Definisjon
En konsentrasjon gradient oppstår når et oppløst stoff er mer konsentrert i ett område enn et annet. En konsentrasjon gradient lindres gjennom diffusjon, selv om membraner kan hindre diffusjon og opprettholde en konsentrasjon gradient.
Oversikt
«Konsentrasjon» refererer til hvor mye av et oppløst stoff er i en gitt mengde løsemiddel., Et hjørne av en vanntank som nettopp hadde salt dumpet i det ville ha en mye høyere konsentrasjon av salt enn den motsatte enden av tanken, hvor ingen salt har spredt seg til. Derfor, en konsentrasjon gradient sies å eksistere i tanken.
Over tid, solutes alltid gå ned sin konsentrasjon gradient å «prøve» å produsere en like stor konsentrasjon gjennom hele løsningen. Så, konsentrasjon gradient over til slutt ville forsvinne som ioner av salt spredt over hele tanken.,
Den lover om termodynamikk stat som på grunn av den kontinuerlige bevegelsene av atomene og molekylene, stoffer vil flytte fra områder av høyere konsentrasjon til lavere konsentrasjon, for å produsere en tilfeldig fordelt løsning. Vann atomer som fullstendig omgir hvert ion-eller polare molekyler, som trekker dem gjennom en løsning, og skille dem fra hverandre.,
Dette kan være lett demonstrert hjemme ved å legge en dråpe konditorfarge til et glass vann. Ved første, konditorfarge vil bare opptar liten plass i vann glass hvor det ble lagt til. Men over tid, vil den fargede partiklene vil spre seg, å skape en lik fordeling av fargede partikler hele bunnen av glasset.,
Funksjon av Konsentrasjon Graderinger
Konsentrasjon graderinger er en naturlig konsekvens av de fysiske lovene. Imidlertid, levende ting har funnet mange måter å bruke sine egenskaper til å oppnå viktige liv funksjoner. Konsentrasjon graderinger er brukt av mange celler for å fullføre et bredt spekter av oppgaver. Faktisk, det er energi som er lagret i en konsentrasjon gradient fordi molekylene ønsker å nå likevekt. Så, denne energien kan utnyttes til å utføre oppgaver.,
Det bør også bemerkes at når en konsentrasjon gradient kan ikke lindres ved spredning av løsemiddel, osmose kan oppstå. Osmose er bevegelsen av vann over en membran og i hovedsak gjør det samme. Akkurat som solutes er tiltrukket til vann, vann er tiltrukket til solutes. Så, konsentrasjon gradient kan lindres ved å tilsette vann til en svært konsentrert membran batterirommet (eller celler).,
Organismer som trenger å flytte en substans i eller ut av sine celler, kan du bruke bevegelsen av en substans ned sin konsentrasjon gradient til transport annet stoff i tandem. Dette er den grunnleggende metoden som protein antiporters og symporters bruke til å hente viktige næringsstoffene inn i cellene. Organismer kan også «harvest» energi konsentrasjon overgangen til makten andre reaksjoner. Se eksempler nedenfor.,
Eksempler på Konsentrasjon Graderinger
ATP Syntase
Noen livsformer bruk tendens til solutes å flytte fra et område med høy konsentrasjon til lav konsentrasjon for å drive livet prosesser. ATP syntase – protein som produserer ATP – avhengig av en konsentrasjon gradient av hydrogen ioner., Som ioner passerer gjennom ATP syntase å krysse membranen og lindre gradient, ATP syntase overfører energi til å legge til en fosfat-gruppen til ADP, og dermed lagring av energi i den nyopprettede bond.
Nevroner og Natrium/Kalium Pumpe
Nevroner bruke en enorm mengde energi – rundt 20-25% av alle kroppens kalorier, i mennesker – pumping av kalium inn i cellene sine, og natrium ut. Resultatet er en ekstremt høy konsentrasjon av kalium innsiden av nerve celler, og en svært høy konsentrasjon av natrium utenfor., Siden kalium
Når cellene kommuniserer, de åpne ion-porter som tillater natrium og kalium for å passere gjennom. Natrium/kalium konsentrasjon forskjellene er så sterk at ioner «ønsker» å umiddelbart rush ut av cellen. Fordi ionene er elektrisk ladet, er dette faktisk endrer den elektriske ladningen av cellen.,
Denne «elektrokjemiske» signalet går mye raskere enn en bare kjemisk signal ville, og det gir oss muligheten til å oppfatte, tenke og reagere raskt. Problemer som forstyrrer nevroner’ natrium/kalium pumpen kan føre til død svært raskt fordi hjertemuskelen selv er avhengig av disse elektrokjemiske impulser til å pumpe blod for å holde oss i live., Dette gjør natrium/kalium konsentrasjon gradient i nevroner uten tvil den viktigste konsentrasjon overgangen for menneskers liv!
Glukose/Sodium Symport Pumpe
glukose-natrium symport pumpen tar også nytte av natrium/kalium gradient.
En utfordring for enkelte av celler som er i bevegelse glukose – noe som er stort og vanskelig å flytte på, i forhold til små natrium ioner – og som ofte må flyttes mot sin konsentrasjon gradient., For å løse dette problemet, noen celler har «koblet» bevegelse av glukose med bevegelse av kalium, ved hjelp av proteiner som vil tillate sodium å flytte ned sin konsentrasjon gradient – hvis det tar et molekyl glukose med det.
Dette er bare ett eksempel på de måter som cellene bruker de grunnleggende lovene i fysikk i innovative måter å utføre funksjoner i livet.
Lungene og Gjellene
De mest vanlige eksempler på konsentrasjon graderinger innebære faste partikler oppløst i vann. Men gassene kan ha konsentrasjon graderinger, også.,
Menneskelige lungene og fisker’ gjellene både bruk konsentrasjon graderinger for å holde oss i live. Fordi oksygen følger reglene i konsentrasjon graderinger akkurat som alle andre stoff, det har en tendens til å spre seg fra områder med høy konsentrasjon til områder med lav konsentrasjon. Det betyr at det diffunderer fra luft inn i vår oksygenfattige blodet.
Lungene og gjellene gjøre denne prosessen mer effektiv ved raskt å kjøre våre mest oksygenfattige blodet over flater av lungene våre og gjellene. På denne måten, oksygen er stadig spre i blodet celler som trenger det mest.
Quiz
1., Hvilke av følgende lover beskriver hvordan konsentrasjonen graderinger arbeid?
A. Et objekt i bevegelse har en tendens til å holde seg i bevegelse, med mindre påvirket av en ytre kraft.
B. Systemer alltid på vei mot en tilstand av høyere tilfeldighet.
C. Stoffer diffuse fra områder med høy konsentrasjon til områder med lav konsentrasjon.
D) Både B og C.
2. Hvilken av de følgende er IKKE sant av natrium/kalium konsentrasjon gradient?
A. Du kan flytte et stoff mot sin konsentrasjon gradient uten expending energi, hvis du har rett transport protein.
B. Transport proteiner som beveger stoffer mot sin konsentrasjon graderinger må forsynes med energi for å fungere.
C., Fordi cellene må bryte ned molekyler og bruke energi, til å flytte stoffer mot sin konsentrasjon gradient, denne bevegelsen ikke bryte lover om termodynamikk.
D) Ingen av alternativene.
3. Hvilken av de følgende ville vi ikke være i stand til å gjøre hvis stoffer som ikke har en tendens til å gå ned sin konsentrasjon gradienter?
A. Tenk
B. Flytte
C. Puste
D. Alle de ovennevnte