koncentrationsgradient

Definition av koncentrationsgradient

koncentrationsgradientdefinition

koncentrationsgradient avser den gradvisa förändringen i koncentrationen av lösningarna i en lösning som funktion av avstånd genom en lösning. En lösning har i huvudsak två huvudkomponenter, lösningsmedlet (lösningskomponenten, t. ex. vatten) och lösningsmedlet (de partiklar som löses upp av lösningsmedlet).,

i biokemi avser koncentrationen mängden av en delkomponent i en lösning, t.ex. mängden lösningsämnen i en lösning. Gradient är i sin tur en term som i allmänhet hänvisar till den progressiva ökningen eller minskningen av en variabel med avseende på avstånd. I detta avseende skulle en koncentrationsgradient vara resultatet när mängderna av lösningarna mellan två lösningar är olika.

i biologi resulterar en koncentrationsgradient från den ojämna fördelningen av partiklar, t. ex. joner, mellan två lösningar, dvs., den intracellulära vätskan (lösningen inuti cellen) och den extracellulära vätskan (lösningen utanför cellen). Denna obalans av lösningarna mellan de två lösningarna Driver lösningarna för att flytta från ett mycket tätt område till ett mindre tätt område. Denna rörelse är ett försök att etablera jämvikt och eliminera obalansen i lösningskoncentrationer mellan de två lösningarna.,

etymologi

termen koncentration kommer från ordet koncentrat, från den franska concentrer, från con– + center, vilket betyder ”att sätta i centrum”. Ordet gradient kommer från latinska gradiens, från gradior, vilket betyder ”att gå” eller ”att gå”. Synonym: densitetsgradient.,

biologisk transport

i biologiska system finns det två viktiga transportfenomen: passiv transport och aktiv transport. Vid passiv transport transporteras partiklar (t.ex. joner eller molekyler) längs koncentrationsgradienten. Detta innebär att partiklarna rör sig från områden med höga koncentrationer till områden med låga koncentrationer. På grund av den passiva rörelsen av partiklar spenderas ingen kemisk energi som den äger rum. Exempel på passiv transport är enkel diffusion, underlättad diffusion, filtrering och osmos., Omvänt är aktiv transport transporten av partiklar mot koncentrationsgradienten. Detta innebär att partiklarna flyttas till ett område med låg koncentration till ett område med hög koncentration. På grund av detta spenderas kemisk energi för att flytta partiklarna till ett område som redan är mättat eller tätt med liknande partiklar.,

Concentration gradient and diffusion

enkel diffusion är en typ av passiv transport som inte kräver hjälp av transportproteiner. Eftersom rörelsen är nedförsbacke, d. v.s. från ett område med större koncentration till ett område med lägre koncentration, är en koncentrationsgradient tillräcklig för att driva processen., En neutral nettorörelse av partiklar kommer att nås när koncentrationsgradienten är borta. Det innebär att jämvikten mellan de två områdena uppnås. Mängden partiklar eller lösningsmedel i ett område liknar den i det andra området.
i underlättad diffusion behöver processen ett transportprotein. I likhet med enkel diffusion drivs den av en koncentrationsgradient och jämvikt uppnås när det inte längre finns en nettorörelse av molekyler mellan de två områdena.
i många fall är koncentrationsgradienten dock inte tillräcklig för passiv transport., Till exempel skulle närvaron av två olika lösningar på cellens yttre yta ha två olika grader i mättnad och löslighet. Till exempel kan små lipofila molekyler och icke-polära gasmolekyler diffundera lättare genom cellmembranets lipidskikt än polära molekyler, inklusive vatten.

koncentrationsgradient och osmos

en av de molekyler som kräver ett transportprotein för att flytta ner koncentrationsgradienten över ett biologiskt membran är vatten., Osmos liknar diffusion eftersom båda kännetecknas av en störtlopp. Skillnaden ligger dock i partikeln som rör sig. I diffusion handlar det om lösningens rörelse. Vid osmos handlar det om lösningsmedlets rörelse, d.v. s. vattenmolekyler. Vid osmos flyttar vattenmolekylerna till ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration. Trycket som driver vattenmolekylerna för att flytta ett sådant sätt kallas den osmotiska gradienten. Men för att flytta över cellmembranet måste det använda ett kanalprotein i cellmembranet., Detta transportprotein spänner över hela membranet och ger en hydrofil kanal genom vattenmolekylen kan passera genom. Vatten är en polär molekyl. Således kan det inte lätt passera genom den hydrofoba lipid tvåskiktskomponenten i cellmembranet. Det kommer därför att behöva ett transportprotein för att röra sig över. Men eftersom rörelsen är nedförsbacke krävs ingen kemisk energi.,

koncentrationsgradient vid aktiv transport

vid aktiv transport transporteras partiklarna i uppförsbacke. Detta innebär att de rör sig mot sin koncentrationsgradient, dvs. från ett område med lägre koncentration till ett område med högre koncentration. Eftersom rörelsen är uppförsbacke kräver denna process kemisk energi. Aktiv transport kan vara primär eller sekundär., En primär aktiv transport är en som använder kemisk energi (t.ex. ATP) medan en sekundär aktiv transport använder en elektrisk gradient (dvs. en gradient som härrör från skillnaden i laddning över ett membran) och kemisk gradient (dvs. en gradient som bildas av de ojämna koncentrationerna av lösningarna). En elektrokemisk gradient är en gradient av elektrokemisk potential för en jon som kan diffundera in i vår ut ur cellen via cellmembranet. Eftersom joner bär en elektrisk laddning påverkar deras rörelse in i och ut ur cellen den elektriska potentialen över membranet., Om en laddningsgradient inträffar (dvs. en gradient som bildas av ojämn fördelning av elektriska laddningar), uppmuntrar detta jonerna att diffundera nedförsbacke med avseende på laddningar tills jämvikt på båda sidor av membranet uppnås.,(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)., Två viktiga nyckelspelare är natrium (NA+) och kalium (K+) joner. Först binder 3 Na + joner inuti cellen till pumpproteinet. För det andra, ATP fosforylerar pumpen orsakar det att ändra dess konformation, därigenom frigöra 3 Na+ joner till utsidan av cellen. Slutligen binder en k + Jon från utsidan till pumpproteinet och släpps sedan ut i cellen. Fosfatet från ATP släpps också vilket gör att pumpproteinet återgår till sin ursprungliga konformation. Genom denna mekanism kan cellen behålla sin insida för att vara mer negativ än utsidan.,(2) neuroner behöver detta för åtgärdspotentialbildning.

protongradienter

Protongradient (även kallad H+ gradient) är en gradient som bildas från skillnader i protonkoncentration mellan insidan och utsidan av ett biologiskt membran. En protonpump är membranproteinet som transporterar protoner (H+) över ett membran och därigenom ansvarar för att bygga upp en protongradient. Denna gradient är viktig för många organismer eftersom den lagrar energi. Det är till exempel den mekanism som används vid oxidativ fosforylering av cellulär andning., Protonpumpen transporterar protoner från mitokondrialmatrisen till intermembranutrymmet. Som ett resultat finns det fler protoner utanför matrisen än insidan. Detta leder till en protonkoncentrationsgradient över mitokondriens inre membran.,

koncentrationsgradient för andningsgas

hos djur bildar andningsgaserna såsom syre och koldioxid en koncentrationsgradient när dessa gaser skiljer sig åt i koncentrationer mellan blodet och vävnadsvätskan. Dessa gaser rör sig nedförsbacke över kapillärbäddarna.