definice
koncentrační gradient nastane, když je rozpuštěná látka koncentrovanější v jedné oblasti než jiná. Koncentrační gradient je zmírněn difúzí, ačkoli membrány mohou bránit difúzi a udržovat koncentrační gradient.
přehled
„koncentrace“ označuje, kolik rozpuštěné látky je v daném množství rozpouštědla., Roh vodní nádrže, do které se právě dostala sůl, by měl mnohem vyšší koncentraci soli než opačný konec nádrže, kde se žádná sůl nerozptýlila. Proto se v nádrži říká, že existuje koncentrační gradient.
v Průběhu času, rozpuštěných látek se vždy pohybují po jejich koncentrační gradient, aby „zkusit“ vyrobit stejné koncentraci v průběhu celého řešení. Takže koncentrační gradient výše by nakonec zmizel, protože ionty soli se rozptýlily po celé nádrži.,
zákony termodynamiky stát, že vzhledem k neustálému pohybu atomů a molekul, látek se bude pohybovat z oblasti vyšší koncentrace do nižší koncentrace, při výrobě náhodně distribuované řešení. Atomy vody rádi zcela obklopují každou iontovou nebo polární molekulu, která je táhne po celém roztoku a odděluje je od sebe.,
To může být snadno prokázána doma přidáním kapky potravinářské barvivo do sklenice vody. Zpočátku bude potravinářské barvivo zabírat pouze malé místo ve vodním skle, kde bylo přidáno. Ale v průběhu času se barevné částice rozšíří a vytvoří stejné rozložení barevných částic po celém dně skla.,
Funkce Koncentrační Gradienty
Koncentrační gradienty jsou přirozeným důsledkem fyzikální zákony. Živé věci však našly mnoho způsobů, jak využít své vlastnosti k dosažení důležitých životních funkcí. Koncentrační gradienty jsou používány mnoha buňkami k dokončení široké škály úkolů. Ve skutečnosti je energie uložena v koncentračním gradientu, protože molekuly chtějí dosáhnout rovnováhy. Takže tato energie může být využita k plnění úkolů.,
je třeba také poznamenat, že pokud nelze koncentrační gradient uvolnit difuzí rozpouštědla, může dojít k osmóze. Osmóza je pohyb vody přes membránu a v podstatě dělá totéž. Stejně jako soluty jsou přitahovány k vodě, voda je přitahována k solutům. Koncentrační gradient lze tedy zmírnit přidáním vody do vysoce koncentrovaného membránového prostoru (nebo buňky).,
organismy, které potřebují přesunout látku do buněk nebo z nich, mohou použít pohyb jedné látky po jejím koncentračním gradientu k transportu jiné látky v tandemu. Jedná se o základní metodu, kterou proteinové antiportery a symportery používají k přenosu klíčových živin do buněk. Organismy mohou také“ sklízet “ energii koncentračního gradientu k výkonu jiných reakcí. Viz příklady níže.,
Příklady Koncentrační Gradienty
ATP Syntáza
Některé formy života použít sklon rozpuštěných látek se bude pohybovat z místa vysoké koncentrace do místa nízké koncentrace, aby se síla životní procesy. ATP syntáza-protein, který produkuje ATP-se spoléhá na koncentrační gradient vodíkových iontů., Jako ionty procházejí ATP syntázou, aby přes membránu a zmírnění spádu, ATP syntázy přenáší energii do přidání fosfátové skupiny na ADP, a tím ukládání energie do nově vytvořené pouto.
Neurony a Sodík/Draslík Čerpadlo
Neurony strávit obrovské množství energie – přibližně 20-25% všech těla kalorií, u lidí – čerpání draslíku do buňky a sodík. Výsledkem je extrémně vysoká koncentrace draslíku uvnitř nervových buněk a velmi vysoká koncentrace sodíku venku., Protože draslík
když buňky komunikují, otevírají iontové brány, které umožňují průchod sodíku a draslíku. Rozdíly v koncentraci sodíku a draslíku jsou tak silné, že ionty“ chtějí “ okamžitě vyskočit z buňky. Protože ionty jsou elektricky nabité, ve skutečnosti to mění elektrický náboj buňky.,
Tento „elektrochemický“ signál šíří mnohem rychleji než jen chemický signál, což nám umožňuje vnímat, myslet a reagovat rychle. Problémy, které interferují s neurony sodík/draslík čerpadlo může způsobit smrt velmi rychle, protože srdeční sval sám spoléhá na tyto elektrochemické impulsy, aby pumpovat krev, aby nás udržet naživu., Díky tomu je gradient koncentrace sodíku / draslíku v neuronech pravděpodobně nejdůležitějším koncentračním gradientem lidského života!
Glukóza/Sodný Symport Čerpadlo
glukoso-sodný symport čerpadlo také využívá sodný/draselný gradient.
Jeden výzvou buněk se pohybuje glukózy – což je velké a těžké se pohybovat, oproti malé ionty sodíku – a které často potřebují být přesunuta proti jejich koncentračnímu gradientu., Chcete-li tento problém vyřešit, některé buňky mají „spolu“ pohyb glukózy s pohybem draslík, pomocí proteinů, které umožní sodíku pohybovat po svém koncentračním gradientu – pokud to trvá molekuly glukózy.
toto je jen jeden další příklad způsobů, jak buňky používají základní fyzikální zákony inovativními způsoby k dosažení funkcí života.
Plíce a Žábry
nejčastější příklady koncentračních gradientů zapojit pevných částic rozpuštěných ve vodě. Ale i plyny mohou mít gradienty koncentrace.,
lidské plíce a žábry ryb používají gradienty koncentrace, aby nás udržely naživu. Protože kyslík dodržuje pravidla koncentračních gradientů stejně jako jakákoli jiná látka, má tendenci difundovat z oblastí s vysokou koncentrací do oblastí s nízkou koncentrací. To znamená, že se rozptyluje ze vzduchu do naší krve vyčerpané kyslíkem.
plíce a žábry tento proces zefektivňují rychlým spuštěním naší krve vyčerpané kyslíkem přes povrchy našich plic a žáber. Tímto způsobem se kyslík neustále rozptyluje do krevních buněk, které ho nejvíce potřebují.
kvíz
1., Který z následujících zákonů popisuje, jak fungují gradienty koncentrace?
a. objekt v pohybu má tendenci zůstat v pohybu, pokud nebude působit vnější silou.
b. systémy vždy postupují směrem ke stavu vyšší náhodnosti.
C. látky se rozptýlí z oblastí s vysokou koncentrací do oblastí s nízkou koncentrací.
D. Jak B, tak C.
2. Které z následujících skutečností neplatí pro gradient koncentrace sodíku/draslíku?
a. látku můžete přesunout proti jejímu koncentračnímu gradientu bez vynaložení energie, pokud máte správný transportní protein.
b. transportní proteiny, které přesouvají látky proti jejich koncentračním gradientům, musí být dodávány s energií, aby fungovaly.
C., Protože buňky musí rozebrat molekuly a vynakládat energii, aby se přesunout látek proti jejich koncentračnímu gradientu, tento pohyb neporuší zákony termodynamiky.
D. nic z výše uvedeného.
3. Který z následujících kroků bychom nebyli schopni udělat, kdyby látky neměly tendenci se pohybovat dolů jejich koncentrační gradienty?
a.Think
b. Move
C. Breathe
D. všechny výše uvedené