralnych.

Bibliografia

• Eugene Ackerman: Zarys biofizyki > Molekularny mechanizm przewodzenia impulsów w układzie nerwowym > Donnanowskie potencjały błony. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1968, s. 363, 378–381, 389, 390.
• dr Bożena Kuran: Równowaga kwasowo-zasadowa w organizmie, bufory > 4. Równowaga membranowa Donnana. [w:] Materiały dydaktyczne WUM (chemia medyczna, ćwiczenie nr 4) [on-line]. wum.edu.pl. [dostęp 2014-04-06]. (pol.).
• Krzysztof Polewski: Potencjał Donnana. [w:] Materiały dydaktyczne UP (termodynamika) [on-line]. www.up.poznan.pl. [dostęp 2014-04-06]. (pol.).
• Sylwia Kliber, Jacek A. Wiśniewski (Politechnika Wrocławska): Membranowy proces wymiany anionów jako metoda zmiany składu jonowego wody. Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska, Tom 11, 2009. [dostęp 2014-04-06]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-04-07)]. (pol.).