Meghatározása koncentráció gradiens
Tartalomjegyzék
Koncentráció gradiens definíció
Koncentráció gradiens utal, hogy a fokozatos változás, a koncentráció, a lakosságot a megoldást, mint egy funkció a távolban, keresztül egy megoldás. Az oldatnak lényegében két fő összetevője van: az oldószer (az oldó komponens, pl. víz) és az oldott anyag (az oldószer által feloldható részecskék).,
a biokémiában a koncentráció egy oldat alkomponensének mennyiségére vonatkozik, például az oldatban lévő oldatok mennyiségére. A gradiens viszont olyan kifejezés, amely általában egy változó fokozatos növekedésére vagy csökkenésére utal a távolság tekintetében. Ebben a tekintetben a koncentráció gradiens lenne az eredmény, ha a két oldat közötti oldatok mennyisége eltérő.
a biológiában a koncentráció gradiens a részecskék, például az ionok egyenlőtlen eloszlásából származik, két oldat között, azaz, az intracelluláris folyadék (a sejten belüli oldat) és az extracelluláris folyadék (a sejten kívüli oldat). A két megoldás közötti oldott anyagok egyensúlyhiánya az oldott anyagokat egy nagyon sűrű területről egy kevésbé sűrű területre mozgatja. Ez a mozgás az egyensúly megteremtésének kísérlete, valamint az oldott anyag koncentrációjának egyensúlyhiányának kiküszöbölése a két megoldás között.,
Etimológiája
A kifejezés koncentráció származik a szó koncentrálni, a francia concentrer, a con– + center, azaz “fel a központ”. A gradiens szó a Latin gradiensekből származik, a gradiorból, ami azt jelenti, hogy “lépés” vagy “séta”. Szinonimája: sűrűség gradiens.,
biológiai transzport
a biológiai rendszerekben két fő közlekedési jelenség van: a passzív közlekedés és az aktív közlekedés. Passzív szállítás esetén a részecskéket (pl. ionokat vagy molekulákat) a koncentrációs gradiens mentén szállítják. Ez azt jelenti, hogy a részecskék a magas koncentrációjú területekről alacsony koncentrációjú területekre mozognak. A részecskék passzív mozgása miatt kémiai energia nem kerül felhasználásra. A passzív közlekedés példái az egyszerű diffúzió, a könnyített diffúzió, a szűrés és az ozmózis., Ezzel szemben az aktív szállítás a részecskék szállítása a koncentrációs gradiens ellen. Ez azt jelenti, hogy a részecskéket alacsony koncentrációjú területre helyezzük nagy koncentrációjú területre. Emiatt a kémiai energiát arra fordítják, hogy a részecskéket olyan területre mozgassák, amely már telített vagy sűrű hasonló részecskékkel.,
Concentration gradient and diffusion
az egyszerű diffúzió a passzív közlekedés olyan típusa, amely nem igényli a transzportfehérjék támogatását. Mivel a mozgás lefelé halad, azaz nagyobb koncentrációjú területről alacsonyabb koncentrációjú területre, a folyamat vezetéséhez elegendő egy koncentrációs gradiens., A részecskék semleges nettó mozgása akkor érhető el, amikor a koncentrációs gradiens eltűnik. Ez azt jelenti, hogy elérjük a két terület közötti egyensúlyt. Az egyik területen lévő részecskék vagy oldott anyagok mennyisége hasonló a másik területéhez.
a megkönnyített diffúzióban a folyamatnak transzportfehérjére van szüksége. Az egyszerű diffúzióhoz hasonlóan koncentrációs gradiens hajtja, és akkor éri el az egyensúlyt, ha a molekulák már nem mozognak a két terület között.
sok esetben azonban a koncentráció gradiens nem elegendő tényező a passzív közlekedésben., Például két különböző megoldás jelenléte a sejt külső felületén két különböző fokú telítettséggel és oldhatósággal rendelkezik. Például a kis lipofil molekulák és a nem poláris gázmolekulák könnyebben diffundálhatnak a sejtmembrán lipid kétrétegén keresztül, mint a poláris molekulák, beleértve a vizet is.
koncentrációs gradiens és ozmózis
az egyik olyan molekula, amely a biológiai membránon keresztül a koncentrációs gradiens lefelé történő mozgatásához transzportfehérjét igényel, a víz., Az ozmózis hasonló a diffúzióhoz, mivel mindkettőt lefelé irányuló mozgás jellemzi. A különbség abban rejlik, bár a részecske, hogy mozog. A diffúzióban az oldott anyagok mozgásáról van szó. Az ozmózisban az oldószer, azaz a vízmolekulák mozgásáról van szó. Az ozmózisban a vízmolekulák nagy koncentrációjú területre mozognak alacsony koncentrációjú területre. A vízmolekulákat ilyen módon mozgató nyomást ozmotikus gradiensnek nevezik. De ahhoz, hogy a sejtmembránon keresztül mozogjon, csatorna fehérjét kell használnia a sejtmembránban., Ez a transzportfehérje az egész membránt lefedi,és hidrofil csatornát biztosít a vízmolekulán keresztül. A víz egy poláris molekula. Így nem tud könnyen átjutni a sejtmembrán hidrofób lipid kétrétegű komponensén. Ezért transzportfehérjére lesz szüksége az áthaladáshoz. Mindazonáltal, mivel a mozgás lefelé halad, nincs szükség kémiai energiára.,
Koncentráció gradiens aktív közlekedési
Az aktív transzport, a részecskék szállítják a felfelé mozgás. Ez azt jelenti, hogy a koncentráció gradiensük ellen mozognak, azaz az alacsonyabb koncentrációjú területről a magasabb koncentrációjú területre. Mivel a mozgás felfelé halad, ez a folyamat kémiai energiát igényel. Az aktív szállítás lehet elsődleges vagy másodlagos., Az elsődleges aktív transzport olyan, amely kémiai energiát (például ATP-t) használ, míg a másodlagos aktív transzport elektromos gradienst (azaz egy membránon keresztüli töltéskülönbségből eredő gradienst) és kémiai gradienst (azaz az oldott anyagok egyenlőtlen koncentrációjából képződött gradienst) használ. Az elektrokémiai gradiens egy olyan ion elektrokémiai potenciáljának gradiense, amely a sejtmembránon keresztül diffundálhat a sejtből. Mivel az ionok elektromos töltést hordoznak, mozgásuk a sejtbe és a sejtből kihat az elektromos potenciálra a membránon keresztül., Ha töltésgradiens lép fel (azaz az elektromos töltések egyenlőtlen eloszlásából képződő gradiens), ez arra ösztönzi az ionokat, hogy a töltések tekintetében lefelé diffundáljanak, amíg a membrán mindkét oldalán egyensúly alakul ki.,(1)
Examples of Concentration Gradient
Ion gradients
Ion gradients, such as Sodium/Potassium gradients, are an example of a concentration gradient essential to cells. Neurons, for instance, have a Sodium/Potassium pump that they use them to maintain a resting membrane potential (usually ranging from -60 to -90mV)., Két fontos szereplő a nátrium (NA+) és a kálium (K+) ionok. Először is, 3 Na + ionok a sejten belül kötődnek a szivattyú fehérjéhez. Másodszor, az ATP foszforilálja a szivattyút, ami megváltoztatja konformációját, ezáltal felszabadítja a 3 Na+ iont a sejt külső részébe. Végül egy külső K + ion kötődik a szivattyú fehérjéhez, majd felszabadul a sejtbe. Az ATP-ből származó foszfát is felszabadul, így a szivattyúfehérje visszatér eredeti konformációjához. Ezzel a mechanizmussal a sejt képes fenntartani belsejét, hogy negatívabb legyen, mint a külső.,(2) a neuronoknak szüksége van erre az akciópotenciál kialakulásához.
Proton gradiensek
a Proton gradiens (más néven H+ gradiens) egy gradiens, amely a biológiai membrán belseje és külső része közötti protonkoncentráció különbségeiből alakul ki. A protonpumpa az a membránfehérje, amely protonokat (H+) szállít át egy membránon, ezáltal felelős a proton gradiens felépítéséért. Ez a gradiens számos szervezet számára elengedhetetlen, mivel energiát tárol. Például a sejtes légzés oxidatív foszforilációjában alkalmazott mechanizmus., A protonpumpa a protonokat a mitokondriális mátrixból a membrán közötti térbe szállítja. Ennek eredményeként több proton van a mátrixon kívül, mint a belsejében. Ez protonkoncentrációs gradienshez vezet a mitokondriumok belső membránján.,
Légúti gáz koncentráció gradiens
Az állatok, a légzési gázok, mint az oxigén, szén-dioxid formájában a koncentráció gradiens, ha ezek a gázok eltérő koncentrációban között a vér a szövetek folyadék. Ezek a gázok lefelé mozognak a kapilláris ágyakon.