spis treści
definicja
gradient stężenia ma miejsce, gdy jony lub cząstki oznaczone jako rozpuszczone zaczynają przemieszczać się od wyższego stężenia cząstek w roztworze w celu obniżenia stężenia cząstek. Membrana oddziela oba regiony od siebie. Oddzielająca je membrana może być membraną przepuszczalną, membraną półprzepuszczalną lub membraną nieprzepuszczalną. Prawie wszystkie rodzaje cząstek i jonów mogą łatwo przejść przez porowatą warstwę., Membrana półprzepuszczalna zapewnia dostęp tylko do określonych cząstek. Wreszcie, membrana nieprzepuszczalna nie pozwala na przenikanie przez nią żadnych atomów lub cząstek.
w biochemii stężenie odnosi się do ilości substancji rozpuszczonej w roztworze. Natomiast gradient na ogół oznacza ciągły wzrost lub spadek zmiennej odpowiadającej odległości.
Transport
w biologii występują dwa zjawiska transportu., Transport pasywny nie wymaga żadnej dodatkowej energii, ponieważ transport cząstek z wyższych intensywności do niższych intensywności odbywa się wzdłuż gradientu stężenia. Jednak w celu przeprowadzenia transportu aktywnego, energia chemiczna jest niezbędna do poruszania się cząstek względem gradientu stężenia z niższych gęstości do wyższych gęstości.
Dyfuzja i gradient koncentracji
prosta dyfuzja jest przykładem transportu pasywnego., Gdzie cząstki, atomy lub jony przemieszczają się z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu za pomocą gradientu stężenia. Gdy równowaga osiągnie między dwoma regionami, ruch spowalnia się do naturalnego ruchu cząstek. Proces ten przebiega regularnie między płynem międzykomórkowym a zewnętrzną stroną komórki ludzkiej, wymieniając jednocześnie produkty użytkowe i odpadowe.
osmoza i gradient stężenia
osmoza jest bardzo podobna do dyfuzji, ponieważ obie obejmują ruch cząstek wzdłuż gradientu stężenia., Rzeczywista różnica polega na tym, która cząstka się porusza. W osmozie rozpuszczalnik porusza się przez membranę, podczas gdy w dyfuzji rozpuszczona porusza się przez membranę. Gradient osmotyczny to ciśnienie, które zmusza cząstki rozpuszczalnika do przemieszczania się z wyższego stężenia do niższego stężenia. Ponieważ cząsteczka wody jest cząsteczką polarną, wymaga białka transportującego do podróży przez błonę.
do przeprowadzenia tego procesu nie jest wymagana energia chemiczna, ponieważ ruch jest w dół.,
transport aktywny i gradient stężenia
w transporcie aktywnym cząsteczki przemieszczają się względem gradientu stężenia. Ruch cząstek z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu wymaga energii chemicznej. Podstawowy transport aktywny, taki jak adenozynotrójfosforan, wymaga energii chemicznej. Wtórny transport aktywny wykorzystuje zarówno gradient elektryczny, jak i chemiczny. Gradient elektrochemiczny to gradient jonu, który rozbraja się w komórce przechodzącej przez błonę komórkową. Dyfuzja jonów wpływa na potencjał elektryczny błony komórkowej., Jeśli wystąpi gradient ładunku, naładowane cząstki podążają za ruchem w dół.
przykłady gradientu stężenia
pompa symport sodu
pompa ta wykorzystuje gradient sodu/potasu do przenoszenia glukozy i sodu. Glukoza jest stosunkowo trudna do napędzenia w porównaniu do małych atomów sodu, które często poruszają się względem gradientu stężenia., Aby rozwiązać ten problem, niektóre komórki łączą ruch glukozy z ruchem potasu, korzystając z pomocy określonego białka, które pozwoli ATOM sodu podróżować tylko wtedy, gdy niesie ze sobą cząsteczkę glukozy.
gradient protonu
gradient protonu określany również jako gradient H+ ze względu na różnicę stężenia protonu między wewnętrzną i zewnętrzną stroną membrany. Transport protonów przez membranę przez białko o nazwie pompa protonowa tworzy gradient protonowy., Pompa protonowa transportuje protony do przestrzeni między błonami tworząc mitochondria, co powoduje wzrost liczby protonów Na Zewnątrz. W ten sposób powstaje gradient protonowy w błonie biologicznej.
oddychanie
gazy mają również udział w gradiencie stężenia podobnie jak cząstki rozpuszczone w różnych cieczach. Ludzie i inne organizmy żywe otrzymują tlen z płuc/skrzeli, ponieważ tlen również przestrzega prawa gradientu stężenia. Płuca zawierają pęcherzyki płucne, w których powietrze jest uwięzione, gdy wdychamy powietrze., Gdy tylko wdychamy powietrze, tlen dyfunduje do naszej krwi wzdłuż gradientu stężenia. W każdym pęcherzyku znajdują się naczynia włosowate, niosące odtlenioną krew, co przyspiesza proces dyfuzji.
codzienne przykłady gradientu stężenia
za każdym razem, gdy używasz sprayu do pomieszczenia, spryskujesz go tylko z jednej strony pomieszczenia. Jednak po pewnym czasie zapach rozprzestrzenia się w całym pomieszczeniu poprzez dyfuzję wzdłuż gradientu stężenia., Różnica w stężeniu zapachu w całym pomieszczeniu tworzy gradient stężenia, który przenosi cząstki z wyższej intensywności do niższej intensywności, ostatecznie ustanawiając równowagę w całym pomieszczeniu.
Często zadawane pytania
wniosek
nierówne stężenie cząstek między dwoma obszarami tworzy gradient stężenia przenoszący cząstki z obszaru o wyższej gęstości do obszaru o niższej gęstości. Gradient stężenia odgrywa istotną rolę w ustanowieniu i utrzymaniu równowagi w organizmach żywych., Oprócz żywych gatunków gradient koncentracji pomaga również w zarządzaniu regułami i regulacjami natury. Bez obecności gradientu koncentracji niemożliwe jest osiągnięcie różnych podstawowych potrzeb życiowych, od tlenu po transport energii w organizmie.