Kontsentratsioonigradiendist: mõiste valemiga. Ainete transporti biomembraane

Mis on kontsentratsioon? Rääkides üldiselt on see suhe materjali hulk ja osakeste arvuga selles lahustunud. See määratlus on leitud kõige erinevamad teadusharud, füüsika ja matemaatika, mis lõpeb filosoofia. Sel juhul küsimus kasutamist mõiste "koondumine" bioloogia ja keemia.

gradient

Tõlgitud ladina, see tähendab "kasvab" või "Walking", siis on "sõrmega", mis näitab, mis suunas tahes väärtus suureneb. Näiteks võib kasutada näiteks kõrgus merepinnast eri kohtades Maa. Selle (kõrgus) gradient igas punktis kaardil näitab vektorit suurenevaid väärtusi saavutada kõige järsema tõusu.

Matemaatika, mõiste ilmus alles üheksateistkümnenda sajandi lõpus. See võeti kasutusele Maxwell ja pakutakse oma sümbolid sellises suurusjärgus. Füüsikud kasutavad seda mõistet, et kirjeldada elektriline ja gravitatsiooniväli muutus potentsiaalne energia.

Mitte ainult füüsika, vaid ka teiste teaduste kasutada terminit "gradient". See kontseptsioon võib peegeldada kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed iseloomustamine aineid, näiteks kontsentratsiooni või temperatuuri.

kontsentratsioonigradiendist

Mis on gradient on nüüd teada ja kontsentratsiooni? See on suhteline väärtus, mis näitab, kui suur osa ainest, mis sisaldub lahendus. Seda saab lahutada massiprotsenti mooli või aatomite gaas (lahus), osa tervikust. See lai valik võimaldab meil väljendada praktiliselt iga suhe. Ja mitte ainult füüsika või bioloogia, vaid ka metafüüsiline Sciences.

Üldiselt konstentratsioonigradienti on vektori kogust, mis iseloomustab ka summa ja muutumise suunda aine keskkonnas.

määratlus

Kas on võimalik arvutada kontsentratsioonigradiendist? Vormel on eriti vahel elementaarne sisulisi muudatusi ning pikka teed kontsentratsioon, mis peab ületama aine saavutada tasakaal kahe lahendusi. Matemaatiliselt väljendab seda valemiga C = dC / dl.

Juuresolekul konstentratsioonigradienti kahe materjali on põhjus nende segamine. Kui osakesed liiguvad piirkonnast kõrgema kontsentratsiooniga madalamale, siis nimetatakse seda difusiooni ja kui nende seas on poolläbilaskva barjääri - osmoosi.

aktiivne transport

Aktiivne ja passiivne transport peegeldab ainete liikumist läbi membraanide või rakukihtidest elusolendeid: algloomad, taimed, loomad ja inimesed. See protsess toimub kasutamisel soojusenergia üleminekuks ainete läbi vastu kontsentratsioonigradiendist, väikseimast suurim. Kõige sagedamini sellise interaktsiooni lehe adenosiintrifosfaat või ATP - molekul, mis on mitmekülgne energiaallikana 38 Joule.

On erinevaid vorme ATP, mis asuvad rakumembraanides. Sisalduvast energiast neid vabaneb Kui edastus ainete kaudu niinimetatud molekulaarse pumbad. See poorid rakuseina mis selektiivselt neelavad ja pumbatakse elektrolüüti ioone. Lisaks on mudel transpordi symport. Sel juhul samal ajal transporditakse kahe aine: üks väljub raku ja teine saab selle. See säästab energiat.

vesikulaarhaiguse transport

Aktiivne ja passiivne transport sisaldab ainete transportimiseks kujul mullid või vesiikulid, nii protsessi nimetatakse vastavalt vesikulaarhaiguse transport. On kahte liiki:

1. Endotsütoosi. Sel juhul mullid genereeritakse rakumembraanis selle imendumist protsessi tahked või vedelad. Vesiik- võib olla sile või on servad. See meetod söötmine on munavalge vererakud ja neeru epiteelis.
2. Eksotsütoosiga. Nagu nimigi ütleb, see on pöördvõrdeline eelmisega. Tal on organellid rakus (nt Golgi kompleksi), mis on "pakitud" aine vesiikulid ja nad hiljem välja tulnud läbi membraani.

Passiivne transport: difusioon

Liikumine konstentratsioonigradienti (kahanev) tehakse ilma energia kasutamisega. On kaks varianti passiivne transport - on osmoosi ja difusiooni teel. Viimane on lihtne ja kerge.

Osmoos Peamine erinevus on see, et protsess liigub molekulid toimub läbi poolläbilaskva membraani. Difusioonilised piki kontsentratsioonigradiendist esineb rakkudes, mille membraani kaks kihti lipiidimolekulid. transpordi suunas sõltub ainult ainete arvu mõlemal pool membraani. Sel viisil rakud tungivad hüdrofoobseid aineid, polaarse molekuli, uurea ja ei saaks tungida valgud, suhkrud, ioonide ja DNA.

Hajumise protsessi molekulid kipuvad täita kogu kättesaadav maht, samuti selleks, et viia kontsentratsioon mõlemal pool membraani. See nii juhtub, et membraan on veekindlad või halvasti läbitavaks aine. Sel juhul mõjutab osmootse jõud, mis võib nii teha tihedam barjääri ja venitada seda suurendades suurus pumpamiskanal.

lihtsustatud difusiooni

Kui konstentratsioonigradienti ei piisa transporditav materjal appi spetsiifilisi valke. Need asuvad rakumembraanil samamoodi nagu ATP molekule. Tänu temale võib olla nii aktiivne ja passiivne transport.

Sel moel läbi membraani on suured molekulid (valgud, DNA), polaarse ained, mis hõlmavad aminohappeid ja suhkruid, ioone. Tänu osalemise valgu transpordi kiirus on kasvanud mitu korda võrreldes tavaliste difusiooni. Aga see kiirendus sõltub mitmest tegurist:

• Aine gradient sees ja väljaspool rakku;
• summa kandjamolekule;
• määra seonduv aine ja kandjat;
• ramp sisepind rakumembraani.

Hoolimata sellest, et transport toimub tänu töö kandevalkudega ja ATP energiat sel juhul ei kasutata.

Peamised omadused, mis iseloomustavad lihtsustatud difusiooni, on:

1. Quick üleandmise aineid.
2. Selektiivsus transport.
3. Küllastus (kui kõik valgud on hõivatud).
4. Konkurents ainete vahel (tänu valgu afiinsus).
5. Tundlikkus spetsiifiliste keemiliste ainetega - inhibiitorid.

osmoosi

Nagu eespool mainitud, osmoosi - ainete liikumist mööda kontsentratsioonigradiendist läbi poolläbilaskva membraani. Kõige täiuslikum osmoosi protsessi kirjeldab Le Chatelier-Braun põhimõtet. See ütleb, et kui süsteem on tasakaalus, mõju väljastpoolt, siis kipuvad tagasi oma endise oleku. Esmakordselt osmoosi nähtus tekkinud keset XVIII sajandil, kuid siis ta ei omistanud suurt tähtsust. uurida nähtus hakkas ainult sada aastat hiljem.

Kõige olulisem element nähtus osmoosi on poolläbilaskva membraani, mis läbib ennast ainult molekule teatud diameeter või omadusi. Näiteks kaks erineva kontsentratsiooniga lahust, barjääri läbib ainult lahusti. See jätkab nii kaua kui kontsentratsioon mõlemal pool membraani ei ole sama.

Osmoos mängib olulist rolli raku elu. See nähtus võimaldab tungida neid ainult need ained, mida on vaja säilitada elu. Erütrotsüütide membraani läbilaskev ainult vee, hapniku ja toitainete, kuid valgud, mis on moodustatud sees punaliblede, ei saa välja.

osmoosi ja leidis praktilise rakendamise igapäevaelus. Isegi pahaaimamatult inimesed protsessi toomine toidu kasutatud on põhimõtteliselt liikumise molekulide mööda kontsentratsiooni gradient. Küllastunud soolalahusega "venitatud" üle kogu vesi tootest, võimaldades neil seeläbi säilitatakse kauem.