Mi a koncentráció?Tág értelemben véve ez az anyag térfogatának és az oldott részecskéknek a aránya. Ez a meghatározás megtalálható a tudomány sokféle ágazatában, a fizikától és a matematikától a filozófiáig. Ebben az esetben a „koncentráció” fogalmának a biológiában és a kémiaban való használatáról beszélünk.
Latinul fordítva, ez a szó jelentése„Növekszik” vagy „sétál”, vagyis ez egyfajta „mutatóujj”, amely jelzi az érték növekedésének irányát. Példaként használhatjuk például a tengerszint feletti magasságot a Föld különböző pontjain. A magassági gradiens a térkép minden egyes pontján megmutatja az érték növekedésének vektorát, amíg el nem éri a legmagasabb emelkedést.
A matematikában ez a kifejezés csak a végén jelent megtizenkilencedik század. Maxwell bemutatta és javasolta ennek a mennyiségnek a jelölését. A fizikusok ezt a fogalmat használják az elektromos vagy gravitációs tér erősségének, a potenciális energia változásának leírására.
Nemcsak a fizika, hanem más tudományok is használják a "gradiens" kifejezést. Ez a koncepció tükrözheti mind az anyag kvalitatív, mind mennyiségi tulajdonságait, például a koncentrációt vagy a hőmérsékletet.
Mi a most ismert gradiens, és mi azkoncentráció? Ez egy relatív érték, amely megmutatja az oldatban lévő anyag arányát. Kiszámolható a tömeg, a gázban (oldatban) lévő molok vagy atomok számának százalékában, az egész hányadában. Egy ilyen széles választék lehetővé teszi szinte bármilyen arány kifejezését. És nem csak a fizikában vagy a biológiában, hanem a metafizikai tudományokban is.
De általában a koncentráció-gradiens egy vektormennyiség, amely egyidejűleg jellemzi az anyag mennyiségét és változásának irányát a közegben.
Meg lehet-e számítani a koncentráció-gradienst?A képlet az egy anyagkoncentráció elemi változása és a hosszú út között, amelyet az anyagnak meg kell küzdenie a két oldat közötti egyensúly elérése érdekében, az a különbség. Matematikailag ezt a C = dC / dl képlettel fejezzük ki.
A kettő közötti koncentráció-gradiens jelenléteanyagok keverésük oka. Ha a részecskék egy nagyobb koncentrációjú régióból egy alacsonyabbba mozognak, akkor ezt diffúziónak nevezzük, és ha közöttük van egy féligáteresztő akadály, akkor ezt ozmózisnak nevezzük.
Активный и пассивный транспорт отражает движение anyagok membránokon vagy élőlények sejtrétegein keresztül: protozoák, növények, állatok és emberek. Ez a folyamat hőenergiával történik, mivel az anyagok átalakulását a koncentráció-gradiens függvényében hajtják végre: kisebbről nagyobbra. Leggyakrabban az adenozin-trifoszfátot vagy az ATP-t, egy olyan molekulát, amely 38 Joule univerzális energiaforrás, használják ilyen kölcsönhatás végrehajtására.
Az ATP különféle formái vannaktalálható a sejtmembránokon. Az azokban levő energia felszabadul az anyagmolekulák átadásakor az úgynevezett szivattyúkon keresztül. Ezek olyan pórusok a sejtfalban, amelyek szelektíven abszorbeálják és kiszívják az elektrolit-ionokat. Ezenkívül létezik olyan szállítási modell is, mint egy symport. Ebben az esetben két anyag szállul egyszerre: az egyik elhagyja a sejtet, a másik pedig belép. Ez energiát takarít meg.
Az aktív és a passzív szállítás magában foglalja az anyagok szállítását vezikulák vagy vezikulák formájában, tehát a folyamatot vezikuláris transzportnak nevezzük. Kétféle lehet:
Koncentrációs gradiens mozgása (magas -alacsony) energiafelhasználás nélkül fordul elő. Kétféle passzív transzport létezik - ozmózis és diffúzió. Ez utóbbi egyszerű és könnyű.
Az ozmózis közötti fő különbség az, hogy a folyamatA molekulák mozgása egy féligáteresztő membránon keresztül történik. És a koncentráció-gradiens mentén történő diffúzió olyan sejtekben fordul elő, amelyek membránja két rétegű lipid molekulákat tartalmaz. A szállítás iránya csak az anyag mennyiségétől függ a membrán mindkét oldalán. Ily módon a hidrofób anyagok, a poláris molekulák, a karbamid behatol a sejtekbe, és a fehérjék, cukrok, ionok és a DNS nem tudnak áthatolni.
A diffúzió során a molekulák hajlamosak megtölteniaz összes rendelkezésre álló térfogatot, valamint igazítsa a koncentrációt a membrán mindkét oldalán. Előfordul, hogy a membrán átjárhatatlan vagy rosszul átjárható az anyag számára. Ebben az esetben az ozmotikus erők hatnak rá, amelyek egyúttal meghosszabbíthatják az akadályt és nyújthatják azt, növelve a szivattyúcsatornák méretét.
Ha a koncentráció-gradiens nemHa elegendő alap van az anyag szállítására, a specifikus fehérjék megmentésre kerülnek. A sejtmembránon helyezkednek el, ugyanúgy, mint az ATP-molekulák. Nekik köszönhetően az aktív és a passzív szállítás is elvégezhető.
Ilyen módon nagymolekulák (fehérjék, DNS), poláris anyagok, amelyek tartalmazzák az aminosavakat és a cukrokat, az ionokat. A fehérjék részvétele miatt a transzport sebessége többször megnövekszik a szokásos diffúzióval összehasonlítva. De ez a gyorsulás bizonyos okoktól függ:
Ennek ellenére a szállítást a hordozófehérjék munkájának köszönhetően hajtják végre, és ebben az esetben az ATP energiát nem használják fel.
A megkönnyített diffúziót jellemző főbb jellemzők a következők:
Mint fentebb említettük, az ozmózis mozgásaz anyagok egy félig áteresztő membránon keresztül egy koncentráció-gradiens mentén. Az ozmózis folyamata a legteljesebben a Leshelier-Brown elvet írja le. Azt mondja, hogy ha az egyensúlyi rendszert kívülről befolyásolja, akkor hajlamos visszatérni korábbi állapotába. Először találkoztak az ozmózis jelenségével a 18. század közepén, de aztán nem tulajdonítottak neki nagy jelentőséget. A jelenség tanulmányozása csak száz évvel később kezdődött.
Az ozmózis jelenségének legfontosabb elemeegy féligáteresztő membrán, amely csak bizonyos átmérőjű vagy tulajdonságokkal rendelkező molekulákat hajt át magán. Például két eltérő koncentrációjú oldatban csak az oldószer halad át a gáton. Ez addig folytatódik, amíg a membrán mindkét oldalán nem lesz a koncentráció.
Осмос играет значительную роль в жизни клеток.Ez a jelenség csak azoknak az anyagoknak a behatolását teszi lehetővé, amelyek az élet fenntartásához szükségesek. A vörösvértesten van egy membrán, amely csak a víz, az oxigén és a tápanyagok átjutását teszi lehetővé, de a vörösvértesten belül képződött fehérjék nem juthatnak ki.
Az ozmózis jelensége amindennapi élet. Anélkül, hogy tudnák, az élelmiszerek sózása során az emberek pontosan alkalmazták a molekulák mozgatásának elvét a koncentráció-gradiens mentén. A telített sóoldat "kihúzta" az összes vizet az ételből, ezáltal hosszabb ideig tarthat.
