Thermodiffusive behaviour ofNaCl andKCl aqueous solutions: A model for theNa-K pump

Summary

In NaCl and KCl aqueous nonisothermal solutions K⁺ inverts its sense of migration within the physiological concentration range; Na⁺ behaves similarly at much lower concentrations. These findings are discussed in relation to solute-induced modifications of water structure and of their influence on thermal diffusion. A possible evolutionary model of a thermodiffusive mechanism for the sodium-potassium pump is also suggested.

Riassunto

In soluzioni acquose non isoterme di NaCl e KCl, lo ione K⁺ inverte il suo senso di migrazione nel gradiente di temperatura entro il campo delle concentrazioni fisiologiche. Un’inversione ha luogo anche nel caso dello ione Na⁺, ma a concentrazioni molto minori. Si discutono questi ritrovati in relazione alle modifiche indotte nella struttura dell’acqua dalla presenza degli ioni, ed alle conseguenti variazioni dei parametri che determinano l’andamento della diffusione termica. Si suggerisce infine un plausibile meccanismo fisico della pompa sodio-potassio fondato su tali risultati sperimentali.

Резюме

В водных неизотермических растворах NaCl и KCl ион K⁺ инвертирует направление миграции в области физиологических концентраций. Инверсия имеет место также для ионов Na⁺, но для более низких концентраций. Проводится обсуждение полученных результатов в связи с изменениями структуры воды, обусловленными наличием ионов, и их влиянием на термодиффузию. На основе экспериментальных результатов предлагается возможныи физический механизм для Na−K насоса.