گرادیان غلظت: مفهوم فرمول. حمل و نقل مواد در غشاهای زیستی

غلظت چیست؟ صحبت به طور گسترده، نسبت حجم مواد و تعداد ذرات حل شده در آن است. این تعریف در شاخه متنوع ترین علم پیدا شده است، از فیزیک و ریاضیات، پایان دادن به فلسفه. در این مورد، این سوال را از استفاده از مفهوم "غلظت" در زیست شناسی و شیمی است.

شیب

ترجمه شده از لاتین، آن را به معنی "در حال رشد" و یا "پیاده روی"، و سپس یک "انگشت اشاره"، که نشان می دهد جهت که در آن هر مقدار افزایش وجود دارد. به عنوان مثال، می توان استفاده کرد، برای مثال، ارتفاع از سطح دریا در نقاط مختلف زمین است. آن (ارتفاع) گرادیان در هر نقطه بر روی نقشه خواهد بردار افزایش ارزش برای رسیدن به شدیدترین افزایش نشان می دهد.

در ریاضیات، مدت تنها در اواخر قرن نوزدهم ظاهر شد. توسط ماکسول معرفی شد و علامت خود را به این بزرگی ارائه شده است. فیزیکدانان استفاده از این مفهوم به منظور توصیف میدان الکتریکی و گرانشی، تغییر انرژی پتانسیل است.

نه تنها فیزیک، بلکه علوم دیگر اصطلاح "شیب" استفاده کنید. این مفهوم ممکن است هر دو خصوصیات کمی و کیفی مواد، به عنوان مثال، غلظت و یا درجه حرارت را منعکس کند.

گرادیان غلظت

گرادیان در حال حاضر شناخته شده است، و چه غلظت چیست؟ این یک ارزش نسبی، که نشان می دهد نسبت به ماده موجود در راه حل. می توان آن را به عنوان درصد وزن، خال و یا اتم های گاز (راه حل)، نسبت به کل کسر خواهد شد. این انتخاب گسترده ای ما را قادر به بیان تقریبا هر نسبت. و نه تنها در فیزیک یا زیست شناسی است، اما همچنین در علوم متافیزیکی است.

به طور کلی، گرادیان غلظت است یک کمیت برداری، که همچنین مشخصه مقدار و جهت تغییر از ماده در آن رسانه است.

تعریف

آیا ممکن است برای محاسبه گرادیان غلظت؟ فرمول آن را به ویژه بین تغییرات ابتدایی از ماده و یک مسیر طولانی از غلظت است که باید برای غلبه بر این ماده برای رسیدن به یک تعادل بین این دو راه حل است. ریاضی، این است که با فرمول شیمیایی C = DC / dl بود بیان شده است.

حضور گرادیان غلظت بین دو مواد دلیلی برای مخلوط کردن آنها است. اگر ذرات از یک منطقه از غلظت بالاتر حرکت به پایین تر، سپس آن را به نام انتشار، و اگر در میان آنها یک مانع نیمه تراوا وجود دارد - به روش اسمز.

حمل و نقل فعال

حمل و نقل فعال و غیر فعال نشان دهنده حرکت مواد از غشا یا لایه سلول موجودات زنده: تک یاخته، گیاهان، حیوانات و انسان است. این عمل با استفاده از انرژی حرارتی از زمان انتقال مواد در برابر شیب غلظت از کوچک تا بزرگ انجام شده است. اغلب برای چنین تعامل با استفاده از آدنوزین تری فسفات یا ATP - مولکول که یک منبع انرژی همه کاره 38 ژول است.

اشکال مختلف ATP، که در غشاء سلول های واقع وجود دارد. انرژی موجود در آنها منتشر شده است که انتقال مواد از طریق به اصطلاح پمپ های مولکولی. این منافذ در دیواره سلولی که به طور انتخابی جذب و یون های الکترولیت پمپ می شود. علاوه بر این، یک مدل از حمل و نقل به عنوان symport وجود دارد. یکی به خارج از سلول می آید، و از سوی دیگر آن می شود: در این مورد، در همان زمان آن را دو ماده منتقل می شود. این موجب صرفه جویی در انرژی.

حمل و نقل تاولی

حمل و نقل فعال و غیر فعال شامل حمل و نقل مواد در شکل حباب یا وزیکول، بنابراین فرایند نامیده می شود، به ترتیب، حمل و نقل تاولی. دو نوع وجود دارد:

1. اندوسیتوز. در این مورد، حباب ها از غشای سلولی در مواد جامد فرآیند جذب یا مایعات آن تولید می شود. وزیکول می تواند صاف یا دارای لبه. این روش تغذیه تخم مرغ سلول های سفید خون، و اپیتلیوم کلیوی هستند.
2. برونرانی. همانطور که از نام آن پیداست، این معکوس یکی از قبلی است. این اندامک درون سلول (به عنوان مثال، دستگاه گلژی)، که "بسته بندی" از مواد را در کیسه، و سپس آنها بیرون می آیند از طریق غشاء.

حمل و نقل منفعل انتشار

جنبش گرادیان غلظت (بالا به پایین) و بدون استفاده از انرژی رخ می دهد. دو نوع از حمل و نقل منفعل وجود دارد - است اسمز و انتشار. دومی ساده و سبک است.

اسمز تفاوت اصلی این است که این روند از مولکول های در حال حرکت از طریق غشای نیمه تراوا. اشاعه امتداد یک گرادیان غلظت در سلول داشتن یک غشاء با دو لایه از مولکولهای چربی رخ می دهد. جهت حمل و نقل تنها در تعدادی از مواد در هر دو طرف غشاء بستگی دارد. در این روش، سلول نفوذ مواد آبگریز، مولکول های قطبی، اوره، و می تواند پروتئین ها، قند، یون ها و DNA نفوذ کند.

در فرایند انتشار، مولکول تمایل به پر کردن کل حجم موجود، و همچنین به چین غلظت در هر دو طرف غشاء. این اتفاق می افتد که غشاء نفوذ ناپذیر و یا ضعیف نفوذپذیر به ماده است. در این مورد، آن را نیروهای اسمزی است که می تواند هر دو را یک مانع متراکم تر و کشش آن را با افزایش اندازه کانال پمپاژ تاثیر می گذارد.

انتشار آسانشده

هنگامی که گرادیان غلظت کافی نیست برای حمل و نقل مواد به کمک پروتئین های خاص. آنها در غشای سلولی در همان راه به عنوان مولکول ATP واقع شده است. تشکر از او، می تواند هر دو حمل و نقل فعال و غیر فعال.

در این روش، از طریق غشا مولکولهای بزرگ (پروتئین ها، DNA)، مواد قطبی، که شامل اسیدهای آمینه و قندهای، یون هستند. با تشکر از مشارکت سرعت حمل و نقل پروتئین توسط چندین بار در مقایسه با انتشار متعارف افزایش یافته است. اما این شتاب چند عامل بستگی دارد:

• شیب ماده در داخل و خارج از سلول.
• مقدار مولکول حامل؛
• سرعت اتصال مواد و حامل،
• سطح شیب دار سطح داخلی غشای سلولی.

با وجود این، حمل و نقل است به لطف کار از پروتئین حامل انجام شده، و انرژی ATP در این مورد استفاده نمی شود.

از ویژگی های اصلی است که مشخص انتشار آسانشده، عبارتند از:

1. انتقال سریع مواد.
2. حمل و نقل انتخابی.
3. اشباع (زمانی که همه پروتئین های اشغال شده است).
4. رقابت بین مواد (با توجه به میل پروتئین).
5. حساسیت به مواد شیمیایی خاص - مهار کننده های.

خاصیت نفوذ و حلول

همانطور که در بالا ذکر شد، اسمز - حرکت مواد در امتداد گرادیان غلظت در سراسر یک غشاء نیمه تراوا. فرآیند اسمز کامل ترین توصیف چاتلیر-براون. این گزارش می گوید که اگر یک سیستم در حال تعادل است، نفوذ از خارج، تمایل به بازگشت به حالت سابق خود را. اولین بار با پدیده اسمز مواجه می شوند در اواسط قرن هجدهم، اما بعد از آن او اهمیت بسیار پیوست کنید. مطالعه پدیده تنها صد سال بعد آغاز شد.

مهم ترین عنصر در پدیده اسمز یک غشاء نیمه تراوا که از طریق خود عبور می کند تنها مولکول های قطر و یا خواص خاص است. به عنوان مثال، دو راه حل با غلظت های مختلف، مانع را از طریق تنها حلال منتقل می کند. این ادامه خواهد داد تا زمانی که غلظت در هر دو طرف غشاء نمی شود همان.

اسمز نقش مهمی در زندگی سلول ایفا می کند. این پدیده باعث می شود به آنها نفوذ تنها به آن دسته از مواد که لازم است برای حفظ زندگی است. غشای گلبول قرمز نفوذ پذیر است تنها به آب، اکسیژن و مواد مغذی، اما پروتئین ها که در داخل سلول های قرمز خون تشکیل، نه می توانید دریافت.

اسمز و کاربرد عملی در زندگی روزمره. حتی بدون اینکه متوجه آن، مردم در روند آوردن مواد غذایی با استفاده از اصل حرکت از مولکول را در امتداد شیب غلظت است. شور اشباع "کشیده" بیش از همه از آب از محصول، در نتیجه اجازه می دهد آنها را به دیگر ذخیره می شود.