definitie van concentratiegradiënt
inhoudsopgave
concentratiegradiënt definitie
concentratiegradiënt verwijst naar de geleidelijke verandering in de concentratie van opgeloste stoffen in een oplossing als functie van afstand door een oplossing. Een oplossing bestaat in wezen uit twee hoofdbestanddelen, het oplosmiddel (het oplossende bestanddeel, bijvoorbeeld water) en de opgeloste stof (de deeltjes die door het oplosmiddel kunnen worden opgelost).,
in de biochemie heeft de concentratie betrekking op de hoeveelheid van een subcomponent van een oplossing, bijvoorbeeld de hoeveelheid opgeloste stoffen in een oplossing. Gradiënt, op zijn beurt, is een term die in het algemeen verwijst naar de progressieve toename of afname van een variabele met betrekking tot afstand. In dit opzicht zou een concentratiegradiënt het resultaat zijn wanneer de hoeveelheden opgeloste stoffen tussen twee oplossingen verschillend zijn.
in de biologie ontstaat een concentratiegradiënt door de ongelijke verdeling van deeltjes, bijv. ionen, tussen twee oplossingen, d.w.z., de intracellulaire vloeistof (de oplossing in de cel) en de extracellulaire vloeistof (de oplossing buiten de cel). Deze onbalans van opgeloste stoffen tussen de twee oplossingen drijft opgeloste stoffen aan om van een zeer dicht gebied naar een minder dicht gebied te gaan. Deze beweging is een poging om evenwicht tot stand te brengen en de onbalans van opgeloste concentraties tussen de twee oplossingen te elimineren.,
Etymologie
De term concentratie komt van het woord concentreren van de franse concentrer, van con + center, wat betekent “om te zetten in het midden”. Het woord gradiënt komt van de Latijnse gradiënten, van gradior, wat “stappen” of “lopen” betekent. Synoniem: dichtheid gradiënt.,
biologisch transport
in biologische systemen zijn er twee belangrijke transportfenomenen: passief transport en actief transport. Bij passief transport worden deeltjes (b.v. ionen of moleculen) langs de concentratiegradiënt getransporteerd. Dit betekent dat de deeltjes zich verplaatsen van gebieden met hoge concentraties naar gebieden met lage concentraties. Door de passieve beweging van deeltjes wordt geen chemische energie verbruikt zoals deze plaatsvindt. Voorbeelden van passief transport zijn eenvoudige diffusie, gefaciliteerde diffusie, filtratie en osmose., Omgekeerd is actief transport het transport van deeltjes tegen de concentratiegradiënt. Dit betekent dat de deeltjes naar een gebied van lage concentratie worden verplaatst naar een gebied van hoge concentratie. Hierdoor wordt chemische energie gebruikt om de deeltjes te verplaatsen naar een gebied dat al verzadigd is of dicht is met soortgelijke deeltjes.,
Concentration gradient and diffusion
eenvoudige diffusie is een type passief transport waarvoor geen transporteiwitten nodig zijn. Aangezien de beweging bergafwaarts gaat, dat wil zeggen van een gebied met een grotere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie, is een concentratiegradiënt voldoende om het proces aan te drijven., Een neutrale nettobeweging van deeltjes zal worden bereikt wanneer de concentratiegradiënt is verdwenen. Dat betekent dat het evenwicht tussen de twee gebieden wordt bereikt. De hoeveelheid deeltjes of opgeloste stoffen in een gebied is vergelijkbaar met die van het andere gebied.bij gefaciliteerde diffusie heeft het proces een transporteiwit nodig. Gelijkaardig aan eenvoudige diffusie, wordt het gedreven door een concentratiegradiënt en evenwicht wordt bereikt wanneer er niet langer een nettobeweging van molecules tussen de twee gebieden is.in veel gevallen is de concentratiegradiënt echter niet voldoende in passief transport., Bijvoorbeeld, zou de aanwezigheid van twee verschillende oplossingen op het buitenoppervlak van de cel twee verschillende graden in verzadiging en oplosbaarheid hebben. Bijvoorbeeld, konden de kleine lipofiele molecules en niet-polaire gasmolecules gemakkelijker door de lipide bilayer van het celmembraan verspreiden dan polaire molecules, met inbegrip van water.
concentratiegradiënt en osmose
een van de moleculen die een transporteiwit nodig hebben om de concentratiegradiënt over een biologisch membraan te verplaatsen, is water., De osmose is gelijkaardig aan diffusie aangezien beiden door een neerwaartse beweging worden gekenmerkt. Het verschil ligt echter in het deeltje dat beweegt. Bij diffusie gaat het om de beweging van opgeloste stoffen. Bij osmose gaat het om de beweging van het oplosmiddel, d.w.z. watermoleculen. In osmose, verplaatsen de watermoleculen zich naar een gebied van hoge concentratie aan een gebied van lage concentratie. De druk die de watermoleculen drijft om zo ‘ n manier te bewegen wordt bedoeld als de osmotische gradiënt. Maar om over het celmembraan te bewegen, moet het een kanaalproteïne in het celmembraan gebruiken., Dit transportproteã ne overspant het gehele membraan en verstrekt een hydrofiel kanaal door watermolecuul kon overgaan door. Water is een polair molecuul. Aldus, kan het niet gemakkelijk door de hydrophobic lipide bilayer component van het celmembraan overgaan. Het zal daarom een transporteiwit nodig hebben om over te bewegen. Aangezien de beweging echter bergafwaarts gaat, is er geen chemische energie nodig.,
Concentratie gradiënt in het actieve transport
In de actieve transport, de deeltjes worden vervoerd in een opwaartse beweging. Dit betekent dat zij tegen hun concentratiegradiënt, d.w.z. van een gebied met een lagere concentratie naar een gebied met een hogere concentratie bewegen. Omdat de beweging bergop gaat, vereist dit proces chemische energie. Actief vervoer kan primair of secundair zijn., Een primair actief transport is een transport dat gebruik maakt van chemische energie (bijvoorbeeld ATP), terwijl een secundair actief transport gebruik maakt van een elektrische gradiënt (dat wil zeggen een gradiënt als gevolg van verschil in lading over een membraan) en een chemische gradiënt (dat wil zeggen een gradiënt gevormd door de ongelijke concentraties van opgeloste stoffen). Een elektrochemische gradiënt is een gradiënt van elektrochemisch potentieel voor een ion dat via het celmembraan in onze uit de cel kan verspreiden. Aangezien ionen een elektrische lading dragen, beïnvloedt hun beweging in en uit de cel het elektrische potentieel over het membraan., Als een ladingsgradiënt optreedt (d.w.z. een gradiënt gevormd door ongelijke verdeling van elektrische ladingen), zet dit de ionen ertoe aan bergafwaarts te diffunderen met betrekking tot ladingen totdat evenwicht aan beide zijden van het membraan is bereikt.,(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)., Twee belangrijke belangrijke spelers zijn natrium (NA+) en kalium (K+) ionen. Eerst, binden 3 Na+ ionen binnen de cel aan de pomproteã ne. Ten tweede, ATP phosphorylates de pomp veroorzakend het om zijn bouw te veranderen, daardoor vrijgevend 3 Na + ionen aan de buitenkant van de cel. Tenslotte bindt één K + ion van de buitenkant aan de pomproteã ne en dan vrijgegeven in de cel. Het Fosfaat van ATP wordt ook vrijgegeven veroorzakend de pomproteã ne om aan zijn originele Bouw terug te keren. Door dit mechanisme, kan de cel zijn binnenkant handhaven negatiever dan buitenkant te zijn.,(2) neuronen hebben dit nodig voor de vorming van actiepotentiaal.
Protongradiënten
Protongradiënt (ook wel H+ gradiënt genoemd) is een gradiënt die ontstaat uit verschillen in protonconcentratie tussen de binnenkant en de buitenkant van een biologisch membraan. Een protonpomp is het membraanproteã ne dat protonen (H+) over een membraan transporteert en daardoor verantwoordelijk is voor het opbouwen van een protongradiënt. Deze gradiënt is essentieel voor veel organismen omdat het energie opslaat. Bijvoorbeeld, is het het mechanisme dat in oxydatieve phosphorylation van cellulaire ademhaling wordt gebruikt., De protonpomp transporteert protonen van de mitochondriale matrix naar de intermembraanruimte. Als gevolg daarvan zijn er meer protonen buiten de matrix dan binnen. Dit leidt tot een gradiënt van de protonconcentratie over het binnenmembraan van mitochondria.,
Respiratoire gas concentratie gradiënt
In de dieren, de respiratoire gassen zoals zuurstof en kooldioxide vorm van een concentratie gradiënt wanneer deze gassen verschillen in concentraties tussen het bloed en het weefselvocht. Deze gassen bewegen bergafwaarts over de capillaire bedden.