Კონცენტრაციის გრადიენტის: კონცეფცია ფორმულა. ტრანსპორტი ნივთიერებების ბიოლოგიური მემბრანების

რა არის კონცენტრაცია? ვსაუბრობ ზოგადად, თანაფარდობა მოცულობის მასალა და რაოდენობის ნაწილაკების დაიშალა მასში. ეს განმარტება არის ნაპოვნი ყველაზე მრავალფეროვანი სამეცნიერო დარგების, ფიზიკა და მათემატიკა, დამთავრებული ფილოსოფია. ამ შემთხვევაში, საკითხი გამოყენების კონცეფცია "კონცენტრაცია" ბიოლოგიასა და ქიმიაში.

გრადიენტი

თარგმნა ლათინურ, ეს იმას ნიშნავს, "იზრდება" და "გასეირნება", მაშინ არ არის "გაიშვირა", სადაც მითითებულია მიმართულებით, რომელშიც ნებისმიერი ღირებულება იზრდება. მაგალითად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას, მაგალითად, სიმაღლე ზღვის დონიდან სხვადასხვა რაოდენობა დედამიწის. მისი (სიმაღლე) გრადიენტი თითოეულ წერტილი რუკაზე გამოჩნდება ვექტორი იზრდება ღირებულებები, რათა მივაღწიოთ steepest ზრდა.

მათემატიკაში, ტერმინი გამოჩნდა მხოლოდ XIX საუკუნის ბოლოს. იგი შემოღებულ მაქსველ და შესთავაზა საკუთარი სიმბოლოები ამ მასშტაბები. ფიზიკოსები გამოიყენოს ეს კონცეფცია, რათა აღწერს ელექტრო და გრავიტაციული ველი, შეცვლის პოტენციური ენერგია.

არა მხოლოდ ფიზიკის, არამედ სხვა მეცნიერებებში გამოიყენოს ტერმინი "გრადიენტი". ეს კონცეფცია შეიძლება ასახავდეს როგორც ხარისხობრივი და რაოდენობრივი დახასიათება ნივთიერებები, მაგ, კონცენტრაცია და ტემპერატურა.

კონცენტრაციის გრადიენტის

რა არის გრადიენტი არის ცნობილი, და რა კონცენტრაცია? ეს არის ნათესავი ღირებულება, რაც მიუთითებს იმაზე, პროპორცია ნივთიერება შეიცავს გადაწყვეტა. ეს შეიძლება იყოს ჩამოწერილი პროცენტს ისა, moles ან ატომთა გაზის (ხსნარი), წილი მთელი. ეს ფართო არჩევანი საშუალებას გვაძლევს გამოხატოს პრაქტიკულად ნებისმიერი რაციონი. და არა მხოლოდ ფიზიკის ან ბიოლოგიის, არამედ მეტაფიზიკური მეცნიერებათა.

ზოგადად, კონცენტრაციის გრადიენტის არის ვექტორი რაოდენობა, რომელიც ასევე ახასიათებს თანხა და მიმართულებით ცვლილება ნივთიერების საშუალო.

განმარტება

შესაძლებელია თუ არა, რომ გამოვთვალოთ კონცენტრაციის გრადიენტის? ფორმულა განსაკუთრებით შორის ელემენტარული ცვლილებები ნივთიერება და ხანგრძლივი გზა, კონცენტრაცია, რომელიც უნდა გადავლახოთ ნივთიერება, რათა მივაღწიოთ ბალანსი ორ გადაწყვეტილებები. მათემატიკურად, ეს გამოიხატება ფორმულა C = DC / dl.

თანდასწრებით კონცენტრაციის გრადიენტის ორ მასალების მიზეზი მათი შერევით. იმ შემთხვევაში, თუ ნაწილაკების გადაადგილება რეგიონში უმაღლესი კონცენტრაცია ქვედა, მაშინ მას უწოდებენ გავრცელების, და თუ მათ შორის არსებობს semipermeable ბარიერი - osmosis.

აქტიური ტრანსპორტის

აქტიური და პასიური ტრანსპორტის ასახავს მოძრაობა ნივთიერებების მასშტაბით გარსების ან ფენების საკნებში ცხოვრების ვაჭრობის: უმარტივესები, მცენარეები, ცხოველები და ადამიანები. ეს პროცესი ხდება გამოყენებით თბოენერგია, რადგან გარდამავალი ხორციელდება ნივთიერებების კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ პატარა უფრო. ყველაზე ხშირად ასეთი ურთიერთქმედების გამოყენებით adenosine triphosphate და ATP - მოლეკულა, რომელიც არის მრავალმხრივი ენერგიის წყარო 38 Joule.

არსებობს სხვადასხვა ფორმები ATP, რომელიც განლაგებულია გარსების საკნები. ენერგეტიკული შეიცავს მათ გამოვიდა, როცა გადაცემის ნივთიერებების მეშვეობით ე.წ. მოლეკულური ტუმბოები. ეს ფორებს საკანში კედელზე რომ შერჩევით აღიქვას და pumped ელექტროლიტური იონების. გარდა ამისა, არსებობს მოდელი სატრანსპორტო როგორც symport. ამ შემთხვევაში, ამავე დროს, იგი გადაყვანილი ორი ნივთიერება: ერთი გამოვა საკანში, და სხვა იღებს იგი. ეს ზოგავს ენერგიას.

vesicular სატრანსპორტო

აქტიური და პასიური ტრანსპორტი მოიცავს ტრანსპორტირების ნივთიერებების სახით ბუშტები და ბუშტუკების, ასე რომ პროცესს ეწოდება, შესაბამისად, vesicular ტრანსპორტი. არსებობს ორი სახის:

1. Endocytosis. ამ შემთხვევაში, bubbles გამომუშავებული საკანში გარსის მისი შთანთქმის პროცესში მყარი ან სითხეში. ბუშტუკების შეიძლება იყოს გლუვი ან აქვს კიდეები. ეს მეთოდი კვება არიან კვერცხი სისხლის თეთრი უჯრედები, და თირკმლის ეპითელიუმის.
2. Exocytosis. როგორც სახელი ვარაუდობს, ეს არის შებრუნებული წინა. მას აქვს organelles ფარგლებში საკანში (მაგ, Golgi აპარატურა), რომლებიც "შეფუთული" ნივთიერება vesicles, და ისინი შემდგომში გამოდიოდა გარსის.

პასიური ტრანსპორტი: დიფუზია

მოძრაობა კონცენტრაციის გრადიენტის (მაღლიდან დაბალი) ხდება გარეშე გამოყენება ენერგია. არსებობს ორი ვარიანტი პასიური სატრანსპორტო - არის osmosis და დიფუზია. ეს უკანასკნელი არის მარტივი და მსუბუქი.

Osmosis მთავარი განსხვავება ის არის, რომ პროცესში მოძრავი მოლეკულების ხდება მეშვეობით semipermeable გარსის. განმუხტვა გასწვრივ კონცენტრაციის გრადიენტის ხდება საკნებში რომელსაც გარსის ორი ფენების ლიპიდების მოლეკულები. ტრანსპორტის მიმართულებით დამოკიდებულია მხოლოდ ნივთიერების ორივე მხარეს გარსის. ამ გზით, უჯრედების შეღწევა hydrophobic ნივთიერებების, პოლარული მოლეკულა, შარდოვანა, და ვერ აღწევენ ცილები, შაქარი, იონები და დნმ.

გავრცელების პროცესში, მოლეკულების, როგორც წესი, შეავსოთ მთელი ხელმისაწვდომი მოცულობა, ასევე გასწორება კონცენტრაცია ორივე მხარეს გარსის. ეს ასე ხდება, რომ გარსის წყალგაუმტარი ან ცუდად გამტარი ნივთიერება. ამ შემთხვევაში, იგი გავლენას ახდენს ოსმოსური ძალები, რომ შეგვიძლია, რათა მკვრივი ბარიერი და მონაკვეთი იგი იზრდება ზომა სატუმბი არხი.

გამარტივებული გავრცელების

როდესაც კონცენტრაციის გრადიენტის არ არის საკმარისი ტრანსპორტირება მატერიალური დახმარების კონკრეტული ცილა. ისინი განლაგებულია საკანში გარსის იმავე გზით, როგორც ATP მოლეკულების. მადლობა მას, შეიძლება იყოს როგორც აქტიური და პასიური ტრანსპორტი.

ამ გზით, გარსის დიდი მოლეკულების (ცილები, დნმ), პოლარული ნივთიერება, რომელიც მოიცავს ამინომჟავებს და შაქარი, იონებს. მადლობა მონაწილეობით ცილის სატრანსპორტო სიჩქარე რამდენჯერმე გაიზარდა შედარებით ჩვეულებრივი გავრცელების. მაგრამ ეს აჩქარება დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე:

• ნივთიერება გრადიენტი შიგნით და გარეთ საკანში;
• თანხის გადამზიდავი მოლეკულების;
• კურსი სავალდებულოა ნივთიერება და გადამზიდავი;
• ramp შიდა ზედაპირზე საკანში გარსის.

მიუხედავად ამისა, სატრანსპორტო ხორციელდება წყალობით გადამზიდავი ცილები და ATP ენერგიას, ამ შემთხვევაში არ გამოიყენება.

მთავარი თვისებები დამახასიათებელი გამარტივებული გავრცელების არიან:

1. სწრაფი გადაცემის ნივთიერებები.
2. შერჩევით ტრანსპორტი.
3. Saturation (როდესაც ყველა ცილა ოკუპირებულია).
4. კონკურსის შორის ნივთიერებების (იმის გამო, რომ affinity ცილის).
5. მგრძნობელობა კონკრეტული ქიმიური აგენტები - ინჰიბიტორები.

osmosis

როგორც ზემოთ აღინიშნა, osmosis - მოძრაობა ნივთიერებების გასწვრივ კონცენტრაციის გრადიენტის მასშტაბით semipermeable გარსის. ყველაზე სრულყოფილი osmosis პროცესში, Le Chatelier-Braun პრინციპი. იგი აცხადებს, რომ იმ შემთხვევაში, თუ სისტემის წონასწორობა, გავლენა გარედან, ეს ტენდენცია, რომ დაუბრუნდეს თავის ყოფილ სახელმწიფო. პირველად osmosis მოვლენაა შეექმნა შუა XVIII საუკუნეში, მაგრამ მაშინ ის არ ვანიჭებ დიდ მნიშვნელობას. შესასწავლად მოვლენაა დაიწყო მხოლოდ ასი წლის შემდეგ.

ყველაზე მნიშვნელოვან ელემენტს ფენომენი osmosis არის semipermeable გარსის, რომელიც გადის თავად მხოლოდ მოლეკულების გარკვეული დიამეტრი ან თვისებები. მაგალითად, ორი გადაწყვეტილებები სხვადასხვა კონცენტრაციის, ბარიერი გაივლის მხოლოდ გამხსნელი. ეს გაგრძელდება მანამ, სანამ კონცენტრაცია ორივე მხარეს გარსის არ იქნება იგივე.

Osmosis მნიშვნელოვან როლს თამაშობს საკანში ცხოვრებაში. ეს მოვლენა, რაც შესაძლებელს ხდის შეაღწიონ მათ მხოლოდ იმ ნივთიერებები, რომლებიც აუცილებელია სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. სისხლის წითელი უჯრედების მემბრანის გამტარ მხოლოდ წყალი, ჟანგბადს და საკვებ ნივთიერებებს, მაგრამ ცილა, რომელიც წარმოიქმნება შიგნით სისხლის წითელი უჯრედების, ვერ გავიდნენ.

osmosis და აღმოჩნდა პრაქტიკული გამოყენების ყოველდღიურ ცხოვრებაში. მაშინაც კი, გარეშე ხვდებიან მას, ადამიანი პროცესში შემოაქვს საკვები გამოყენებული პრინციპი მოძრაობაში მოლეკულების გასწვრივ კონცენტრაციის გრადიენტის. გაჯერებული ხსნარის "გაუწოდა" მთელ წყლის პროდუქტი, რაც საშუალებას აძლევს მათ უნდა იყოს შენახული აღარ.