meghatározás
a koncentráció gradiens akkor fordul elő, ha az oldott anyag koncentráltabb az egyik területen, mint a másik. A koncentrációs gradienst a diffúzió enyhíti, bár a membránok gátolhatják a diffúziót és fenntarthatják a koncentrációs gradienst.
áttekintés
a”koncentráció” arra utal, hogy egy adott mennyiségű oldószerben mennyi oldott anyag van., Egy olyan víztartály sarka, amelybe éppen sót dobtak, sokkal nagyobb sókoncentrációval rendelkezik, mint a tartály másik vége, ahol egyetlen só sem szóródott el. Ezért azt mondják, hogy koncentrációs gradiens létezik a tartályban.
idővel az oldott oldatok mindig lefelé mozognak a koncentráció gradiensén, hogy” megpróbáljanak ” egyenlő koncentrációt termelni az egész oldatban. Tehát a fenti koncentrációs gradiens végül eltűnik, amikor a só ionok szétszóródnak az egész tartályban.,
a termodinamika törvényei azt állítják, hogy az atomok és molekulák állandó mozgása miatt az anyagok a magasabb koncentrációjú területekről alacsonyabb koncentrációra mozognak, hogy véletlenszerűen elosztott oldatot hozzanak létre. A vízatomok szeretik teljesen körülveszni az egyes ion-vagy poláris molekulákat, amelyek egy-egy oldatban végighúzzák őket, és elválasztják őket egymástól.,
Ez könnyen bizonyítható otthon egy csepp élelmiszerfesték hozzáadásával egy pohár vízhez. Először az élelmiszer-színezés csak a kis helyet foglalja el a vízüvegben, ahol hozzáadták. De idővel a színes részecskék elterjednek, ami a színes részecskék egyenlő eloszlását eredményezi az üveg alján.,
koncentrációs gradiensek függvénye
a koncentrációs gradiensek a fizika törvényeinek természetes következményei. Az élőlények azonban számos módot találtak arra, hogy tulajdonságaikat fontos életfunkciók elvégzésére használják. A koncentrációs gradienseket sok sejt használja a különféle feladatok elvégzéséhez. Valójában a koncentrációs gradiensben tárolt energia azért van, mert a molekulák egyensúlyt akarnak elérni. Tehát ez az energia felhasználható feladatok elvégzésére.,
azt is meg kell jegyezni, hogy ha egy koncentrációs gradiens nem enyhíthető az oldószer diffúzióján keresztül, ozmózis léphet fel. Az ozmózis a víz mozgása a membránon keresztül, és lényegében ugyanezt teszi. Csakúgy, mint a solutes vonzza a vizet, a víz vonzza a forrasztásokat. Tehát a koncentrációs gradiens enyhíthető víz hozzáadásával egy erősen koncentrált membránrekeszhez (vagy sejthez).,
azok az organizmusok, amelyeknek egy anyagot sejtjeikbe vagy onnan ki kell mozgatniuk, az egyik anyag koncentrációs gradiensén belüli mozgását felhasználhatják egy másik anyag egyidejű szállítására. Ez az alapvető módszer, amelyet a protein antiporterek és a symporterek használnak, hogy döntő fontosságú tápanyagokat hozzanak a sejtekbe. Az organizmusok a koncentrációs gradiens energiáját más reakciók hatására is” betakaríthatják”. Lásd az alábbi példákat.,
Példa a Koncentráció Gradiens
ATP Szintáz
Egyes életformák használja a tendencia a lakosságot, hogy mozog a területen magas koncentrációja alacsony koncentráció, annak érdekében, hogy a hatalom az élet folyamatok. Az ATP szintáz-az ATP-t termelő fehérje-a hidrogénionok koncentrációs gradiensére támaszkodik., Mivel az ionok át ATP szintáz át a membrán, valamint enyhítse a gradiens, ATP szintáz szállítja az energiát, hozzátéve, a foszfát csoport ADP, ami tárolja az energiát, az újonnan alakult bond.
Neuronok a Nátrium/Kálium Pumpa
a Neuronok tölteni egy hatalmas mennyiségű energia – körülbelül 20-25% – a a szervezet kalória, az emberek – pumpáló kálium a sejtek nátrium ki. Az eredmény az idegsejtek belsejében rendkívül magas káliumkoncentráció,kívül pedig nagyon magas nátrium-koncentráció., Mivel a kálium
amikor a sejtek kommunikálnak, ionkapukat nyitnak, amelyek lehetővé teszik a nátrium és a kálium áthaladását. A nátrium – / káliumkoncentrációs különbségek olyan erősek, hogy az ionok “akarnak” azonnal kirohanni a sejtből. Mivel az ionok elektromosan töltődnek, ez valójában megváltoztatja a sejt elektromos töltését.,
Ez a “elektrokémiai” jel utazik, sokkal gyorsabb, mint egy pusztán kémiai jel, amely lehetővé teszi számunkra, hogy érzékelni, hiszem, valamint a gyors reagálás. A neuronok nátrium – /káliumszivattyúját zavaró problémák nagyon gyorsan halált okozhatnak,mivel maga a szívizom ezekre az elektrokémiai impulzusokra támaszkodik, hogy vért pumpáljon, hogy életben maradjon., Ez teszi a nátrium/kálium koncentráció gradiens neuronok vitathatatlanul a legfontosabb koncentráció gradiens az emberi élet!
glükóz / nátrium Symport szivattyú
a glükóz-nátrium symport szivattyú a nátrium/kálium gradiens előnyeit is kihasználja.
a sejtek egyik kihívása a glükóz mozgatása – ami nagy és nehezen mozgatható az apró nátriumionokhoz képest -, és amelyet gyakran a koncentrációs gradiensük ellen kell mozgatni., A probléma megoldásához néhány sejt “összekapcsolta” a glükóz mozgását a kálium mozgásával, olyan fehérjék felhasználásával, amelyek lehetővé teszik a nátrium koncentrációs gradiensének lefelé történő elmozdulását – ha glükózmolekulát vesz magával.
Ez csak egy újabb példa arra, hogy a sejtek innovatív módon használják a fizika alapvető törvényeit az élet funkcióinak megvalósításához.
a koncentrációs gradiensek leggyakoribb példái a vízben oldott szilárd részecskék. De a gázoknak is lehetnek koncentráció-gradiensei.,
az emberi tüdő és a halak kopoltyúi egyaránt koncentrációs gradienseket használnak, hogy életben tartsanak minket. Mivel az oxigén ugyanúgy követi a koncentrációs gradiensek szabályait, mint bármely más anyag, hajlamos a nagy koncentrációjú területekről az alacsony koncentrációjú területekre diffundálni. Ez azt jelenti, hogy a levegőből diffundál az oxigénhiányos vérünkbe.
a tüdő és a kopoltyúk hatékonyabbá teszik ezt a folyamatot azáltal, hogy a legtöbb oxigénhiányos vérünket a tüdőnk és kopoltyúink felületén gyorsan futtatjuk. Ily módon az oxigén folyamatosan diffundál a leginkább szükséges vérsejtekbe.
kvíz
1., Az alábbi törvények közül melyik írja le, hogyan működnek a koncentrációs színátmenetek?
A. a mozgásban lévő tárgy hajlamos mozgásban maradni, kivéve, ha külső erő cselekszik.
B. A rendszerek mindig magasabb véletlenszerűségű állapot felé haladnak.
C. A nagy koncentrációjú területekről az alacsony koncentrációjú területekre diffúz anyagok.
D. Mind B, mind C.
2. Az alábbiak közül melyik nem igaz a nátrium / kálium koncentráció gradiensre?
A. az anyagot a koncentrációs gradiens ellen mozgathatja anélkül, hogy energiát költene, ha rendelkezik a megfelelő szállítási fehérjével.
B. az anyagokat koncentrációs gradienseikkel szemben mozgató transzportfehérjéket a működéshez energiával kell ellátni.
C., Mivel a sejteknek le kell bontaniuk a molekulákat és energiát kell fordítaniuk, hogy az anyagokat a koncentrációs gradiensük ellen mozgassák, ez a mozgás nem sérti meg a termodinamika törvényeit.
D. A fentiek egyike sem.
3. Az alábbiak közül melyiket nem tudnánk megtenni, ha az anyagok nem hajlamosak a koncentráció-gradiensükre?
A. Think
B. Move
C. Breathe
D. A fentiek mindegyike