Konsintraasje gradient: it begryp formule. Ferfier fan de stoffen yn biologyske membranen

Wat is konsintraasje? It praten yn grutte halen, de ferhâlding is it folume fan materiaal en it oantal dieltsjes ûntbûn dêryn. Dizze definysje wurdt fûn yn de meast útienrinnende tûken fan wittenskip, fan natuer- en wiskunde, einigjend filosofy. Yn dit gefal, de fraach fan it brûken fan it begryp "konsintraasje" yn biology en skiekunde.

gradient

Oerset út it Latyn, dat betsjut "waaksende" of "Walking", dan is der in "wiist finger", dat jout de rjochting dêr't elke wearde tanimt. As foarbyld, kin brûkt wurde, bygelyks, de hichte boppe seenivo op ferskillende punten fan de Ierde. Its (de hichte fan) de gradient yn elts punt op de kaart sil sjen litte de vector fan tanimmende wearden te berikken fan it steepest opkomst.

Yn de wiskunde, de term ferskynde pas yn de lette njoggentjinde ieu. It waard yntrodusearre troch Maxwell en oanbean har eigen symboalen fan dizze omfang. Natuerkundigen brûke dit konsept om te beskriuwen de elektryske en gravitasjonele fjild, de feroaring fan potinsjele enerzjy.

Net allinne natuerkunde, mar ek oare wittenskippen brûke de term "gradient". Dit begryp kin wjerspegelje sawol kwalitative en kwantitative typearring fan stoffen, bygelyks, konsintraasje of temperatuer.

concentration gradient

Wat is de gradient is no bekend, en wat konsintraasje? Dit is in relative wearde, dat oanjout it oanpart fan de stof yn 'e oplossing. It kin ferrekkene as persint troch gewicht, mollen of atomen yn it gas (oplossing), it oanpart fan it gehiel. Dizze brede kar kinne wy te uterjen hast gjin ferhâlding. En net allinnich yn natuerkunde of biology, mar ek yn de metafysyske wittenskippen.

Yn it algemien, de konsintraasje gradient is in vector Quantity, dêr't ek karakterisearret it bedrach en de rjochting fan de feroaring fan de stof yn it medium.

definysje

Is it mooglik om te berekkenjen de konsintraasje gradient? Formule is it benammen tusken elementary feroarings fan substânsje en in lange paad fan konsintraasje dy't sille moatte oerwinnen de stof om te kommen ta in lykwicht tusken de beide oplossingen. Wiskundich, dit wurdt ferwurde troch de formule C = dc / dl.

De oanwêzigens fan 'e konsintraasje gradient tusken de twa materialen is de reden foar harren mingde. As de dieltsjes bewege út in streek fan hegere konsintraasje oan in leger, dan wurdt it neamd caprice, en as hjar formidden is der in semipermeable drompel - osmose.

aktyf ferfier

Aktive en passive ferfier wjerspegelet de beweging fan stoffen oer membranen of lagen fan sellen fan libbene wêzens: Protozoa, planten, bisten en minsken. Dit proses fynt plak mei help fan de termyske enerzjy, omdat de oergong wurdt útfierd stoffen tsjin in konsintraasje gradient fan lytsere nei grutter. De meast faak foar sokke in ynteraksje mei help adenosine triphosphate of ATP - molecule dat is in alsidich boarne fan enerzjy 38 joule.

Der binne ferskate foarmen fan ATP, dy't lizze op de membranen fan de sellen. De enerzjy opnommen yn harren wurdt útbrocht as de oerdracht fan stoffen troch de saneamde molekulêre pompen. Dit poarjes yn 'e sel muorre dy't selektyf opheind en pompt electrolyte ioanen. Dêrneist is der in model fan ferfier as symport. Yn dit gefal, tagelyk it ferfierd twa stoffen: men komt út 'e sel, en de oare krijt it. Dit besparret enerzjy.

vesicular ferfier

Aktive en passive ferfier omfiemet ferfier fan stoffen yn de foarm fan bubbels of vesicles, sadat it proses hjit, respektivelik, vesicular ferfier. Der binne twa soarten:

1. Endocytosis. Yn dit gefal, bubbels wurde generearre út de sel membraan yn syn opname proses fêste stoffen of floeistoffen. Vesicles kin wêze glêd of hawwe rânen. Dy wize fan feeding binne aai wite bloedsellen, en werom epithelium.
2. Exocytosis. Lykas de namme al fermoeden docht, dit is de ynverze fan de foarige. It hat organelles binnen de sel (bgl, Golgi apparatus), dy't "packed" substânsje yn de vesicles, en se dêrnei komme út troch it membraan.

Passive ferfier: Diffusion

Beweging fan de konsintraasje gradient (heech nei leech) plakfynt sûnder it brûken fan enerzjy. Der binne twa farianten fan passive ferfier - is osmose en útwreidingen. Dy lêste is in ienfâldige en lichtgewicht.

Osmose wichtichste ferskil is dat it proses fan it ferpleatsen fan molekulen fynt plak troch de semipermeable membraan. In útwreidingen lâns in konsintraasje gradient komt foar yn 'e sellen mei in membraan mei twa lagen fan lipid molekulen. ferfier rjochting hinget allinne op it tal fan stoffen oan beide kanten fan it membraan. Yn dizze wize, de sellen penetrate hidrófobo stoffen, Polar molecule, urea, en kin net penetrate aaiwiten, sûkers, ioanen en DNA.

Yn de útwreidingen proses, de molekulen tend to foljen de hiele beskikber folume, en ek om align de konsintraasje oan beide kanten fan it membraan. It sa bart dat it membraan is impermeable of slecht permeable oan 'e stof. Yn dit gefal, beynfloedet de osmotic troepen dy't kin beide meitsje in tichtere barriêre en stek it troch it fergrutsjen fan de grutte fan it poldergemaal kanaal.

fasilitearre útwreidingen

Doe't de konsintraasje gradient is net genôch om te ferfieren materiaal oan 'e help fan spesifike aaiwiten. Se lizze oan de sel membraan op deselde wize as ATP molekulen. Mei tank oan him, kin wêze sawol aktive en passive ferfier.

Op dy wize, troch it membraan wurde grutte molekulen (aaiwiten, DNA), Polar stoffen, sa as ûnder oaren aminosoeren en sûkers, ioanen. Mei tank oan de partisipaasje fan aaiwyt ferfier snelheid wurdt ferhege troch ferskate kearen fergelike mei de konvinsjonele caprice. Mar dit fersnellings hinget meardere faktoaren:

• stof gradient binnen en bûten de sel;
• bedrach fan carrier molekulen;
• rate binding stof en drager fan is;
• désastre ynderlike oerflak fan de sel membraan.

Nettsjinsteande dat, it ferfier wurdt útfierd tank oan it wurk fan de ferfierder aaiwiten, en ATP enerzjy yn dit gefal wurdt net brûkt.

De wichtigste eigenskippen dy't karakterisere fasilitearre wurde caprice, binne:

1. Flugge oerdracht fan stoffen.
2. Ûnderskied ferfier.
3. Sêding (wannear't alle aaiwiten binne beset).
4. Kompetysje tusken stoffen (as gefolch fan de affiniteit fan de proteïne).
5. Gefoelichheid foar spesifike gemyske aginten - inhibitors.

osmose

Lykas sein boppe, osmose - de beweging fan de stoffen oan de konsintraasje gradient oer in semipermeable membraan. De meast komplete osmose proses beskriuwt Le Chatelier-Braun prinsipe. It seit dat as in systeem is yn lykwicht, ynfloed fan it bûten, dat wil hinne werom nei syn eardere steat. Earste kear mei osmose ferskynsel tsjinkaam yn 'e midden fan' e XVIII ieu, mar doe hy net hechtsje folle belang. bestudearje it ferskynsel begûn mar in hûndert jier letter.

De meast wichtige elemint yn it fenomeen fan osmose is in semipermeable membraan dat rint troch himsels inkeld molekulen fan in bepaalde diameter of eigenskippen. Bygelyks, twa oplossings mei ferskillende konsintraasjes, de kearing sil trochtsjen allinnich de solvent. Dit sil trochgean sa lang as de konsintraasje oan beide kanten fan it membraan sil net itselde.

Osmose spilet in wichtige rol yn de sel libben. Dit ferskynsel makket it mooglik om te kringen se allinne nei dy stoffen dy't nedich binne om oanhâldend it libben. Reade bloed sel membraan is permeable allinne nei wetter, soerstof en fiedingsstoffen, mar de aaiwiten dy't foarme binnen in reade bloed sel, kinne der net út.

osmose en fûn praktyske tapassing yn it deistich libben. Ek sûnder realisearjen is, minsken yn it proses fan brining it iten brûkt is it prinsipe fan beweging fan de molekulen lâns de konsintraasje gradient. Verzadigd Saline "spand" boppe al it wetter fan it produkt, dêrtroch sadat se bewarre wurde langer.