Was ist Konzentration?Im weiteren Sinne ist dies das Verhältnis des Volumens einer Substanz zur Menge der darin gelösten Partikel. Diese Definition findet sich in einer Vielzahl von Wissenschaftszweigen, von Physik und Mathematik bis hin zur Philosophie. In diesem Fall geht es um die Verwendung des Konzepts der "Konzentration" in Biologie und Chemie.
В переводе с латыни, это слово означает "Wachsen" oder "Gehen", das heißt, es ist eine Art "Zeigefinger", der die Richtung angibt, in die sich ein Wert erhöht. Als Beispiel können wir zum Beispiel die Höhe über dem Meeresspiegel an verschiedenen Punkten auf der Erde verwenden. Das (Höhen-) Gefälle an jedem einzelnen Punkt auf der Karte zeigt den Vektor der Werterhöhung an, bis der steilste Anstieg erreicht ist.
In der Mathematik tauchte dieser Begriff erst am Ende auf19. Jahrhundert. Er wurde von Maxwell vorgestellt und schlug seine Notation für diese Menge vor. Physiker beschreiben mit diesem Konzept die Stärke eines elektrischen Feldes oder eines Gravitationsfeldes, eine Änderung der potentiellen Energie.
Nicht nur die Physik, sondern auch andere Wissenschaften verwenden den Begriff "Gradient". Dieses Konzept kann sowohl qualitative als auch quantitative Eigenschaften eines Stoffes widerspiegeln, beispielsweise Konzentration oder Temperatur.
Was ist der Gradient jetzt bekannt und was istKonzentration? Dies ist ein relativer Wert, der den Anteil der in der Lösung enthaltenen Substanz angibt. Sie kann als Prozentsatz der Masse, der Anzahl der Mol oder Atome in einem Gas (Lösung), einem Bruchteil des Ganzen, berechnet werden. Eine so große Auswahl ermöglicht es, nahezu jedes Verhältnis auszudrücken. Und das nicht nur in der Physik oder Biologie, sondern auch in den metaphysischen Wissenschaften.
Im Allgemeinen ist der Konzentrationsgradient jedoch eine Vektorgröße, die gleichzeitig die Menge und Richtung der Änderung einer Substanz im Medium kennzeichnet.
Kann der Konzentrationsgradient berechnet werden?Seine Formel ist die Besonderheit zwischen einer elementaren Änderung der Konzentration eines Stoffes und dem langen Weg, den ein Stoff zurücklegen muss, um ein Gleichgewicht zwischen zwei Lösungen zu erreichen. Mathematisch ausgedrückt wird dies durch die Formel C = dC / dl.
Das Vorhandensein eines Konzentrationsgradienten zwischen zweiSubstanzen ist der Grund für ihre Vermischung. Bewegen sich Partikel aus einem Bereich mit einer höheren Konzentration in einen Bereich mit einer niedrigeren Konzentration, spricht man von Diffusion. Befindet sich zwischen ihnen ein semipermeables Hindernis, spricht man von Osmose.
Aktive und passive Fahrzeuge spiegeln die Bewegung widerSubstanzen durch Membranen oder Zellschichten von Lebewesen: Protozoen, Pflanzen, Tiere und Menschen. Dieser Prozess findet mit Wärmeenergie statt, da der Übergang von Substanzen gegen den Konzentrationsgradienten erfolgt: von kleiner nach größer. Am häufigsten wird Adenosintriphosphat oder ATP, ein Molekül, das eine universelle Energiequelle von 38 Joule darstellt, verwendet, um eine solche Wechselwirkung durchzuführen.
Существуют разные формы АТФ, которые befindet sich auf Zellmembranen. Die in ihnen enthaltene Energie wird beim Transfer von Substanzmolekülen durch die sogenannten Pumpen freigesetzt. Dies sind Poren in der Zellwand, die Elektrolytionen selektiv absorbieren und abpumpen. Darüber hinaus gibt es ein solches Transportmodell als Symport. In diesem Fall werden zwei Substanzen gleichzeitig transportiert: eine verlässt die Zelle und die andere tritt in sie ein. Das spart Energie.
Aktiver und passiver Transport umfasst den Transport von Substanzen in Form von Vesikeln oder Vesikeln, so dass der Prozess als vesikulärer Transport bezeichnet wird. Es gibt zwei Arten davon:
Konzentrationsgradientenbewegung (hoch bisniedrig) tritt ohne Energieverbrauch auf. Es gibt zwei Arten des passiven Transports - Osmose und Diffusion. Letzteres ist einfach und leicht.
Der Hauptunterschied zwischen Osmose ist, dass der ProzessMoleküle bewegen sich durch eine semipermeable Membran. Die Diffusion entlang des Konzentrationsgradienten erfolgt in Zellen mit einer Membran mit zwei Schichten von Lipidmolekülen. Die Transportrichtung hängt nur von der Substanzmenge auf beiden Seiten der Membran ab. Auf diese Weise dringen hydrophobe Substanzen, polare Moleküle, Harnstoff in die Zellen ein und Proteine, Zucker, Ionen und DNA können nicht eindringen.
Während der Diffusion neigen Moleküle dazu, sich zu füllenalle verfügbaren Volumen sowie die Konzentration auf beiden Seiten der Membran ausrichten. Es kommt vor, dass die Membran für die Substanz undurchlässig oder schlecht durchlässig ist. In diesem Fall wirken osmotische Kräfte auf sie, die die Barriere dichter machen und dehnen können, wodurch die Größe der Pumpenkanäle erhöht wird.
Wenn der Konzentrationsgradient nicht istAls ausreichende Grundlage für den Transport von Materie kommen spezifische Proteine zur Rettung. Sie befinden sich wie ATP-Moleküle auf der Zellmembran. Dank ihnen können sowohl aktive als auch passive Transporte durchgeführt werden.
Auf diese Weise großMoleküle (Proteine, DNA), polare Substanzen, einschließlich Aminosäuren und Zucker, Ionen. Aufgrund der Beteiligung von Proteinen steigt die Transportrate im Vergleich zur normalen Diffusion um ein Vielfaches. Diese Beschleunigung hängt jedoch von einigen Gründen ab:
Trotzdem wird der Transport dank der Arbeit von Trägerproteinen durchgeführt, und ATP-Energie wird in diesem Fall nicht verwendet.
Die Hauptmerkmale, die die erleichterte Diffusion charakterisieren, sind:
Wie oben erwähnt, ist Osmose BewegungSubstanzen entlang eines Konzentrationsgradienten durch eine semipermeable Membran. Der Osmoseprozess beschreibt das Leshelier-Brown-Prinzip am vollständigsten. Wenn ein System im Gleichgewicht von außen beeinflusst wird, kehrt es tendenziell in seinen vorherigen Zustand zurück. Das erste Mal, dass sie Mitte des 18. Jahrhunderts auf das Phänomen der Osmose stießen, legten sie dann wenig Wert darauf. Studien des Phänomens begannen erst hundert Jahre später.
Das wichtigste Element im Phänomen der Osmose isteine semipermeable Membran, die nur Moleküle eines bestimmten Durchmessers oder bestimmter Eigenschaften durch sich hindurchführt. Beispielsweise passiert in zwei Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen nur das Lösungsmittel die Barriere. Dies wird so lange fortgesetzt, bis die Konzentration auf beiden Seiten der Membran gleich ist.
Osmose spielt eine wichtige Rolle im Zellleben.Dieses Phänomen ermöglicht es ihnen, nur die Substanzen zu durchdringen, die zur Erhaltung des Lebens notwendig sind. Die roten Blutkörperchen haben eine Membran, durch die nur Wasser, Sauerstoff und Nährstoffe gelangen, aber die Proteine, die sich in den roten Blutkörperchen bilden, können nicht austreten.
Das Phänomen der Osmose hat praktische Anwendung in gefundenAlltag. Ohne es zu wissen, verwendeten die Menschen beim Salzen von Lebensmitteln genau das Prinzip der Bewegung von Molekülen entlang des Konzentrationsgradienten. Die gesättigte Salzlösung „zog“ das gesamte Wasser aus den Produkten auf sich selbst und ermöglichte so eine längere Lagerung.
