Concentration gradient: ang konsepto ng formula. Transport ng mga sangkap sa biological membranes

Ano ang concentration? Pagsasalita malawak, ang ratio ay ang dami ng materyal at ang bilang ng mga particle dissolved sa ganyang bagay. kahulugan na ito ay matatagpuan sa mga pinaka-magkakaibang sangay ng agham, mula sa pisika at matematika, nagtatapos pilosopiya. Sa kasong ito, ang tanong ng paggamit ng ang konsepto ng "concentration" sa biology at kimika.

greydyent

Isinalin mula sa Latin, ang ibig sabihin nito "lumalaki" o "Walking", pagkatapos ay mayroong isang "pagturo ng daliri", na nagpapahiwatig ng direksyon kung saan ang anumang halaga ay tataas. Bilang isang halimbawa, ay maaaring magamit, halimbawa, ang taas sa ibabaw ng dagat sa iba't ibang punto ng Earth. Nito (ang taas ng) ang gradient sa bawat punto sa mapa ay magpapakita ng vector ng pagtaas ng halaga upang makamit ang steepest pagtaas.

Sa matematika, ang termino ay lumitaw lamang noong huling bahagi ng ikalabinsiyam na siglo. Ito ay ipinakilala sa pamamagitan ng Maxwell at inaalok ang kanilang sariling mga simbolo ng magnitude na ito. Physicists gamitin konsepto na ito upang ilarawan ang electric at gravitational field, ang pagbabago ng mga potensyal na enerhiya.

Hindi lamang physics, kundi pati na rin iba pang mga agham na gamitin ang terminong "gradient". konsepto na ito ay maaaring sumalamin parehong ng husay at nabibilang na paglalarawan ng sangkap, hal, konsentrasyon o temperatura.

concentration gradient

Ano ang gradient ay kilala na, at ano ang concentration? Ito ay isang kamag-anak na halaga, na kung saan ay nagpapahiwatig ng proportion ng mga sangkap na nakapaloob sa ang solusyon. Maaari itong ibabawas bilang porsyento sa pamamagitan ng timbang, moles o atoms sa gas (solusyon), ang proporsyon ng buo. Ang malawak na pagpipilian ay nagbibigay-daan sa amin upang ipahayag ang halos anumang ratio. At hindi lamang sa physics o biology, ngunit din sa ang metapisiko agham.

Sa pangkalahatan, ang concentration gradient ay isang vector dami, na kung saan din characterizes ang halaga at direksyon ng pagbabago ng mga sangkap sa medium.

depinisyon

Posible upang makalkula ang concentration gradient? Formula na ito ay lalo na sa pagitan elementarya pagbabago ng mga sangkap at isang mahabang landas ng konsentrasyon na ay magkakaroon upang pagtagumpayan ang mga sangkap upang makamit ang isang balanse sa pagitan ng dalawang mga solusyon. Mathematically, ito ay ipinahayag sa pamamagitan ng mga formula C = dC / dl.

Ang pagkakaroon ng concentration gradient sa pagitan ng dalawang mga materyales ay ang dahilan para sa kanilang paghahalo. Kung ang mga particle ilipat mula sa isang rehiyon ng mas mataas na konsentrasyon sa isang mas mababang, pagkatapos ito ay tinatawag na pagsasabog, at kung kasama ng mga ito doon ay isang semi-natatagusan hadlang - pagtagas.

aktibong transportasyon

Aktibo at tinig transport sumasalamin sa paggalaw ng sangkap sa buong lamad o layer ng mga cell ng pamumuhay na tao'y: protosowa, mga halaman, mga hayop at mga kawani na tao. Ang prosesong ito ay tumatagal ng lugar gamit ang thermal enerhiya, dahil ang paglipat ay ginanap sangkap laban sa isang concentration gradient mula sa mas maliit na mas malaki. Ang pinaka-madalas para sa mga naturang isang pakikipag-ugnayan gamit adenosine triphosphate o ATP - Molekyul na ay isang maraming nalalaman pinagkukunan ng enerhiya 38 dyul.

Mayroong iba't ibang mga paraan ng ATP, na kung saan ay matatagpuan sa lamad ng cell. Ang enerhiya na nakapaloob sa mga ito ay inilabas kapag ang paglipat ng mga sangkap sa pamamagitan ng tinatawag na molecular sapatos na pangbabae. Ito pores sa cell wall na selectively absorb at pumped electrolyte ions. Bilang karagdagan, mayroong ay isang modelo ng transportasyon tulad ng symport. Sa kasong ito, sa parehong oras na transported dalawang sangkap: ang isa ay dumating sa labas ng cell, at ang iba pang ay makakakuha ng ito. Ito sine-save ng enerhiya.

vesicular transportasyon

Aktibo at tinig transportasyon may kasamang transporting sangkap sa anyo ng mga bula o vesicles, kaya ang proseso ay tinatawag na, ayon sa pagkakabanggit, vesicular transportasyon. Mayroong dalawang uri:

1. Endocytosis. Sa kasong ito, bula ay nabuo mula sa cell lamad sa kanyang pagsipsip proseso solids o likido. Vesicles ay maaaring maging makinis o may mga gilid. Ito paraan ng pagpapakain ay itlog puting selyo ng dugo, at bato epithelium.
2. Exocytosis. Bilang ang pangalan ay nagpapahiwatig, ito ay ang kabaligtaran ng isang nakaraan. Ito ay may mga organelo sa loob ng cell (hal, Golgi apparatus), na "naka-pack na" sangkap sa vesicles, at sila magkakasunod na lumabas sa pamamagitan ng lamad.

Passive transport: Diffusion

Movement ng concentration gradient (mataas sa mababang) ay nangyayari nang walang ang paggamit ng enerhiya. Mayroong dalawang mga variant ng passive transport - ay pagtagas at pagsasabog. Ang huli ay isang simple at magaan ang timbang.

Osmosis pangunahing pagkakaiba ay na ang proseso ng paglipat ng mga molecule ay tumatagal ng lugar sa pamamagitan ng semi-natatagusan lamad. Ang isang pagsasabog kahabaan ng concentration gradient ay nangyayari sa mga cells pagkakaroon ng isang lamad na may dalawang patong ng lipid molecules. transport direksyon ay nakasalalay lamang sa ang bilang ng mga sangkap sa magkabilang panig ng lamad. Sa ganitong paraan, ang mga cell tumagos hydrophobic sangkap, polar Molekyul, yurya, at hindi maaaring tumagos protina, sugars, ions at DNA.

Sa proseso ng pagsasabog, ang mga molecule ay may posibilidad upang punan ang buong magagamit na lakas ng tunog, pati na rin upang ihanay ang concentration sa magkabilang panig ng lamad. Ito kaya mangyayari na ang lamad ay hindi tatagusan o mahinang natatagusan sa mga sangkap. Sa kasong ito, ito ay nakakaapekto sa osmotik pwersa na maaaring parehong magkaroon ng isang mas siksik barrier at mag-abot ito sa pamamagitan ng pagtaas ang laki ng pumping channel.

Facilitated pagsasabog

Kapag ang concentration gradient ay hindi sapat upang Transport materyal sa tulong ng mga tiyak na protina. Sila ay matatagpuan sa membrano ng selula sa parehong paraan tulad ng molekula ng ATP. Salamat sa kanya, ay maaaring maging parehong aktibo at pasibo transportasyon.

Sa ganitong paraan, sa pamamagitan ng lamad Malalaki ang molecules (protina, DNA), polar sangkap, na kinabibilangan ng mga amino acids at sugars, ions. Salamat sa paglahok ng protina transportasyon bilis ay nadagdagan ng ilang ulit kumpara sa maginoo pagsasabog. Ngunit acceleration na ito ay depende sa ilang mga kadahilanan:

• substansiya gradient sa loob at sa labas ng cell;
• halaga ng carrier molecules;
• rate nagbubuklod na sangkap at carrier;
• rampa panloob na ibabaw ng cell lamad.

Sa kabila ng ito, ang transportasyon ay isinasagawa salamat sa gawain ng carrier protina, at ATP enerhiya sa kasong ito ay hindi na ginagamit.

Ang mga pangunahing tampok na magpakilala Facilitated pagsasabog, ay ang mga:

1. Mabilis na paglipat ng mga sangkap.
2. Selectivity transportasyon.
3. Saturation (kapag ang lahat ng mga protina ay inookupahan).
4. Kumpetisyon sa pagitan ng sangkap (dahil sa ang pagkakahawig ng protina).
5. Sensitivity sa mga tiyak na mga ahente ng kemikal - inhibitors.

pagtagas

Tulad ng nabanggit sa itaas, pagtagas - sa paggalaw ng sangkap kasama ang concentration gradient sa kabuuan ng isang semi-natatagusan lamad. Ang pinaka-kumpletong proseso ng pagtagas naglalarawan Le Chatelier-Braun prinsipyo. Sinasabi nito na kung ang isang sistema ay sa punto ng balanse, impluwensya mula sa labas, ito ay may posibilidad na bumalik sa kanyang dating estado. Unang pagkakataon na may pagtagas phenomenon naranasan sa gitna ng siglo XVIII, ngunit pagkatapos ay hindi niya i-attach magkano ang kahalagahan. pag-aralan ang hindi pangkaraniwang bagay ay nagsimula lamang sa isang daang taon mamaya.

Ang pinaka-mahalagang sangkap sa ang mga kababalaghan ng pagtagas ay isang semi-natatagusan lamad na pumasa sa pamamagitan ng kanyang sarili lamang mga molecule ng isang tiyak na lapad o ari-arian. Halimbawa, dalawang mga solusyon na may iba't ibang concentrations, ang barrier ay pumasa sa pamamagitan lamang ng panunaw. Ito ay magpapatuloy hangga't ang concentration sa magkabilang panig ng lamad ay hindi magiging pareho.

Pagtagas ay gumaganap ng isang makabuluhang papel sa cell buhay. pangkaraniwang bagay na ito ay ginagawang posible upang tumagos ang mga ito lamang sa mga sangkap na kinakailangan upang suportahan buhay. Red dugo cell lamad ay natatagusan lamang sa tubig, oxygen at nutrients, ngunit ang mga protina na kung saan ay nabuo sa loob ng isang red cell dugo, ay hindi maaaring makakuha ng out.

pagtagas at natagpuan praktikal na aplikasyon sa araw-araw na buhay. Kahit na walang napagtatanto ito, ang mga tao sa proseso ng brining ang pagkain na ginagamit ay ang prinsipyo ng paggalaw ng mga molecule sa kahabaan ng concentration gradient. Saturated asin "stretched" sa ibabaw ng lahat ng tubig mula sa ang produkto, at dahil doon na nagpapahintulot sa kanila na ma-imbak nang mas matagal.