Gradijent koncentracije(iz lat. grady, gradu, gradus- napredovanje, kretanje, tok, približavanje; kon- sa, zajedno, zajednički + centrum- centar) ili koncentracijski gradijent je vektor fizička količina, karakterizirajući veličinu i smjer najveće promjene koncentracije bilo koju tvar u okolišu. Na primjer, ako razmatramo dva područja s različitim koncentracijama tvari, odvojena polupropusnom membranom, tada će koncentracijski gradijent biti usmjeren od područja s nižom koncentracijom tvari prema području s višom koncentracijom.
Aktivni transport- prijenos tvari kroz stanični ili unutarstanični membrana(transmembranski A.t.) ili kroz sloj stanica (transcelularni A.t.), koji teče protiv gradijent koncentracije iz područja niske koncentracije u područje visoke, tj. uz utrošak slobodne energije tijela. U većini slučajeva, ali ne uvijek, izvor energije je energija visokoenergetskih veza ATP.
Različite transportne ATPaze, lokalizirane u staničnoj membrani i uključene u mehanizme prijenosa tvari, glavni su element molekularnih uređaja - pumpi koje osiguravaju selektivnu apsorpciju i pumpanje određenih tvari (na primjer, elektrolita) od strane stanice. Aktivni specifični transport neelektrolita (molekularni transport) ostvaruje se pomoću nekoliko vrsta molekularnih strojeva - pumpi i nosača. Prijenos neelektrolita (monosaharida, aminokiselina i drugih monomera) može se povezati s simport- transport druge tvari, čije je kretanje protiv koncentracijskog gradijenta izvor energije za prvi proces. Symport se može osigurati ionskim gradijentima (na primjer, natrij) bez izravnog sudjelovanja ATP-a.
Pasivni transport- transport tvari kroz gradijent koncentracije iz područja visoke koncentracije u područje niske, bez utroška energije (npr. difuziju, osmoza). Difuzija je pasivno kretanje tvari iz područja veće koncentracije u područje niže koncentracije. Osmoza je pasivno kretanje određenih tvari kroz polupropusnu membranu (obično prolaze male molekule, velike molekule ne prolaze).
Postoje tri vrste prodiranja tvari u stanicu kroz membrane: jednostavna difuzija, olakšana difuzija, aktivni transport.
Jednostavna difuzija
U jednostavnoj difuziji, čestice tvari kreću se kroz lipidni dvosloj. Smjer jednostavne difuzije određen je samo razlikom u koncentracijama tvari s obje strane membrane. Jednostavnom difuzijom prodiru u stanicu hidrofobni tvari (O2, N2, benzen) i polarne male molekule (CO 2, H 2 O, urea). Polarne relativno velike molekule (aminokiseline, monosaharidi), nabijene čestice (ioni) i makromolekule (DNK, proteini) ne prodiru.
Olakšana difuzija
Većina tvari prenosi se kroz membranu pomoću transportnih proteina (proteina nosača) uronjenih u nju. Svi transportni proteini tvore kontinuirani proteinski prolaz kroz membranu. Uz pomoć proteina nosača provodi se i pasivni i aktivni transport tvari. Polarne tvari (aminokiseline, monosaharidi), nabijene čestice (ioni) prolaze kroz membrane pomoću olakšane difuzije, uz sudjelovanje proteina kanala ili proteina nosača. Sudjelovanje proteina nosača osigurava više velika brzina olakšana difuzija naspram jednostavne pasivne difuzije. Brzina olakšane difuzije ovisi o nizu razloga: o transmembranskom gradijentu koncentracije transportirane tvari, o količini prijenosnika koji se veže na transportiranu tvar, o brzini vezanja tvari pomoću prijenosnika na jednoj površini membrane (na primjer, na vanjskoj površini), na brzinu konformacijskih promjena u molekuli prijenosnika, usljed čega se tvar prenosi kroz membranu i oslobađa na drugoj strani membrane. Olakšana difuzija ne zahtijeva posebne troškove energije zbog hidrolize ATP-a. Ova značajka razlikuje olakšanu difuziju od aktivnog transmembranskog transporta.
Gradijent koncentracije
Gradijent koncentracije
Gradijent koncentracije(od lat. grady, gradu, gradus- napredovanje, kretanje, tok, približavanje; kon- sa, zajedno, zajednički + centrum- centar) ili koncentracijski gradijent je vektorska fizikalna veličina koja karakterizira veličinu i smjer najveće promjene koncentracije tvari u okolišu. Na primjer, ako razmatramo dva područja s različitim koncentracijama tvari, odvojena polupropusnom membranom, tada će koncentracijski gradijent biti usmjeren od područja s nižom koncentracijom tvari prema području s višom koncentracijom.
Definicija
Gradijent koncentracije usmjeren je duž staze l, što odgovara normali na izokoncentracijsku površinu (polupropusna membrana). Vrijednost gradijenta koncentracije gradC jednaka omjeru elementarne promjene koncentracije dC na duljinu elementarnog puta dl :
Pri konstantnom gradijentu koncentracije C Putem l :
Ovdje C 1 I C 2- vrijednost početne i konačne koncentracije duž duljine puta l(normalno na izokoncentracijsku površinu).
Gradijent koncentracije može biti odgovoran za transport tvari, kao što je difuzija. Difuzija se odvija protiv koncentracijskog gradijenta.
Mjerna jedinica za gradijent koncentracije je vrijednost m−2, kao i njezine frakcijske ili višestruke derivacije.
U znanstvena literatura(biologija, kemija itd.) nerijetko se ovaj pojam nalazi u značenju stupnja razlike, odnosno ne vektorske, već skalarne veličine, koja pokazuje razliku u koncentracijama između dva ograničena područja, što je velika pogreška . S tim u vezi, kada se govori npr. o pasivnom transportu, oni ukazuju da se on odvija po koncentracijskom gradijentu, što znači razlika u koncentracijama tvari, ali to mijenja značenje pojma, pa je takvo tumačenje netočno.
vidi također
Književnost
- Antonov V.F., Chernysh A.M., Pasechnik V.I. Biofizika - M.: VLADOS, 2000, str. 35. ISBN 5-691-00338-0
- Trifonov E.V. Humana psihofiziologija, 14. izdanje. - St. Petersburg: 2011.
Zaklada Wikimedia. 2010.
Pogledajte što je "koncentracijski gradijent" u drugim rječnicima:
gradijent koncentracije- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme: energija općenito EN sastav gradijenta …
gradijent koncentracije- – razlika u sadržaju iona K+, Na+, Ca2+ izvan i unutar stanice (ionska asimetrija), što osigurava stvaranje membranskog potencijala i regulaciju bioefekata unutar stanice. opća kemija: udžbenik / A. V. Zholnin ... Kemijski pojmovi
gradijent koncentracije- koncentracijos gradientas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. koncentracijski gradijent vok. Koncentrationsgradient, m rus. koncentracijski gradijent, m pranc. gradijent koncentracije, m … Fizikos terminų žodynas
gradijent koncentracije nečistoća- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme: energija općenito EN gradijent nečistoća ... Vodič za tehničke prevoditelje
relativni gradijent koncentracije kozmičkih zraka- relativni koncentracijski gradijent Vektor usmjeren prema najvećem porastu koncentracije kozmičkih zraka, čiji je modul jednak omjeru derivacije koncentracije u tom smjeru i vrijednosti koncentracije. [GOST 25645.104 84]… … Vodič za tehničke prevoditelje
Ovaj članak je o matematičkoj karakteristici; o načinu popunjavanja vidi: Gradijent (računalna grafika) ... Wikipedia
animalno-vegetativni gradijent- ANIMALNA EMBRIOLOGIJA ANIMALNI VEGETATIVNI GRADIJENT - gradijent osjetljivosti u neoplođenom jajetu s izraženim animalnim i vegetativnim polom (npr. kod ptica kod uginuća jajeta dolazi do promjena prvo na... ... Opća embriologija: Terminološki rječnik
Teorija neravnotežnih makroskopskih procesa, odnosno procesa koji nastaju u sustavima izvan stanja toplinske (termodinamičke) ravnoteže. Za K. f. može se pripisati termodinamici neravnotežnih procesa (vidi Termodinamika ... ... Velika sovjetska enciklopedija
Nepovratan prijenos mase komponente smjese unutar jedne ili više. fazama Provedeno kao rezultat kaotičnog kretanje molekula (mol. difuzija), makroskop. kretanje cjelokupnog medija (konvektivni transport), au turbulentnim strujanjima i kao posljedica... ... Kemijska enciklopedija
ICD 10 E ... Wikipedia
Zdravo! Prema definiciji, koncentracijski gradijent je usmjeren od strane niže koncentracije prema strani više koncentracije. Stoga se uvijek kaže da je difuzija usmjerena protiv koncentracijskog gradijenta, tj. sa strane s većom koncentracijom na stranu s nižom koncentracijom.
No, kad čitate literaturu o životnoj aktivnosti stanice, fotosintezi, uvijek stoji da “uz gradijent koncentracije” – to je u smjeru pada koncentracije, a “protiv gradijenta koncentracije” – u smjeru povećanja. koncentracija i tako je npr. jednostavna difuzija u stanicama (ili inače obična difuzija) usmjerena duž koncentracijskog gradijenta.
Ali javlja se kontradikcija. Ispada da je izraz "duž gradijenta koncentracije" zapravo kretanje suprotno od smjera gradijenta koncentracije. Kako to može biti?
Ova uporna i široko rasprostranjena pogreška povezana je s razlikama u razumijevanju smjera vektora gradijenta koncentracije u fizici i biologiji. Biolozi radije govore o smjeru vektora gradijenta koncentracije od veće prema manjoj vrijednosti, a fizičari od manje prema većoj vrijednosti.
GRADIJENT(lat. gradiens, gradient walking) - vektorska veličina koja pokazuje smjer najbrže promjene bilo koje funkcije. Koncept g se široko koristi u fizici, fizici. kemija, meteorologija i druge znanosti za karakterizaciju brzine promjene bilo koje veličine po jedinici duljine u smjeru njenog maksimalnog rasta; G. u biologiji je kvantitativna promjena morfola ili funkcionalnih (uključujući biokemijske) svojstava duž jedne od osi tijela, organa ili stanice u bilo kojoj fazi njihova razvoja. G., koji odražava promjenu u bilo kojem fiziološkom pokazatelju (npr. brzina metabolizma), naziva se fiziološki gradijent (vidi Fiziološki gradijent). Kada se razmatraju različiti biološki procesi, češće se susreću kod G. električno polje, koncentracija g., osmotski g., hidrostatski g. i temperatura g.
Gradijent električnog polja u biološkim objektima nastaje kao rezultat kretanja iona unutar stanica i tkiva ili zbog primjene vanjskog izvora električnog polja, na primjer, tijekom galvanizacije (vidi Galvanizacija, Elektroforeza). Posebno velike vrijednosti G. električna polja odvijaju se na biol, membranama. Dakle, s debljinom membrane od cca. 10 nm i kada se potencijal promijeni za 10, gradijent električnog polja preko njega bit će 104 V/cm. Tako značajna promjena unutarnjeg električnog polja membrane može dovesti do promjene njezine polarizacije i stupnja uređenosti njezine strukture. Postoji granična vrijednost G. potencijala, pri kojoj stanice stvaraju akcijski potencijal (vidi Bioelektrični potencijali, Ekscitacija).
Koncentracijski gradijent u živim tkivima nastaje kada postoji značajna razlika u koncentraciji iona u unutarnjem i vanjskom okolišu, na primjer, visoka unutarnja koncentracija iona kalija i niska koncentracija iona natrija i klora. Dakle, unutar vlakna srčanog mišića štakora nalazi se 140 µmol iona kalija i 13 µmol iona natrija po 1 g intracelularne vode. Vanjski okoliš sadrži 2,7 µmol iona kalija i 150 µmol iona natrija. Koncentracija iona kalija može se objasniti postojanjem tzv. Donnanova ravnoteža (v. Membranska ravnoteža) s obje strane biol, membrane. U ovom slučaju, anioni koji ne difuziraju (na primjer, anioni proteinskih makromolekula) uzrokuju neravnomjernu raspodjelu koncentracije aniona (na primjer, C -) i kationa (na primjer, K +) na obje strane membrane. Postojanje koncentracijskog plina natrijevih iona ne može se objasniti Donnanovom ravnotežom, a prijenos natrijevih iona protiv koncentracijskog plina objašnjava se postojanjem aktivnog transporta iona (vidi). Koncentracija G. iona također može nastati kao rezultat metaboličkih procesa. Kao rezultat toga, svi procesi redistribucije iona na različitim stranama biološke membrane dovode do pojave potencijala mirovanja (vidi Bioelektrični potencijali).
Ulaz i izlaz razne tvari iz stanica nastaje zbog prisutnosti G. njihova koncentracija. Brzina difuzije tvari određena je omjerom: dn/dt =Dq grad C, gdje je n broj molekula koje difundiraju kroz površinu q, D je koeficijent. difuzija, grad C - koncentracijski gradijent; Koeficijent difuzije određen je viskoznošću medija i veličinom molekula tvari. Razlika u brzini difuzije kationa i aniona (njihova pokretljivost) dovodi do pojave difuzijskog potencijala φ, koji nastaje na granici dviju dodirnih otopina i opisuje se Nernstovom jednadžbom:
gdje je U pokretljivost kationa, V pokretljivost aniona, C1 i C2 koncentracija elektrolita u dvjema kontaktnim otopinama; R - plinska konstanta, T - apsolutni t°, n - naboj iona, F - Faradayev broj. Potencijal difuzije je minimalan kada je pokretljivost kationa i aniona jednaka ili bliska, na primjer, u slučaju otopine KCl. Stoga se ovaj elektrolit koristi u biologiji i medicini kao tekući vodič tijekom galvanizacije, elektroforeze itd.
Osmotski gradijent karakterizira razliku u osmotskom tlaku (vidi) u sustavu otapalo-otopina, odvojenom polupropusnom membranom, tj. propusnom za molekule otapala, ali nepropusnom za otopljenu tvar. Osmotski tlak definira se kao količina sile koja se mora primijeniti na otopinu da bi se zaustavilo kretanje otapala prema otopini. Kada se osmotski tlak u vanjskom okruženju stanice promijeni (na primjer, kada se poveća), voda će ući u stanicu; brzina protoka vode bit će proporcionalna osmotskoj tekućini (između unutarnjeg i vanjsko okruženje Stanice). Tako je za eritrocite brzina prodiranja vode 2,5 µm 3 /ms 2 -min-atm. Osmotski tlak krvi viših životinja iznosi cca. 40 mm vode. Umjetnost. a čini mali dio ukupnog krvnog tlaka. Ako je metabolizam proteina ili soli poremećen, osmotski tlak se također mijenja; na primjer, kada se povećava, voda će ući u tkivo, uzrokujući edem (vidi).
Hidrostatski gradijent karakterizira razliku tlaka između vanjskog i unutarnje okruženje stanica, cijelog organizma ili njegovih pojedinih dijelova. Dakle, rad srca dovodi do pojave hidrostatskog gradijenta. U arterijskom dijelu cirkulacijskog sustava javlja se pozitivan hidrostatski tlak, u venskom dijelu - negativan (vidi Krvni tlak). Hidrostatski tlak može kompenzirati osmotski tlak, koji se javlja u kapilarama cirkulacijskog sustava. S porastom hidrostatskog krvnog tlaka (na primjer, kod hipertenzije) povećava se otpuštanje vode iz krvotoka u tkivo, što može dovesti do edema.
Temperaturni gradijent, koji nastaje kao posljedica temperaturne razlike unutar i izvan stanice, značajno utječe na gotovo sve životne procese. Dakle, brzina difuzije elektrolita raste za 30-40% s porastom temperature za 10 °. Približno toliko se povećava i električna vodljivost stanica. Prijenos topline proporcionalan je temperaturi s obje strane površine; u ovom slučaju Q = -λgrad T, gdje je Q količina topline prenesena kroz površinu koja provodi toplinu, λ je koeficijent. toplinska vodljivost, T - apsolutna temperatura. Glavni izvor topline u ljudskom i životinjskom tijelu su egzotermni procesi koji se javljaju tijekom rada mišića i unutarnji organi. Do rasipanja topline (npr. s površine ljudskog tijela) može doći i konvekcijom, zračenjem i isparavanjem. Svi ovi procesi ubrzavaju se porastom temperature G.
Bibliografija: Bayer V. Biofizika, trans. s njemačkog, M., 1962.; Biofizika, ur. B. N. Tarusova i O. R. Collier, M., 1968; Pasynsky A. G. Biofizička kemija, M., 1968.
Yu. M. Petrusevich.
Karakterizacija veličine i smjera najveće promjene koncentracije tvari u okolišu. Na primjer, ako uzmemo u obzir dva područja s različitim koncentracijama tvari, odvojena polupropusnom membranom, tada će gradijent koncentracije biti usmjeren od područja s nižom koncentracijom tvari prema području s višom koncentracijom Lua pogreška: callParserFunction: funkcija "#property" nije pronađena. )]][[K:Wikipedia:Članci bez izvora (zemlja: Lua pogreška: callParserFunction: funkcija "#property" nije pronađena. )]] .
Definicija
Gradijent koncentracije usmjeren je duž staze l, što odgovara normali na izokoncentracijsku površinu (polupropusna membrana). Vrijednost gradijenta koncentracije texvc nije pronađeno; Pogledajte matematiku/README - pomoć pri postavljanju.): \nabla C jednaka omjeru elementarne promjene koncentracije dC na duljinu elementarnog puta dl :
texvc nije pronađeno; Pogledajte matematiku/README za pomoć pri postavljanju.): \nabla C = \frac(dC)(dl)
Pri konstantnom gradijentu koncentracije C Putem l :
Nije moguće raščlaniti izraz (izvršna datotekatexvc nije pronađeno; Pogledajte matematiku/README - pomoć pri postavljanju.): \nabla C = \frac(C_1 - C_2)(l)
Ovdje C 1 I C 2- vrijednost početne i konačne koncentracije duž duljine puta l(normalno na izokoncentracijsku površinu).
Gradijent koncentracije može biti odgovoran za transport tvari, kao što je difuzija. Difuzija se odvija protiv vektora gradijenta koncentracije [[K:Wikipedia:Članci bez izvora (zemlja: Lua pogreška: callParserFunction: funkcija "#property" nije pronađena. )]][[K:Wikipedia:Članci bez izvora (zemlja: Lua pogreška: callParserFunction: funkcija "#property" nije pronađena. )]][[K:Wikipedia:Članci bez izvora (zemlja: Lua pogreška: callParserFunction: funkcija "#property" nije pronađena. )]] .
Mjerna jedinica gradijenta koncentracije u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) je −4 (mol/m 4 ili kg/m 4), kao i njegove frakcijske ili višestruke derivacije.
vidi također
Napišite recenziju o članku "Koncentracijski gradijent"
Književnost
- Antonov V.F., Chernysh A.M., Pasechnik V.I. Biofizika - M.: VLADOS, 2000, str. 35. ISBN 5-691-00338-0
- Trifonov E. V.- St. Petersburg: 2011.
Izvadak koji karakterizira gradijent koncentracije
– Ovo su vještice i čarobnjaci, Isidora. Tvoj otac je nekoć bio jedan od njih... Mi ih treniramo.Srce me boljelo... Htio sam vučjim glasom zavijati, žaleći sebe i svoj kratki izgubljeni život!.. Bacivši sve, sjesti s njima, s ovim sretnim Čarobnjacima i Vješticama, da spoznam umom svojim. i srce svu dubinu divnog, tako im velikodušno otkrio veliko ZNANJE! Goruće suze bile su spremne poteći kao rijeka, ali ja sam ih zadnjim snagama pokušavala nekako zadržati. Nije bilo načina da to učinim, jer su suze bile još jedan “zabranjeni luksuz” na koji nisam imao pravo ako sam se smatrao pravim Ratnikom. Vojnici nisu plakali. Borili su se i pobijedili, a ako su i umrli, to sigurno nije bilo sa suzama u očima... Navodno sam samo bio jako umoran. Od samoće i boli... Od neprestanog straha za svoju obitelj... Od beskrajne borbe u kojoj nisam imao ni najmanju nadu da ću izaći kao pobjednik. Stvarno mi je trebao dašak svježeg zraka, a taj zrak za mene je bila moja kći Anna. Ali iz nekog razloga, nije je bilo nigdje, iako sam znao da je Anna ovdje, s njima, na ovoj divnoj i čudnoj, "zatvorenoj" zemlji.
Sever je stajao kraj mene na rubu klanca, a u svom sive oči bila je duboka tuga. Htio sam ga pitati - hoću li ga ikada vidjeti? Ali nije bilo dovoljno snage. Nisam se htjela oprostiti. Nisam htjela otići. Ovdje se živjelo tako mudro i mirno, i sve je izgledalo tako jednostavno i dobro!.. Ali tamo, u mom okrutnom i nesavršenom svijetu, oni su umrli dobri ljudi, i bilo je vrijeme da se vratim da pokušam spasiti barem nekoga... Ovo je uistinu bio moj svijet, koliko god strašan bio. A moj otac, koji je ostao ondje, možda je okrutno patio, ne mogavši pobjeći iz kandži Caraffe, kojeg sam čvrsto odlučio, bez obzira na cijenu, uništiti, čak i ako sam se zbog toga morao odreći svog kratkog i tako dragog moj život...
– Mogu li vidjeti Annu? – s nadom u duši upitao sam Severa.
– Oprosti mi, Isidora, Ana prolazi kroz “čišćenje” od svjetske vreve... Prije nego što uđe u istu dvoranu u kojoj si ti maloprije bila. Sad ti neće moći doći...
– Ali zašto nisam trebao ništa „čistiti“? - Bio sam iznenađen. – Anna je još dijete, nema previše ovozemaljske “prljavštine”, zar ne?
