Ano ang konsentrasyon? Sa isang malawak na kahulugan, ito ang ratio ng dami ng isang sangkap at ang bilang ng mga particle na natunaw dito. Ang kahulugan na ito ay matatagpuan sa isang malawak na iba't ibang sangay ng agham, mula sa pisika at matematika hanggang sa pilosopiya. Sa kasong ito, pinag-uusapan natin ang paggamit ng konsepto ng "konsentrasyon" sa biology at chemistry.
Gradient
Isinalin mula sa Latin, ang salitang ito ay nangangahulugang "lumalaki" o "paglalakad", ibig sabihin, ito ay isang uri ng "pagtuturo ng daliri", na nagpapakita ng direksyon kung saan tumataas ang anumang halaga. Bilang halimbawa, maaari mong gamitin, halimbawa, ang taas sa ibabaw ng antas ng dagat sa iba't ibang mga punto sa Earth. Ang (taas) na gradient nito sa bawat indibidwal na punto sa mapa ay magpapakita ng vector na tumataas na halaga hanggang sa maabot ang pinakamatarik na pag-akyat.
Sa matematika, ang terminong ito ay lumitaw lamang sa pagtatapos ng ikalabinsiyam na siglo. Ito ay ipinakilala ni Maxwell at iminungkahi ang kanyang sariling mga pagtatalaga para sa dami na ito. Ginagamit ng mga physicist ang konseptong ito upang ilarawan ang intensity ng isang electric o gravitational field, isang pagbabago sa potensyal na enerhiya.
Hindi lamang pisika, kundi pati na rin ang ibang mga agham ay gumagamit ng terminong "gradient". Ang konseptong ito ay maaaring magpakita ng parehong husay atisang quantitative na katangian ng isang substance, gaya ng konsentrasyon o temperatura.
Gradient ng konsentrasyon
Ano ang gradient na alam na ngayon, ngunit ano ang konsentrasyon? Ito ay isang kamag-anak na halaga na nagpapakita ng proporsyon ng sangkap na nakapaloob sa solusyon. Maaari itong kalkulahin bilang isang porsyento ng masa, ang bilang ng mga moles o mga atomo sa isang gas (solusyon), isang bahagi ng kabuuan. Ang ganitong malawak na pagpipilian ay ginagawang posible upang ipahayag ang halos anumang ratio. At hindi lamang sa physics o biology, kundi pati na rin sa metaphysical sciences.
At sa pangkalahatan, ang concentration gradient ay isang vector quantity, na sabay-sabay na nagpapakilala sa dami at direksyon ng pagbabago ng isang substance sa kapaligiran.
Definition
Maaari mo bang kalkulahin ang gradient ng konsentrasyon? Ang pormula nito ay isang partikular sa pagitan ng elementarya na pagbabago sa konsentrasyon ng isang substansiya at isang mahabang landas na kailangang pagtagumpayan ng isang substansiya upang makamit ang ekwilibriyo sa pagitan ng dalawang solusyon. Sa matematika, ito ay ipinahayag ng formula na С=dC/dl.
Ang pagkakaroon ng gradient ng konsentrasyon sa pagitan ng dalawang substance ay nagiging sanhi ng paghahalo nila. Kung ang mga particle ay lumipat mula sa isang lugar na may mas mataas na konsentrasyon patungo sa isang mas mababang isa, kung gayon ito ay tinatawag na diffusion, at kung mayroong isang semi-permeable obstacle sa pagitan ng mga ito, ito ay tinatawag na osmosis.
Aktibong transportasyon
Active at passive transport ay sumasalamin sa paggalaw ng mga substance sa pamamagitan ng mga lamad o layer ng mga cell ng mga nabubuhay na nilalang: protozoa, halaman,hayop at tao. Ang prosesong ito ay nagaganap sa paggamit ng thermal energy, dahil ang paglipat ng mga sangkap ay isinasagawa laban sa isang gradient ng konsentrasyon: mula sa mas maliit hanggang sa mas malaki. Kadalasan, ang adenosine triphosphate o ATP ay ginagamit upang isagawa ang gayong pakikipag-ugnayan - isang molekula na isang unibersal na pinagmumulan ng enerhiya sa 38 Joules.
May iba't ibang anyo ng ATP na matatagpuan sa mga cell membrane. Ang enerhiya na nakapaloob sa kanila ay inilabas kapag ang mga molekula ng mga sangkap ay inilipat sa pamamagitan ng tinatawag na mga bomba. Ang mga ito ay mga pores sa cell wall na piling sumisipsip at nagpapalabas ng mga electrolyte ions. Bilang karagdagan, mayroong tulad ng isang modelo ng transportasyon bilang isang symport. Sa kasong ito, dalawang sangkap ang sabay-sabay na dinadala: ang isa ay umalis sa cell, at ang isa ay pumapasok dito. Nakakatipid ito ng enerhiya.
Vesicular transport
Ang
Active at passive transport ay kinabibilangan ng transportasyon ng mga substance sa anyo ng mga bubble o vesicle, kaya ang proseso ay tinatawag, ayon sa pagkakabanggit, vesicular transport. Mayroong dalawang uri nito:
- Endocytosis. Sa kasong ito, ang mga bula ay nabuo mula sa lamad ng cell sa proseso ng pagsipsip ng solid o likidong mga sangkap nito. Ang mga vesicle ay maaaring makinis o may hangganan. Ang mga itlog, puting selula ng dugo, at epithelium ng mga bato ay may ganitong paraan ng pagkain.
- Exocytosis. Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang prosesong ito ay kabaligtaran ng nauna. May mga organel sa loob ng cell (halimbawa, ang Golgi apparatus), na "nag-pack" ng mga sangkap sa mga vesicle, at pagkatapos ay lumabas sila sa pamamagitan nglamad.
Passive transport: diffusion
Ang paggalaw sa kahabaan ng gradient ng konsentrasyon (mula sa mataas hanggang sa mababa) ay nangyayari nang hindi gumagamit ng enerhiya. Mayroong dalawang uri ng passive transport: osmosis at diffusion. Ang huli ay simple at magaan.
Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng osmosis ay ang proseso ng paggalaw ng mga molekula ay nangyayari sa pamamagitan ng isang semi-permeable membrane. At ang pagsasabog sa kahabaan ng gradient ng konsentrasyon ay nangyayari sa mga selula na may lamad na may dalawang patong ng mga molekulang lipid. Ang direksyon ng transportasyon ay nakasalalay lamang sa dami ng sangkap sa magkabilang panig ng lamad. Sa ganitong paraan, ang mga hydrophobic substance, polar molecule, urea ay tumagos sa mga cell, at ang mga protina, asukal, ions at DNA ay hindi maaaring tumagos.
Sa panahon ng diffusion, ang mga molekula ay may posibilidad na punan ang buong magagamit na volume, pati na rin ang equalize ang konsentrasyon sa magkabilang panig ng lamad. Ito ay nangyayari na ang lamad ay hindi natatagusan o mahinang natatagusan sa sangkap. Sa kasong ito, kumikilos dito ang mga osmotic na puwersa, na maaaring gawing mas siksik o mahahaba ang hadlang, na nagpapataas sa laki ng mga pumping channel.
Pinadali na pagsasabog
Kapag ang gradient ng konsentrasyon ay hindi sapat na batayan para sa transportasyon ng isang sangkap, ang mga partikular na protina ay sumasagip. Matatagpuan ang mga ito sa lamad ng cell sa parehong paraan tulad ng mga molekula ng ATP. Salamat sa kanila, maaaring maisagawa ang parehong aktibo at passive na transportasyon.
Sa ganitong paraan, ang malalaking molekula (protina, DNA) ay dumadaan sa lamad,mga polar substance, na kinabibilangan ng mga amino acid at sugars, ions. Dahil sa pakikilahok ng mga protina, ang rate ng transportasyon ay tumataas nang maraming beses kumpara sa maginoo na pagsasabog. Ngunit ang pagbilis na ito ay nakadepende sa ilang kadahilanan:
- gradient ng matter sa loob at labas ng cell;
- bilang ng mga molekula ng carrier;
- substance-carrier binding rate;
- rate ng pagbabago sa panloob na ibabaw ng cell membrane.
Sa kabila nito, isinasagawa ang transportasyon salamat sa gawain ng mga carrier protein, at hindi ginagamit ang ATP energy sa kasong ito.
Ang mga pangunahing tampok na nagpapakita ng pinadali na pagsasabog ay:
- Mabilis na paglipat ng mga substance.
- Pagpili ng transportasyon.
- Saturation (kapag abala ang lahat ng protina).
- Kumpetisyon sa pagitan ng mga substance (dahil sa protein affinity).
- Pagiging sensitibo sa mga partikular na ahente ng kemikal - mga inhibitor.
Osmosis
Tulad ng nabanggit sa itaas, ang osmosis ay ang paggalaw ng mga substance kasama ng concentration gradient sa isang semipermeable membrane. Ang proseso ng osmosis ay lubos na inilarawan ng Leshatelier-Brown na prinsipyo. Sinasabi nito na kung ang isang sistema sa ekwilibriyo ay naiimpluwensyahan mula sa labas, kung gayon ito ay may posibilidad na bumalik sa dati nitong estado. Ang unang pagkakataon na ang kababalaghan ng osmosis ay nakatagpo sa kalagitnaan ng ika-18 siglo, ngunit pagkatapos ay hindi ito binigyan ng malaking kahalagahan. Ang pagsasaliksik sa kababalaghan ay nagsimula lamang makalipas ang isang daang taon.
Ang pinakamahalagang elemento sa phenomenon ng osmosis ay isang semi-permeable membrane na nagpapahintulot lamang sa ilang molecule na dumaan dito.diameter o mga katangian. Halimbawa, sa dalawang solusyon na may magkaibang konsentrasyon, tanging ang solvent ang dadaan sa hadlang. Magpapatuloy ito hanggang sa magkapareho ang konsentrasyon sa magkabilang panig ng lamad.
Ang
Osmosis ay may mahalagang papel sa buhay ng mga selula. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nagpapahintulot lamang sa mga sangkap na kinakailangan upang mapanatili ang buhay na tumagos sa kanila. Ang pulang selula ng dugo ay may lamad na nagbibigay-daan lamang sa tubig, oxygen at nutrients na dumaan, ngunit ang mga protina na nabuo sa loob ng pulang selula ng dugo ay hindi maaaring lumabas.
Ang phenomenon ng osmosis ay nakahanap din ng praktikal na aplikasyon sa pang-araw-araw na buhay. Nang walang kahit na pinaghihinalaan ito, ang mga tao sa proseso ng pag-aasin ng pagkain ay ginamit nang tumpak ang prinsipyo ng paggalaw ng mga molekula kasama ang isang gradient ng konsentrasyon. Ang saturated saline solution ay "binunot" ang lahat ng tubig mula sa mga produkto, na nagbibigay-daan sa kanila na maimbak nang mas matagal.
