Wat is konsentrasie? In 'n breë sin is dit die verhouding van die volume van 'n stof en die aantal deeltjies wat daarin opgelos is. Hierdie definisie word gevind in 'n wye verskeidenheid takke van die wetenskap, van fisika en wiskunde tot filosofie. In hierdie geval praat ons van die gebruik van die konsep van "konsentrasie" in biologie en chemie.
Gradient
Uit Latyn vertaal beteken hierdie woord "groei" of "loop", dit wil sê, dit is 'n soort "wysvinger", wat die rigting wys waarin enige waarde toeneem. As 'n voorbeeld kan jy byvoorbeeld die hoogte bo seespieël op verskillende punte op die Aarde gebruik. Sy (hoogte) gradiënt by elke individuele punt op die kaart sal 'n vektor van toenemende waarde wys totdat die steilste styging bereik word.
In wiskunde het hierdie term eers aan die einde van die negentiende eeu verskyn. Dit is deur Maxwell bekendgestel en het sy eie benamings vir hierdie hoeveelheid voorgestel. Fisici gebruik hierdie konsep om die intensiteit van 'n elektriese of gravitasieveld, 'n verandering in potensiële energie, te beskryf.
Nie net fisika nie, maar ook ander wetenskappe gebruik die term "gradiënt". Hierdie konsep kan beide kwalitatiewe en'n kwantitatiewe eienskap van 'n stof, soos konsentrasie of temperatuur.
Konsentrasiegradiënt
Wat is die gradiënt is nou bekend, maar wat is die konsentrasie? Dit is 'n relatiewe waarde wat die verhouding van die stof in die oplossing aandui. Dit kan bereken word as 'n persentasie van die massa, die aantal mol of atome in 'n gas (oplossing), 'n fraksie van die geheel. So 'n wye keuse maak dit moontlik om byna enige verhouding uit te druk. En nie net in fisika of biologie nie, maar ook in die metafisiese wetenskappe.
En oor die algemeen is die konsentrasiegradiënt 'n vektorhoeveelheid, wat terselfdertyd die hoeveelheid en rigting van verandering van 'n stof in die omgewing kenmerk.
Definisie
Kan jy die konsentrasiegradiënt bereken? Die formule is 'n besonderheid tussen 'n elementêre verandering in die konsentrasie van 'n stof en 'n lang pad wat 'n stof sal moet oorkom om ewewig tussen twee oplossings te bereik. Wiskundig word dit uitgedruk deur die formule С=dC/dl.
Die teenwoordigheid van 'n konsentrasiegradiënt tussen twee stowwe veroorsaak dat hulle meng. As deeltjies van 'n area met 'n hoër konsentrasie na 'n laer een beweeg, word dit diffusie genoem, en as daar 'n semi-deurlaatbare hindernis tussen hulle is, word dit osmose genoem.
Aktiewe vervoer
Aktiewe en passiewe vervoer weerspieël die beweging van stowwe deur die membrane of lae van selle van lewende wesens: protosoë, plante,diere en mense. Hierdie proses vind plaas met die gebruik van termiese energie, aangesien die oorgang van stowwe teen 'n konsentrasiegradiënt uitgevoer word: van kleiner na groter. Meestal word adenosientrifosfaat of ATP gebruik om so 'n interaksie uit te voer - 'n molekule wat 'n universele bron van energie in 38 Joules is.
Daar is verskillende vorme van ATP wat op selmembrane geleë is. Die energie wat daarin vervat is, word vrygestel wanneer molekules van stowwe deur die sogenaamde pompe oorgedra word. Dit is porieë in die selwand wat elektrolie-ione selektief absorbeer en uitpomp. Daarbenewens is daar so 'n vervoermodel soos 'n simport. In hierdie geval word twee stowwe gelyktydig vervoer: een verlaat die sel, en die ander gaan dit binne. Dit bespaar energie.
vesikulêre vervoer
Aktiewe en passiewe vervoer behels die vervoer van stowwe in die vorm van borrels of vesikels, daarom word die proses onderskeidelik vesikulêre vervoer genoem. Daar is twee tipes daarvan:
- Endositose. In hierdie geval word borrels uit die selmembraan gevorm in die proses van absorpsie van vaste of vloeibare stowwe daardeur. Vesikels kan glad of omlyn wees. Eiers, witbloedselle en die epiteel van die niere het hierdie manier van eet.
- Eksositose. Soos die naam aandui, is hierdie proses die teenoorgestelde van die vorige een. Daar is organelle binne-in die sel (byvoorbeeld die Golgi-apparaat), wat stowwe in vesikels "verpak", en hulle gaan dan uit deurmembraan.
Passive vervoer: diffusie
Beweging langs die konsentrasiegradiënt (van hoog na laag) vind plaas sonder die gebruik van energie. Daar is twee tipes passiewe vervoer: osmose en diffusie. Laasgenoemde is eenvoudig en liggewig.
Die belangrikste verskil tussen osmose is dat die proses van beweging van molekules deur 'n semi-deurlaatbare membraan plaasvind. En diffusie langs die konsentrasiegradiënt vind plaas in selle wat 'n membraan met twee lae lipiedmolekules het. Die rigting van vervoer hang slegs af van die hoeveelheid stof aan beide kante van die membraan. Op hierdie manier dring hidrofobiese stowwe, polêre molekules, ureum die selle binne, en proteïene, suikers, ione en DNA kan nie penetreer nie.
Tydens diffusie is molekules geneig om die hele beskikbare volume te vul, asook om die konsentrasie aan beide kante van die membraan gelyk te maak. Dit gebeur dat die membraan ondeurdringbaar of swak deurlaatbaar is vir die stof. In hierdie geval werk osmotiese kragte daarop in, wat die versperring óf digter kan maak óf dit kan rek, wat die grootte van die pompkanale vergroot.
Fasiliteerde diffusie
Wanneer 'n konsentrasiegradiënt nie 'n voldoende basis vir die vervoer van 'n stof is nie, kom spesifieke proteïene tot die redding. Hulle is op dieselfde manier as ATP-molekules op die selmembraan geleë. Danksy hulle kan beide aktiewe en passiewe vervoer uitgevoer word.
Op hierdie manier gaan groot molekules (proteïene, DNA) deur die membraan,polêre stowwe, wat aminosure en suikers, ione insluit. As gevolg van die deelname van proteïene, neem die vervoertempo verskeie kere toe in vergelyking met konvensionele diffusie. Maar hierdie versnelling hang van 'n paar redes af:
- gradiënt van materie binne en buite die sel;
- aantal draermolekules;
- stofdraer-bindingstariewe;
- tempo van verandering in die binneoppervlak van die selmembraan.
Ten spyte hiervan word vervoer uitgevoer danksy die werk van draerproteïene, en ATP-energie word nie in hierdie geval gebruik nie.
Die hoofkenmerke wat gefasiliteerde diffusie kenmerk, is:
- Vinnige oordrag van stowwe.
- Vervoerselektiwiteit.
- versadiging (wanneer alle proteïene besig is).
- Mededinging tussen stowwe (as gevolg van proteïenaffiniteit).
- Sensitiwiteit vir spesifieke chemiese middels - inhibeerders.
Osmose
Soos hierbo genoem, is osmose die beweging van stowwe langs 'n konsentrasiegradiënt oor 'n semipermeabele membraan. Die osmoseproses word die volledigste beskryf deur die Leshatelier-Brown-beginsel. Dit sê dat as 'n stelsel in ewewig van buite af beïnvloed word, dit sal neig om terug te keer na sy vorige toestand. Die eerste keer is die verskynsel van osmose in die middel van die 18de eeu teëgekom, maar toe is dit nie baie belangrik geag nie. Navorsing oor die verskynsel het eers honderd jaar later begin.
Die belangrikste element in die verskynsel van osmose is 'n semi-deurlaatbare membraan wat net sekere molekules toelaat om daardeur te gaan.deursnee of eienskappe. Byvoorbeeld, in twee oplossings met verskillende konsentrasies sal slegs die oplosmiddel deur die versperring gaan. Dit sal aanhou totdat die konsentrasie aan beide kante van die membraan dieselfde is.
Osmose speel 'n belangrike rol in die lewe van selle. Hierdie verskynsel laat slegs daardie stowwe wat nodig is om lewe te onderhou, daarin deurdring. Die rooibloedsel het 'n membraan wat net water, suurstof en voedingstowwe toelaat om deur te gaan, maar die proteïene wat binne die rooibloedsel gevorm word, kan nie uitkom nie.
Die verskynsel van osmose het ook praktiese toepassing gevind in die alledaagse lewe. Sonder om dit eers te vermoed, het mense wat besig was om voedsel te sout, presies die beginsel van die beweging van molekules langs 'n konsentrasiegradiënt gebruik. Die versadigde soutoplossing het al die water uit die produkte "uitgetrek", waardeur dit langer gestoor kon word.
