Definition
En koncentration gradient opstår, når et opløst stof er mere koncentreret i et område end et andet. En koncentrationsgradient lindres gennem diffusion, selvom membraner kan hindre diffusion og opretholde en koncentrationsgradient.
oversigt
“koncentration” refererer til, hvor meget af et opløst stof der er i en given mængde opløsningsmiddel., Et hjørne af en vandtank, der netop har fået salt dumpet ind i det, ville have en meget højere koncentration af salt end den modsatte ende af tanken, hvor intet salt har diffunderet til. Derfor siges en koncentrationsgradient at eksistere i tanken.
over tid bevæger opløste stoffer altid deres koncentrationsgradient ned for at “prøve” at producere en lige koncentration gennem hele opløsningen. Så koncentrationsgradienten ovenfor vil til sidst forsvinde, når saltionerne diffunderes gennem hele tanken.,
love om termodynamik stat, der på grund af de konstante bevægelser i atomer og molekyler, stoffer vil bevæge sig fra områder med højere koncentration til lavere koncentration, for at producere et tilfældigt fordelt løsning. Vandatomer kan lide at omringe hvert ion-eller polært molekyle fuldstændigt, som trækker dem gennem en opløsning og adskiller dem fra hinanden.,
Dette kan nemt blive vist i hjemmet ved at tilføje en dråbe frugtfarve et glas vand. Først vil madfarven kun optage det lille sted i vandglaset, hvor det blev tilsat. Men over tid vil de farvede partikler sprede sig, hvilket skaber en lige fordeling af farvede partikler gennem bunden af glasset.,
Funktion af Koncentration Gradienter
Koncentrations gradienter er en naturlig konsekvens af fysikkens love. Imidlertid har levende ting fundet mange måder at bruge deres egenskaber til at udføre vigtige livsfunktioner. Koncentrationsgradienter bruges af mange celler til at udføre en lang række opgaver. Faktisk er der energi lagret i en koncentrationsgradient, fordi molekylerne ønsker at nå ligevægt. Så denne energi kan bruges til at udføre opgaver.,
det skal også bemærkes, at når en koncentrationsgradient ikke kan lettes ved diffusion af opløsningsmidlet, kan osmose forekomme. Osmose er bevægelsen af vand over en membran og gør i det væsentlige det samme. Ligesom opløste stoffer tiltrækkes af vand, tiltrækkes vand til opløste stoffer. Så koncentrationsgradienten kan lindres ved at tilsætte vand til et stærkt koncentreret membranrum (eller celle).,
organismer, der har behov for at flytte et stof ind eller ud af deres celler, kan bruge bevægelsen af et stof ned ad dets koncentrationsgradient til at transportere et andet stof i tandem. Dette er den grundlæggende metode, som proteinantiporter og symporters bruger til at bringe vigtige næringsstoffer ind i celler. Organismer kan også “høste” energien i koncentrationsgradienten til at drive andre reaktioner. Se eksemplerne nedenfor.,
Eksempler på Koncentration Gradienter
ATP-Syntase
Nogle former for liv, brug tendens til, at de opløste stoffer for at flytte fra et område med høj koncentration til lav koncentration for at magten livet processer. ATP syntase – det protein, der producerer ATP-er afhængig af en koncentrationsgradient af hydrogenioner., Når ionerne passerer ATP-syntase for at krydse membranen og lindre gradienten, overfører ATP-syntase energien til at tilføje en fosfatgruppe til ADP, hvorved energien lagres i den nydannede binding.
Neuroner og Natrium/Kalium-Pumpen
Neuroner tilbringe en enorm mængde af energi – omkring 20-25% af alle kroppens kalorier, i mennesker – pumpe kalium ind i cellerne og natrium ud. Resultatet er en ekstremt høj koncentration af kalium inde i nerveceller og en meget høj koncentration af natrium udenfor., Da kalium
når celler kommunikerer, åbner de ionporte, der tillader natrium og kalium at passere igennem. Forskellene i natrium / kaliumkoncentration er så stærke, at ionerne “vil” øjeblikkeligt skynde sig ud af cellen. Fordi ioner er elektrisk ladet, ændrer dette faktisk den elektriske ladning af cellen.,
Denne “elektrokemisk” signalet bevæger sig meget hurtigere end et rent kemisk signal, der ville tillade os at opfatte, tænke og reagere hurtigt. Problemer, der forstyrrer neuronernes natrium / kaliumpumpe, kan forårsage død meget hurtigt, fordi hjertemusklen selv er afhængig af disse elektrokemiske impulser til at pumpe blod for at holde os i live., Dette gør natrium / kalium koncentrationsgradienten i neuroner uden tvivl den vigtigste koncentrationsgradient til menneskelivet!
Glucose/natrium Symport pumpe
glucose-natrium symport pumpen drager også fordel af natrium / kalium gradienten.
en udfordring, som cellerne står overfor, er at flytte glukose – som er stor og vanskelig at bevæge sig sammenlignet med små natriumioner – og som ofte skal flyttes mod deres koncentrationsgradient., For at løse dette problem har nogle celler “koblet” bevægelsen af glukose med bevægelsen af kalium ved hjælp af proteiner, der gør det muligt for natrium at bevæge sig ned i koncentrationsgradienten – hvis det tager et glukosemolekyle med det.
Dette er blot endnu et eksempel på de måder, hvorpå celler bruger fysikens grundlæggende love på innovative måder til at udføre livets funktioner.
lunger og gæller
de mest almindelige eksempler på koncentrationsgradienter involverer faste partikler opløst i vand. Men gasser kan også have koncentrationsgradienter.,menneskelige lunger og fiskegæller bruger begge koncentrationsgradienter for at holde os i live. Fordi ilt følger reglerne for koncentrationsgradienter ligesom ethvert andet stof, har det en tendens til at diffundere fra områder med høj koncentration til områder med lav koncentration. Det betyder, at det diffunderer fra luften ind i vores iltfattige blod.lunger og gæller gør denne proces mere effektiv ved hurtigt at køre vores mest iltfattige blod over overfladerne af vores lunger og gæller. På denne måde spredes ilt konstant i de blodlegemer, der har mest brug for det.
Quui.
1., Hvilke af følgende love beskriver, hvordan koncentrationsgradienter fungerer?
A. et objekt i bevægelse har en tendens til at forblive i bevægelse, medmindre det handles af en ekstern styrke.
B. systemer altid fremskridt mod en tilstand af højere tilfældighed.
C. stoffer diffunderer fra områder med høj koncentration til områder med lav koncentration.
D. både B og C.
2. Hvilket af følgende er ikke sandt for natrium / kalium koncentrationsgradienten?
A. Du kan flytte et stof mod dets koncentrationsgradient uden at bruge energi, hvis du har det rigtige transportprotein.
B. transportproteiner, der flytter stoffer mod deres koncentrationsgradienter, skal forsynes med energi for at kunne fungere.
C., Fordi celler skal nedbryde molekyler og bruge energi, for at flytte stoffer mod deres koncentrationsgradient, bryder denne bevægelse ikke termodynamikens love.
D. Ingen af ovenstående.
3. Hvilket af følgende ville vi ikke være i stand til at gøre, hvis stoffer ikke havde tendens til at bevæge sig ned i deres koncentrationsgradienter?
A. tænk
B. Flyt
C. Træk vejret
D. alt ovenstående