Concentration gradient: dhana ya formula. Usafiri wa vitu katika utando wa kibiolojia

mkusanyiko ni nini? Akizungumza kwa upana, uwiano ni kiasi ya nyenzo na idadi ya chembe kufutwa humo. Ufafanuzi huu unapatikana katika matawi ya mbalimbali ya sayansi, kutoka fizikia na hisabati, na kuishia falsafa. Katika hali hii, suala la matumizi ya dhana ya "mkusanyiko" katika biolojia na kemia.

gradient

Tafsiri kutoka Kilatini, maana "kukua" au "Kutembea", basi kuna "akizungumzia kidole", ambayo inaonyesha mwelekeo ambao ongezeko yoyote thamani. Kama mfano, inaweza kutumika, kwa mfano, urefu juu ya usawa wa bahari katika maeneo mbalimbali ya dunia. Yake (urefu wa) gradient katika kila hatua kwenye ramani itaonyesha vector wa kuongeza maadili ya kufikia kupanda steepest.

Katika hisabati, mrefu alionekana tu katika karne ya kumi na tisa. Ni ilianzishwa na Maxwell na kutolewa alama yao ya ukubwa huu. Fizikia kutumia dhana hii ili kuelezea umeme na mvuto shamba, mabadiliko ya nishati uwezo.

Si tu fizikia, lakini pia sayansi zingine kutumia neno "gradient". Dhana hii inaweza kuonyesha wote ubora na kiasi Tabia ya vitu, kwa mfano, mkusanyiko au joto.

mkusanyiko gradient

ni gradient sasa inajulikana, na nini viwango gani? Hii ni a jamaa thamani, ambayo inaonyesha the uwiano wa the Dutu zilizomo katika the ufumbuzi. Inaweza katwa kama asilimia kwa uzito, moles au atomi katika gesi (ufumbuzi), idadi ya ujumla. Chaguo hili pana inatuwezesha kueleza karibu uwiano wowote. Na si tu katika fizikia au biolojia, lakini pia katika sayansi kimetafizikia.

Kwa ujumla, viwango gradient ni vector kiasi, ambayo pia ni sifa ya kiasi na mwelekeo wa mabadiliko ya dutu katika kati.

ufafanuzi

Je, inawezekana kufanya mahesabu mkusanyiko gradient? Mfumo ni hasa kati ya mabadiliko ya msingi wa dutu na njia ndefu ya mkusanyiko kwamba utakuwa na kuondokana na dutu kufikia uwiano kati ya ufumbuzi mbili. Hesabu, hii ni walionyesha kwa formula C = dC / dl.

mbele ya mkusanyiko gradient kati ya vifaa mbili Je, sababu ya kuchanganya yao. Kama chembe kuondoka kutoka mkoa wa ukolezi juu ya chini, basi ni kuitwa utbredningen, na kama kati yao kuna semipermeable kizuizi - osmosis.

usafiri hai

Kazi na watazamaji usafiri huonyesha harakati ya vitu kupitia kwa utando au tabaka ya seli ya viumbe hai: protozoa, mimea, wanyama na binadamu. Utaratibu huu unafanyika kwa kutumia nishati ya joto, kwa kuwa kipindi cha mpito ni kazi dutu dhidi mkusanyiko gradient kutoka ndogo kwa kubwa. The zaidi ya mara kwa mara kwa ajili ya hayo an mwingiliano kutumia trifosfati adenosini au ATP - molekuli ambayo ni a hodari chanzo cha nguvu 38 Joule.

Kuna aina mbalimbali za ATP, ambayo iko juu ya utando wa seli. nishati zilizomo ndani yake ni huru wakati wa uhamisho wa vitu kwa njia ya kile kinachoitwa pampu Masi. Hii pores katika ukuta wa seli ambazo kwa kuchagua kunyonya na pumped electrolyte ions. Aidha, kuna ni mfano wa usafiri kama symport. Katika hali hii, wakati huo huo ni kusafirishwa vitu viwili: moja inakuja nje ya seli, na wengine anapata yake. Hii anaokoa nishati.

usafirishaji lengelenge

Kazi na watazamaji usafiri ni pamoja na kusafirisha vitu kwa njia ya Bubbles au vilengelenge, hivyo mchakato inaitwa mtiririko huo, usafiri lengelenge. Kuna aina mbili:

1. Endocytosis. Katika hali hii, Bubbles ni yanayotokana na utando wa seli katika ngozi mchakato wake yabisi au vinywaji. Vilengelenge inaweza kuwa laini au na kingo. Njia hii ya kulisha ni yai seli nyeupe za damu, na epithelium figo.
2. Exocytosis. Kama jina la kupendekeza, hii ni kinyume ya awali. Ina organelles ndani ya seli (kwa mfano, sehemu za Golgi), ambazo "packed" Mihadarati katika vilengelenge, nao hatimaye kuja nje kwa njia ya utando.

usafirishaji tulivu: Diffusion

Harakati ya mkusanyiko gradient (juu hadi chini) hutokea bila matumizi ya nishati. Kuna aina mbili za usafiri passiv - ni osmosis na utbredningen. mwisho ni rahisi na nyepesi.

Osmosis Tofauti kuu ni kwamba mchakato wa molekuli kusonga hufanyika kupitia utando semipermeable. utbredningen pamoja mkusanyiko gradient hutokea katika seli kuwa utando na tabaka mbili ya molekuli lipid. usafirishaji mwelekeo inategemea tu na idadi ya vitu juu ya pande zote mbili za utando. Kwa namna hii, seli kupenya vitu hydrophobic, molekuli polar urea, na haiwezi kupenya protini, sukari, ions na DNA.

Katika mchakato utbredningen, molekuli huwa na kujaza nzima inapatikana kiasi, ikiwa ni pamoja na align mkusanyiko pande zote ya utando. Hivyo hutokea kwamba utando ni hakuwezi au hafifu permit kwa dutu. Katika hali hii, unaathiri vikosi kiosmotiki kwamba unaweza wote kufanya denser kizuizi na kunyoosha kwa kuongeza ukubwa wa kusukumia kituo.

kuwezeshwa utbredningen

Wakati mkusanyiko gradient haitoshi wa kusafirisha vifaa na misaada ya protini maalum. Wao ni ziko juu utando wa seli kwa njia sawa na ATP molekuli. Shukrani kwake, inaweza kuwa wote kazi na watazamaji usafiri.

Kwa njia hii, kwa utando ni molekuli kubwa (protini, DNA), vitu polar, ambayo ni pamoja amino na sukari, ions. Shukrani kwa ushiriki wa protini usafiri kasi ni kuongezeka kwa mara kadhaa ikilinganishwa na utbredningen ya kawaida. Lakini kuongeza kasi hii unategemea mambo kadhaa:

• Dutu gradient ndani na nje ya kiini,
• kiasi cha molekuli carrier;
• kiwango cha kisheria Dutu na mtoa,
• njia panda ndani ya uso wa utando wa seli.

Licha ya haya, usafiri unafanywa kutokana na kazi ya protini carrier, na ATP nishati katika kesi hii si kutumika.

sifa kuu kwamba tabia ya kuwezeshwa utbredningen, ni:

1. Quick uhamisho wa vitu.
2. Ubaguaji usafiri.
3. Kueneza (wakati protini wote ni ulichukua).
4. Ushindani kati ya vitu (kutokana na the mshikamano wa the protini).
5. Unyeti wa mawakala maalum kemikali - inhibitors.

osmosis

Kama ilivyoelezwa hapo juu, osmosis - harakati ya vitu pamoja mkusanyiko gradient kupitia kwa utando semipermeable. kamili zaidi osmosis mchakato inaeleza Le Chatelier-Braun kanuni. Inasema kwamba kama mfumo ni katika msawazo, ushawishi kutoka nje, itakuwa huwa na kurudi katika hali yake ya zamani. Mara ya kwanza kwa osmosis jambo walikutana katikati ya karne ya XVIII, lakini hakuwa na ambatisha umuhimu sana. kujifunza jambo alianza tu ya miaka mia moja baadaye.

kipengele muhimu zaidi katika uzushi wa osmosis ni utando semipermeable ambayo hupitia yenyewe tu molekuli za mduara fulani au mali. Kwa mfano, ufumbuzi mbili kwa viwango tofauti, kikwazo atapita tu kutengenezea. Hii itaendelea muda mrefu kama mkusanyiko pande zote mbili ya utando si kuwa sawa.

Osmosis lina nafasi kubwa katika maisha ya kiini. Jambo hili inayowezesha kupenya yao kwa wale tu vitu ambayo ni muhimu kwa maendeleo ya jamii. Red utando wa seli ya damu ni kupenyeka tu kwa maji, oksijeni na virutubisho, lakini protini ambayo inatengenezwa ndani ya seli nyekundu za damu, hawezi kutoka nje.

osmosis na kupatikana matumizi halisi katika maisha ya kila siku. Hata bila kujua, watu katika mchakato wa brining chakula kutumika ni kanuni ya mwendo wa molekuli pamoja mkusanyiko gradient. Ulijaa chumvi "aliweka" juu wote wa the maji kutoka the bidhaa, na hivyo kuwaruhusu kuhifadhiwa muda mrefu.