Koncentracijski gradient: koncept s formulo. Transport snovi v bioloških membran

Kaj je koncentracija? Ko smo na splošno je razmerje volumen materiala in število delcev v njej raztopljenih. Ta definicija je na voljo v najrazličnejših vej znanosti, od fizike in matematike, ki se končajo filozofijo. V tem primeru je vprašanje uporabe pojma "koncentracija" v biologije in kemije.

gradient

Prevedeno iz latinščine, to pomeni, da "raste" ali "Hoja", potem je "kaže prst", ki nakazuje smer, v katero koli vrednost povečuje. Kot primer, se lahko uporabljajo, na primer, z nadmorsko višino na različnih mestih na Zemlji. Njegova (višina) gradient v vsaki točki na zemljevidu, bo pokazal vektor povečanje vrednosti za doseganje najhitrejša rast.

V matematiki je izraz pojavil šele v poznem devetnajstem stoletju. To je bil uveden s Maxwell in ponudil svoje simbole te velikosti. Fiziki uporabljajo ta koncept, da bi opisali električno in gravitacijsko polje, spremembo potencialne energije.

Ne samo fizike, ampak tudi druge vede uporabljajo izraz "gradient". Ta koncept lahko odraža kvalitativne in kvantitativne karakterizacijo snovi, npr koncentracijo ali temperaturo.

gradient koncentracije

Kaj je gradient je zdaj znano, in kaj koncentracija? To je relativna vrednost, kar kaže na delež snovi v raztopini. Lahko se odbijejo kot mas, moli ali atomov v (raztopina) plina, delež celote. Ta široka izbira nam omogoča, da praktično izraziti vsako razmerje. In ne samo v fiziki ali biologiji, temveč tudi v metafizičnih znanosti.

Na splošno je koncentracijski gradient je vektor količine, ki je značilna tudi višino in smer spremembo snovi v mediju.

opredelitev

Ali je mogoče izračunati koncentracija gradient? Formula je posebej med osnovnih vsebinskih sprememb in dolgi poti koncentracije, ki bo moral premagati snov, da se doseže ravnovesje med obema rešitev. Matematično je ta izražena s formulo C = DC / dl.

Prisotnost koncentracijskega gradienta med obema materialov je razlog za njihovo mešanje. Če delci premikajo iz regije višjo koncentracijo v nižjo, potem je imenovano difuzije, če med njimi obstaja polprepustne ovira - osmoza.

aktivna prometna

Aktivni in pasivni transport odraža gibanje snovi preko membran ali plasti celic živih bitij: protozojske, rastline, živali in ljudi. Ta proces poteka s pomočjo toplotne energije, saj se prehod izvede snovi proti koncentracijski gradient od manjše do večje. Najpogosteje za takšna interakcija z uporabo adenozin trifosfat ali ATP - molekula, ki je univerzalna vir energije za 38 joulov.

Obstajajo različne oblike ATP, ki se nahajajo na membranah celic. Energijo iz njih se sprosti, ko je prenos snovi preko tako imenovanih molekularne črpalke. To pore v celični steni, ki selektivno absorbirajo in prečrpa elektrolitov ione. Poleg tega, da je model prevoza kot symport. V tem primeru, hkrati pa prevaža dve snovi: ena prihaja iz celice, in drugi ga dobi. To varčuje z energijo.

vezikularni transport

Aktivni in pasivni transport vključuje prevoz snovi v obliki mehurčkov ali veziklov, tako da se proces imenuje, v tem zaporedju, vezikularnega transporta. Obstajata dve vrsti:

1. Endocitoza. V tem primeru se mehurčki nastane iz celične membrane v svojih absorpcijski proces trdnih snovi ali tekočin. Mehurčki lahko gladka ali imajo robove. Ta metoda krmljenja so jajčne bele krvne celice in ledvic epitelija.
2. Eksocitozi. Kot že ime pove, je to nasprotje prejšnjega. Ima organele znotraj celice (npr Golgi napravi), ki so "pakirani" snovi v veziklov, in jih nato pridejo ven skozi membrano.

Pasivni transport: Difuzija

Gibanje koncentracijskega gradienta (večje do manjše) zgodi brez uporabe energije. Obstajata dve različici pasivne prevoza - je osmoza in difuzija. Slednji je preprosta in lahka.

Glavna razlika med osmozo je, da nastopi proces premika molekule skozi polprepustno membrano. Difuzijsko vzdolž koncentracijski gradient pojavi v celicah, ki imajo membrano z dvema plastema lipidnih molekul. Smer prometa je odvisno od količine materiala na obeh straneh membrane. Na ta način celice prodrejo hidrofobne snovi, polarno molekulo, sečnino, in ne more prodreti proteine, sladkorje, ionov in DNA.

V procesu difuzije, molekule težijo k zapolni celotno razpoložljivo vsoto, kot tudi, da se uskladi koncentracija na obeh straneh membrane. Prav tako se zgodi, da je membrana nepropustna ali slabo prepustna snovi. V tem primeru, to vpliva osmotske sile, ki lahko tako bi gostejšo oviro in se raztezajo s povečanjem velikosti črpalne kanala.

olajšani transport

Ko je gradient koncentracije ne zadošča za prevoz materiala pomočjo posebnih beljakovin. Nahajajo se na celični membrani na enak način kot ATP molekul. Zahvaljujoč njemu, lahko tako aktivni in pasivni transport.

Na ta način skozi membrano velike molekule (proteini, DNA), polarna snovi, kot so aminokisline in sladkorje, ione. Hvala za sodelovanje hitrosti beljakovin prometne je povečala za nekajkrat v primerjavi z običajnim difuzijo. Toda ta pospešek je odvisen od več dejavnikov:

• Snov gradient znotraj in zunaj celice;
• Količina nosilne molekule;
• Stopnja vezivo in nosilec;
• ramp notranjo površino celične membrane.

Kljub temu se prevoz opravi zahvaljujoč delu nosilnih proteinov in ATP energijo v tem primeru se ne uporablja.

Glavne značilnosti, ki označujejo lažji difuzijo, so:

1. Hiter prenos snovi.
2. Selektivnost promet.
3. Nasičenost (takrat, ko so vse beljakovine).
4. Tekmovanje med snovmi (zaradi afinitete proteina).
5. Občutljivost na določene kemikalijam - inhibitorjev.

osmoza

Kot je navedeno zgoraj, osmoza - gibanje snovi vzdolž koncentracijskega gradienta poda polprepustno membrano. Najbolj celoten proces osmoze opisuje načela Le Chatelierjev-Braun. Pravi, da če je sistem v ravnovesju, vpliv od zunaj, se bo ponavadi za vrnitev v prejšnje stanje. Prvič z osmozo pojav naleteli sredi XVIII stoletja, potem pa ni pripisujejo velik pomen. preučevati pojav začel le sto let kasneje.

Najpomembnejši element pri pojavu osmoze je polprepustna membrana, ki prehaja skozi sam po sebi molekule določenega premera ali lastnostmi. Na primer, dve raztopini z različnimi koncentracijami bo ovira skozi Samo topila. To se bo nadaljevalo, dokler koncentracija na obeh straneh membrane ne bo enaka.

Osmosis igra pomembno vlogo pri celični življenju. Ta pojav je mogoče, da jih prodre le na tiste snovi, ki so potrebne za ohranitev življenja. Eritrocitov membrana prepustna le za vodo, kisika in hranilnih snovi, vendar proteine, ki so tvorjene v notranjosti rdečih krvnih celic, ne ven.

osmoza in našel praktično uporabo v vsakdanjem življenju. Tudi brez da bi se zavedal, ljudje v postopku vložitve hrano, ki se uporablja, je načelo gibanja molekul vzdolž koncentracijskega gradienta. Nasičeno slanico "raztegne" čez vse vode iz produkta, s čimer jim je treba hraniti dlje.