Koncentracija gradijent: pojam formule. Transport tvari u biološkim membranama

Što je koncentracija? Govoreći općenito, odnos je volumen materijala, a broj čestica u njoj otopljene. Ova definicija se nalazi u najrazličitijim granama znanosti, od fizike i matematike, koji je završio filozofiju. U tom slučaju, pitanje uporabe pojma „koncentracije” u biologiji i kemiji.

gradijent

Prevedeno s latinskog, to znači „raste” ili „Walking”, onda postoji „pokazujući prstom”, koja pokazuje smjer u kojem bilo koji povećava vrijednost. Kao primjer, može se koristiti, na primjer, na nadmorsku visinu na različitim mjestima na Zemlji. Njegova (visina) gradijent u svakoj točki na karti će pokazati vektor povećanja vrijednosti za postizanje najstrmiji uspon.

U matematici, izraz pojavio tek u kasnom devetnaestom stoljeću. To je uvedena od strane Maxwell i ponudio svoje simbole ove veličine. Fizičari koriste taj pojam kako bi opisao električno i gravitacijsko polje, promjene potencijalne energije.

Ne samo fizika, ali i drugih znanosti koriste termin „gradijent”. Ovaj pojam se odražavaju i kvalitativnih i kvantitativnih karakterizacija tvari, npr koncentracije ili temperature.

gradijent koncentracije

Što je gradijent je sada poznato, a što je koncentracija? To je relativna vrijednost, što ukazuje na udio tvari sadržane u otopini. Može se odbiti kao postotak po masi, ili mola atoma u plin (otopina), udjelu cjeline. Ovaj široki izbor nam omogućuje da izraze gotovo bilo kojem omjeru. I to ne samo u fizici ili biologiji, ali i metafizičkim znanostima.

Općenito, koncentracija gradijent vektor količina, koji karakterizira količina i smjer promjene tvari u mediju.

definicija

Je li moguće izračunati gradijent koncentracije? Formula je osobito između osnovnih promjena tvari i dugom putu koncentracije koja će morati prevladati tvar postići ravnotežu između ta dva rješenja. Matematički se to izražava formulom C = dC / dl.

Prisutnost koncentracijskom gradijentu dvaju materijala razlog njihovog miješanja. Ako se čestice kreću iz regije većom koncentracijom na nižu, onda se to naziva difuzija, a ako među njima postoji polupropusne barijere - osmoze.

aktivni transport

Aktivna i pasivna prijevoz odražava kretanje tvari kroz membrane ili slojeva stanica živih bića: od protozoa, biljaka, životinja i ljudi. Ovaj proces se odvija pomoću toplinske energije, budući da je tranzicija obavlja tvari protiv koncentracijskog gradijenta s manjeg na veći. Najčešće za takvu interakciju korištenjem adenozin trifosfat ili ATP - molekulu koja je svestran izvor energije 38 Joule.

Postoje različiti oblici ATP, koje se nalaze na membranama stanica. Energija sadržana u njima je izdana kada je prijenos tvari kroz tzv molekularne pumpi. To pore u staničnoj stijenci koji selektivno apsorbiraju i dizane elektrolita ione. Osim toga, tu je i model prometa kao symport. U tom slučaju, u isto vrijeme transportira dvije tvari: jedan izlazi iz stanice, a drugi ga dobiva. To štedi energiju.

vezikularne prijevoz

Aktivne i pasivne transport uključuje transport tvari u obliku mjehurića ili mjehurića, tako da se proces naziva, odnosno vezikularne transport. Postoje dvije vrste:

1. Endocitoza. U ovom slučaju, mjehurići se generira iz stanične membrane u svoje apsorpcije procesnim krutina ili tekućina. Vezikule može biti glatka ili imati rubove. Ovaj postupak hranjenja su jajne bijelih krvnih stanica, te bubrežne epitel.
2. Eksocitozu. Kao što ime sugerira, ovo je inverzna prethodnog. To je organela unutar stanice (npr Golgi aparata), koje se „pakirane” tvari u vezikule, i zatim izaći kroz membranu.

Pasivna prijevoz: Difuzija

Kretanje koncentracijskom gradijentu (od najviše do najniže) odvija bez korištenja energije. Postoje dvije varijante pasivnog transporta - je osmoza i difuzija. Potonji je jednostavan i lagan.

Osmoza glavna razlika je u tome što je proces koji se kreću molekula odvija kroz polupropusnu membranu. Difuzijski duž koncentracijskog gradijenta nastaje u stanicama koje imaju membranu sa dva sloja lipidnih molekula. prijevoz smjer ovisi samo o broju tvari s obje strane membrane. Na ovaj način, stanice prodrijeti hidrofobne tvari, polarnog molekulu, urea, i ne može prodrijeti proteine, šećere, ioni i DNA.

U procesom difuzije, molekule imaju tendenciju da ispuni cijelu dostupan volumen, kao i za poravnavanje koncentracija na obje strane membrane. To se događa tako da je membrana nepropusna ili slabo propusna na suštinu. U ovom slučaju, to utječe na osmotske sile koje mogu i čine gušće barijeru i protežu se povećanjem veličine crpne kanala.

olakšana difuzija

Kada je koncentracija gradijent nije dovoljan za transport materijala u pomoć specifičnih proteina. Oni se nalaze na staničnoj membrani na isti način kao i ATP molekula. Zahvaljujući njemu, može biti i aktivni i pasivni transport.

Na ovaj način, preko membrane su velike molekule proteina, (DNA), polarne tvari, uključujući i aminokiseline i šećere, ione. Zahvaljujući sudjelovanju brzine proteina transporta povećava se nekoliko puta u usporedbi s konvencionalnim difuzije. Ali ovo ubrzanje ovisi o nekoliko čimbenika:

• Tvar gradijent unutar i izvan stanice;
• Količina nosećih molekula;
• brzina vezanja tvari i nosača;
• rampa unutarnje površine stanične membrane.

Unatoč tome, prijevoz odvija zahvaljujući radu proteinskih nosača i ATP energije u ovom slučaju se ne koristi.

Glavne osobine koje karakteriziraju olakšana difuzija, su:

1. Brzo prijenos tvari.
2. Selektivnost prijevoz.
3. Zasićenje (kad su zauzeta sva proteini).
4. Natjecanje između tvari (zbog afiniteta proteina).
5. Osjetljivost na određene kemijske agense - inhibitori.

osmoza

Kao što je gore spomenuto, osmoze - kretanje tvari uz koncentracijskog gradijenta kroz polupropusne membrane. Najpotpuniji osmoza proces opisuje princip Le Chatelierov-Braun. Ona kaže da ako je sustav u ravnoteži, utjecaj izvana, ona će težiti da se vrati u prijašnje stanje. Prvi put s osmoza fenomenom susreću u sredini XVIII stoljeća, ali tada nije pridaju mnogo važnosti. proučavati fenomen počela tek sto godina kasnije.

Najvažniji element u fenomenu osmoze je polupropusna opna koja prolazi kroz sebe samo molekule određenog promjera i svojstva. Na primjer, dvije otopine sa različitim koncentracijama, barijera će proći kroz samo otapalo. To će se nastaviti sve dok se koncentracija na obje strane membrane neće biti isti.

Osmoza igra značajnu ulogu u životu stanice. Ova pojava omogućuje da ih probiti samo na one tvari koje su potrebne za održavanje života. Crvenih krvnih stanica opna je propusna samo vode, kisika i hranjivih tvari, ali su proteini koji nastaju unutar crvenih krvnih stanica, a ne mogu izaći.

osmoze i našao praktičnu primjenu u svakodnevnom životu. Čak i bez realizacije, ljudi u procesu salamurenja hranu koristi je načelo gibanja molekula duž gradijenta koncentracije. Zasićenom otopinom soli „rastegnut” kroz sve vode iz proizvoda, čime ih se skladištiti duže.