Koncentrációgradiens: a fogalom a képlet. Szállítás az anyagok biológiai membránok

Mi koncentráció? Beszéd tágan, az arány anyag térfogata és a részecskék száma feloldjuk benne. Ez a meghatározás megtalálható a legkülönbözőbb tudományágak, fizikából és matematikából, véget filozófia. Ebben az esetben, az a kérdés, a használata a „koncentráció” a biológia és a kémia.

gradiens

Fordította a latin, az azt jelenti, „növekvő” vagy „Walking”, akkor van egy „mutató ujját”, amely jelzi az irányt, ahol minden érték növekszik. Példaként lehet használni, például a tengerszint feletti magasság különböző pontjain a Földön. A (magassága) a gradiens minden pontján a térképen megjelenik a vektor növekvő értékek eléréséhez a legmeredekebb emelkedés.

A matematika, a kifejezés meg csak a tizenkilencedik század végén. Vezette be Maxwell, és felajánlotta a saját szimbólumok ilyen nagyságrendű. A fizikusok ezt a fogalmat, hogy írják le az elektromos és gravitációs mező, a helyzeti energia változásának.

Nem csak fizikai, hanem más tudományok használja a „gradiens” kifejezés. Ezt a koncepciót tükrözi mind minőségi, mind mennyiségi jellemzése anyagok, például, a koncentráció vagy a hőmérséklet.

koncentráció gradiens

Mi a gradiens már ismert, és milyen koncentráció? Ez egy relatív érték, amely azt jelzi, aránya az anyag az oldatban. Meg lehet levonni, mint tömeg, anyajegyek vagy atomok a gáz (oldat), az aránya a teljes. Ez a széles választék lehetővé teszi számunkra, hogy kifejezzék szinte bármilyen arányban. És nem csak a fizika vagy a biológia, hanem a metafizikai tudományok.

Általában a koncentráció gradiens vektor mennyiség, amely szintén jellemzi az összeg és a változás iránya az anyag a tápközegben.

meghatározás

Vajon ki lehet számítani a koncentráció gradiens? Formula ez különösen közötti elemi változtatásokat tartalmazza, és egy hosszú utat a koncentráció, amely lesz leküzdeni az anyag egyensúly elérése a két megoldás között. Matematikailag, ezt fejezi ki a képlet a C = dC / dl.

A jelenléte a koncentráció-gradiens a két anyag között az oka a keverés. Ha a részecskék mozognak egy régió nagyobb koncentrációt alacsonyabb, akkor az úgynevezett diffúziós, és ha köztük van egy féligáteresztő gátat - ozmózis.

aktív transzport

Aktív és passzív közlekedés tükrözi a mozgalom anyagok membránon keresztül vagy sejtréteg élőlények: egysejtűek, növények, állatok és emberek. Ez a folyamat segítségével történik a hőenergiát, mivel az átmenet végezzük anyagok ellen egy koncentráció-gradienssel kisebb a nagyobb. A leggyakrabban az ilyen kölcsönhatás segítségével adenozin-trifoszfát vagy ATP - molekula, amely egy sokoldalú energiaforrás 38 Joule.

Vannak különböző formái ATP, amely található a membránok a sejtek. Az energia, amely őket szabadul fel, amikor az átutalás kerülő anyagokat az úgynevezett molekuláris szivattyúk. Ez pórusok a sejtfalban, hogy szelektíven elnyelni és szivattyúzzák elektrolit ionok. Ezen kívül van egy modell a közlekedés szimport. Ebben az esetben ugyanakkor azt szállítani két anyag: az egyik jön ki a cella, és a többi kapja meg. Ez energiát takarít meg.

hólyagos közlekedés

Aktív és passzív szállítás magában anyagokat szállító a buborékok formájában, vagy vezikulumok, így a folyamatot nevezik, rendre, vezikuláris transzport. Kétféle:

1. Endocitózis. Ebben az esetben, buborékok keletkeznek a sejtmembránon annak abszorpciós eljárásban szilárd anyagok vagy folyadékok. Vezikulák lehet sima, vagy élek. Ez a módszer a táplálás tojásfehérje vérsejtek, és a vese epithelium.
2. Exocitózisban. Ahogy a neve is sugallja, ez a fordított az előzőt. Azt organellumok a sejten belül (például, Golgi-apparátus), amelyek a „csomagolt” anyagnak az vezikulumok, és ezek később jön ki a membránon keresztül.

Passzív szállítás: Diffusion

Mozgása a koncentráció-gradiens (csökkenő sorrendben) nélkül fordul az energiafelhasználás. Két változata van a passzív közlekedés - az ozmózis és diffúzió. Az utóbbi egy egyszerű és könnyű.

Ozmózis fő különbség az, hogy a folyamat mozgó molekulák zajlik a féligáteresztő membránon keresztül. A diffúzió a koncentrációgradiens mentén fordul elő a sejtekben, amelynek egy membrán két réteg lipid molekulák. szállítási irány csak attól függ a szennyező anyagok száma mindkét oldalán a membrán. Ezen a módon, a sejtek behatolnak a hidrofób anyagok, poláros molekula, karbamid, és nem tud behatolni fehérjék, cukrok, ionok és a DNS.

A diffúziós folyamat, a molekulák általában töltse a teljes rendelkezésre álló térfogat, valamint hogy összehangolja a koncentráció mindkét oldalán a membrán. Ez azért történik, hogy a membrán impermeábilis vagy kevéssé permeábilis az anyagra. Ebben az esetben, az hatással van az ozmotikus erők, amelyek egyaránt, hogy egy sűrűbb gát és nyúlik méretének növelésével a szivattyúzási csatornát.

megkönnyített diffúziós

Ha a koncentráció gradiens nem elegendő a közlekedés anyagot a támogatásnak a specifikus fehérjék. Ezek található a sejtmembránon ugyanúgy, mint ATP-molekulák. Hála neki, lehet mind az aktív és passzív transzport.

Ezen a módon, a membránon keresztül a nagy molekulák (fehérjék, DNS), poláris anyagok, amelyek magukban foglalják az aminosavak és cukrok, ionok. Hála a részvételét fehérje transzport sebessége növekszik többször összehasonlítva a hagyományos diffúzió. De ez a gyorsulás több tényezőtől függ:

• anyag gradiens belül és kívül a sejt;
• mennyisége a hordozó molekulák;
• ráta kötődő anyag és a hordozó;
• rámpa belső felülete a sejtmembrán.

Ennek ellenére a szállítást munkájának köszönhetően a hordozó fehérjék, és az ATP energia ebben az esetben nem alkalmazható.

A fő jellegzetességek könnyített diffúzió következők:

1. Gyors átadása anyagok.
2. Szelektivitás közlekedés.
3. Telítettség (amikor az összes fehérje foglalt).
4. Közötti verseny anyagok (miatt a fehérje affinitására).
5. Érzékenység a specifikus kémiai szerekkel - inhibitorok.

ozmózis

Amint a fentiekben említettük, ozmózis - a mozgása anyagok mentén koncentráció gradiens egy féligáteresztő membrán. A legteljesebb ozmózis ismerteti Chatelier-Braun elv. Azt mondja, hogy ha egy rendszer egyensúlyban van, befolyásolják a külső, akkor hajlamosak visszatérni a korábbi állapot. Első alkalommal az ozmózis jelensége felmerült a közepén a XVIII században, de aztán nem tulajdonítanak nagy jelentőséget. tanulmányozza a jelenséget kezdett csak száz évvel később.

A legfontosabb eleme a jelenség a ozmózis egy féligáteresztő membrán, amely áthalad maga is csak molekulák bizonyos átmérőjű vagy tulajdonságokat. Például két különböző koncentrációjú vizes oldatainak, a sorompó áthaladnak csak oldószert. Ez addig folytatódik, amíg a koncentráció mindkét oldalán a membrán nem lesz ugyanaz.

Ozmózis jelentős szerepet játszik a sejtek életben. Ez a jelenség lehetővé teszi, hogy behatoljon őket csak azok az anyagok, amelyek szükségesek az élet fenntartásához. A vörösvérsejt membrán áteresztő csak víz, az oxigén és a tápanyagok, hanem a fehérjék, amelyek belsejében kialakított egy vörösvérsejt, nem tud kijutni.

ozmózis és talált gyakorlati alkalmazása a mindennapi életben. Még anélkül, hogy észrevennénk, az emberek a folyamat pácolással az élelmiszer alkalmazott elve a molekulák mozgása mentén koncentrációgradiens. Telített sóoldat „feszített” át az összes víz a készülékből, ezzel lehetővé téve, hogy hosszabb ideig tárolható.