Koncentrationsgrad(från lat. grady, gradu, gradus- framsteg, rörelse, flöde, närmande; lura- med, tillsammans, tillsammans + centrum- center) eller koncentrationsgradient är vektor fysisk kvantitet, som kännetecknar storleken och riktningen för den största förändringen koncentrationer något ämne i miljön. Om vi till exempel betraktar två regioner med olika koncentrationer av ett ämne, åtskilda av ett semipermeabelt membran, så kommer koncentrationsgradienten att riktas från regionen med lägre koncentration av ämnet till regionen med högre koncentration.
Aktiv transport- överföring av materia genom cellulär eller intracellulär membran(transmembran A.t.) eller genom ett lager av celler (transcellulär A.t.), som strömmar mot koncentrationsgrad från ett område med låg koncentration till ett område med högt, d.v.s. med utgifter för kroppens fri energi. I de flesta fall, men inte alltid, är energikällan energin från bindningar med hög energi ATP.
Olika transport-ATPaser, lokaliserade i cellmembran och involverade i mekanismerna för substansöverföring, är huvudelementet i molekylära enheter - pumpar som säkerställer selektiv absorption och utpumpning av vissa ämnen (till exempel elektrolyter) av cellen. Aktiv specifik transport av icke-elektrolyter (molekylär transport) realiseras med hjälp av flera typer av molekylära maskiner - pumpar och bärare. Transport av icke-elektrolyter (monosackarider, aminosyror och andra monomerer) kan kopplas till importera- transport av ett annat ämne, vars rörelse mot koncentrationsgradienten är en energikälla för den första processen. Symport kan tillhandahållas av jongradienter (till exempel natrium) utan direkt deltagande av ATP.
Passiv transport- transport av ämnen genom koncentrationsgrad från ett område med hög koncentration till ett område med lågt, utan energiförbrukning (till exempel, diffusion, osmos). Diffusion är den passiva rörelsen av ett ämne från ett område med högre koncentration till ett område med lägre koncentration. Osmos är den passiva rörelsen av vissa ämnen genom ett semipermeabelt membran (vanligtvis passerar små molekyler, stora molekyler passerar inte igenom).
Det finns tre typer av penetration av ämnen in i celler genom membran: enkel diffusion, underlättad diffusion, aktiv transport.
Enkel diffusion
I enkel diffusion rör sig partiklar av ett ämne genom lipiddubbelskiktet. Riktningen för enkel diffusion bestäms endast av skillnaden i koncentrationerna av ämnet på båda sidor av membranet. Genom enkel diffusion tränger de in i cellen hydrofobiskämnen (O2, N2, bensen) och polära små molekyler (CO 2, H 2 O, urea). Polära relativt stora molekyler (aminosyror, monosackarider), laddade partiklar (joner) och makromolekyler (DNA, proteiner) penetrerar inte.
Underlättad diffusion
De flesta ämnen transporteras över membranet med hjälp av transportproteiner (bärarproteiner) nedsänkta i det. Alla transportproteiner bildar en kontinuerlig proteinpassage över membranet. Med hjälp av bärarproteiner genomförs både passiv och aktiv transport av ämnen. Polära ämnen (aminosyror, monosackarider), laddade partiklar (joner) passerar genom membran med hjälp av underlättad diffusion, med deltagande av kanalproteiner eller bärarproteiner. Medverkan av bärarproteiner ger mer hög hastighet underlättad diffusion kontra enkel passiv diffusion. Hastigheten för underlättad diffusion beror på ett antal skäl: på den transmembrana koncentrationsgradienten för det transporterade ämnet, på mängden transportör som binder till det transporterade ämnet, på hastigheten för bindningen av ämnet av transportören på en yta av membranet (till exempel på den yttre ytan), på hastigheten av konformationsförändringar i transportörmolekylen, som ett resultat av vilket ämnet överförs genom membranet och frigörs på andra sidan av membranet. Förenklad diffusion kräver inga speciella energikostnader på grund av ATP-hydrolys. Denna egenskap skiljer underlättad diffusion från aktiv transmembrantransport.
Koncentrationsgrad
Koncentrationsgrad
Koncentrationsgrad(från lat. grady, gradu, gradus- framsteg, rörelse, flöde, närmande; lura- med, tillsammans, tillsammans + centrum- center) eller koncentrationsgradient är en vektorfysisk storhet som kännetecknar storleken och riktningen för den största förändringen i koncentrationen av ett ämne i miljön. Om vi till exempel betraktar två regioner med olika koncentrationer av ett ämne, åtskilda av ett semipermeabelt membran, så kommer koncentrationsgradienten att riktas från regionen med lägre koncentration av ämnet till regionen med högre koncentration.
Definition
Koncentrationsgradienten är riktad längs vägen l motsvarande normalen till isokoncentrationsytan (semipermeabelt membran). Koncentrationsgradientvärde gradC lika med förhållandet mellan den elementära förändringen i koncentrationen dC till den elementära väglängden dl :
Vid konstant koncentrationsgradient C längs vägen l :
Här C 1 Och C 2- initialt och slutligt koncentrationsvärde längs vägens längd l(normalt mot isokoncentrationsytan).
Koncentrationsgradienter kan vara ansvariga för transport av ämnen, såsom diffusion. Diffusion sker mot en koncentrationsgradient.
Måttenheten för koncentrationsgradienten är värdet m−2, såväl som dess bråk- eller multipelderivator.
I vetenskaplig litteratur(biologi, kemi, etc.) ganska ofta återfinns denna term i betydelsen av graden av skillnad, det vill säga inte en vektor, utan en skalär kvantitet, som visar skillnaden i koncentrationer mellan två begränsade områden, vilket är ett grovt fel . I detta avseende, när man till exempel talar om passiv transport, indikerar de att det sker längs en koncentrationsgradient, vilket betyder skillnaden i koncentrationerna av ett ämne, men detta ändrar betydelsen av termen, och därför är denna tolkning felaktig.
se även
Litteratur
- Antonov V.F., Chernysh A.M., Pasechnik V.I. Biofysik - M.: VLADOS, 2000, s 35. ISBN 5-691-00338-0
- Trifonov E.V. Human Psychophysiology, 14:e uppl. - St. Petersburg: 2011.
Wikimedia Foundation. 2010.
Se vad "Concentration Gradient" är i andra ordböcker:
koncentrationsgrad- - [A.S. Goldberg. Engelsk-rysk energiordbok. 2006] Ämnen: energi i allmänhet EN sammansättningsgradient …
koncentrationsgrad- – skillnad i innehållet av K+, Na+, Ca2+ joner utanför och inuti cellen (jonasymmetri), vilket säkerställer bildandet av membranpotential och reglering av bioeffekter inuti celler. allmän kemi: lärobok / A. V. Zholnin ... Kemiska termer
koncentrationsgrad- koncentracijos gradientas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. koncentrationsgradient vok. Konzentrationsgradient, m rus. koncentrationsgradient, m pranc. gradient de la koncentration, m … Fizikos terminų žodynas
föroreningskoncentrationsgradient- - [A.S. Goldberg. Engelsk-rysk energiordbok. 2006] Ämnen: energi i allmänhet EN föroreningsgradient ... Teknisk översättarguide
relativ kosmisk strålningsgradient- relativ koncentrationsgradient En vektor riktad mot den maximala ökningen av koncentrationen av kosmisk strålning, vars modul är lika med förhållandet mellan derivatan av koncentrationen i denna riktning och koncentrationsvärdet. [GOST 25645.104 84]… … Teknisk översättarguide
Den här artikeln handlar om den matematiska egenskapen; om fyllningsmetoden, se: Gradient (datorgrafik) ... Wikipedia
djurvegetativ gradient- DJUREMBRYOLOGI ANIMAL VEGETATIV GRADIENT - en känslighetsgradient i ett obefruktat ägg med uttalade djur- och vegetativa poler (till exempel hos fåglar, när ägget dör, sker förändringar först på... ... Allmän embryologi: Terminologisk ordbok
Teorin om makroskopiska processer utan jämvikt, det vill säga processer som uppstår i system avlägsnade från ett tillstånd av termisk (termodynamisk) jämvikt. Till K. f. kan tillskrivas termodynamiken i icke-jämviktsprocesser (Se Termodynamik ... ... Stora sovjetiska encyklopedien
Irreversibel överföring av massan av en blandningskomponent inom en eller flera. faser Utfördes som ett resultat av kaotiskt rörelse av molekyler (mol. diffusion), makroskopisk. rörelse av hela mediet (konvektiv transport), och i turbulenta flöden också som ett resultat... ... Kemiskt uppslagsverk
ICD 10 E ... Wikipedia
Hallå! Enligt definitionen är koncentrationsgradienten riktad från sidan med lägre koncentration till sidan med högre koncentration. Därför sägs diffusion alltid vara riktad mot koncentrationsgradienten, d.v.s. från sidan med högre koncentration till sidan med lägre koncentration.
Men när man läser litteraturen om en cells livsaktivitet, fotosyntes, står det alltid att "längs koncentrationsgradienten" - detta är i riktning mot minskande koncentration och "mot koncentrationsgradienten" - i riktning mot att öka koncentration och därmed till exempel enkel diffusion i celler (eller annars vanlig diffusion) riktas längs koncentrationsgradienten.
Men en motsättning uppstår. Det visar sig att uttrycket "längs koncentrationsgradienten" faktiskt är en rörelse motsatt riktningen för koncentrationsgradienten. Hur kan det vara såhär?
Detta ihållande och utbredda fel är förknippat med skillnader i förståelsen av koncentrationsgradientvektorns riktning inom fysik och biologi. Biologer föredrar att tala om riktningen för koncentrationsgradientvektorn från ett större till ett mindre värde, och fysiker från ett mindre till ett större värde.
LUTNING(lat. gradiens, gradient walking) - en vektorkvantitet som visar riktningen för den snabbaste förändringen av någon funktion. Begreppet g används ofta inom fysik, fysik. kemi, meteorologi och andra vetenskaper för att karakterisera förändringshastigheten för varje kvantitet per längdenhet i riktning mot dess maximala tillväxt; G. i biologi är en kvantitativ förändring i morfol eller funktionella (inklusive biokemiska) egenskaper längs en av kroppens, organets eller cellens axlar i alla skeden av deras utveckling. G., som återspeglar en förändring i någon fysiologisk indikator (t.ex. metabolisk hastighet), kallas physiol, gradient (se Fysiologisk gradient). När man överväger olika biol, stöter man ofta på processer med G. elektriskt fält, koncentration g., osmotisk g., hydrostatisk g. och temperatur g.
Den elektriska fältgradienten i biologiska objekt uppstår som ett resultat av rörelsen av joner inuti celler och vävnader eller på grund av appliceringen av en extern källa för elektriskt fält, till exempel under galvanisering (se Galvanisering, Elektrofores). Framförallt stora värden G. elektriska fält sker på biol, membran. Så, med en membrantjocklek på ca. 10 nm och när potentialen ändras med 10 blir den elektriska fältgradienten över den 104 V/cm. En sådan betydande förändring i membranets inre elektriska fält kan leda till en förändring i dess polarisering och graden av ordning av dess struktur. Det finns ett tröskelvärde för G. potentialen, vid vilket cellerna genererar en aktionspotential (se Bioelektriska potentialer, Excitation).
En koncentrationsgradient i levande vävnader uppstår när det finns en signifikant skillnad i koncentrationen av joner i den inre och yttre miljön, till exempel en hög inre koncentration av kaliumjoner och en låg koncentration av natrium- och klorjoner. Sålunda, inuti fibern i råttans hjärtmuskel finns det 140 µmol kaliumjoner och 13 µmol natriumjoner per 1 g intracellulärt vatten. Den yttre miljön innehåller 2,7 µmol kaliumjoner och 150 µmol natriumjoner. Koncentrationen av kaliumjoner kan förklaras av förekomsten av den sk. Donnan-jämvikt (se Membrane-equilibrium) på båda sidor av biol, membran. I detta fall orsakar icke-diffuserande anjoner (till exempel anjoner av proteinmakromolekyler) en ojämn fördelning av koncentrationen av både anjoner (till exempel C -) och katjoner (till exempel K +) på båda sidor av membranet. Förekomsten av koncentrationsgas av natriumjoner kan inte förklaras av Donnan-jämvikten, och överföringen av natriumjoner mot koncentrationsgas förklaras av förekomsten av aktiv transport av joner (se). Koncentration G. av joner kan också uppstå som ett resultat av metaboliska processer. Som ett resultat leder alla processer för omfördelning av joner på olika sidor av biolmembranet till uppkomsten av vilopotentialer (se Bioelektriska potentialer).
In- och utgång olika ämnen från celler uppstår på grund av närvaron av G. deras koncentration. Diffusionshastigheten för ämnen bestäms av förhållandet: dn/dt =Dq grad C, där n är antalet molekyler som diffunderar genom ytan q, D är koefficienten. diffusion, grad C - koncentrationsgradient; Diffusionskoefficienten bestäms av mediets viskositet och storleken på ämnets molekyler. Skillnaden i diffusionshastigheten för katjoner och anjoner (deras rörlighet) leder till uppkomsten av en diffusionspotential φ, som uppstår vid gränsen mellan två kontaktlösningar och beskrivs av Nernst-ekvationen:
där U är katjonens rörlighet, V är anjonens rörlighet, Cl och C2 är koncentrationen av elektrolyten i två kontaktlösningar; R - gaskonstant, T - absolut t°, n - jonladdning, F - Faraday-tal. Diffusionspotentialen är minimal när rörligheten för katjonen och anjonen är lika eller nära, till exempel i fallet med en KCl-lösning. Därför används denna elektrolyt inom biologi och medicin som en vätskeledare under galvanisering, elektrofores, etc.
Den osmotiska gradienten kännetecknar skillnaden i det osmotiska trycket (se) i lösningsmedelslösningssystemet, separerat av ett semipermeabelt membran, dvs permeabelt för lösningsmedelsmolekyler, men ogenomträngligt för det lösta ämnet. Osmotiskt tryck definieras som mängden kraft som måste appliceras på lösningen för att stoppa lösningsmedlets rörelse mot lösningen. När det osmotiska trycket i cellens yttre miljö förändras (till exempel när det ökar), kommer vatten att komma in i cellen; hastigheten på vattenflödet kommer att vara proportionell mot osmotisk vätska (mellan inre och yttre miljön celler). För erytrocyter är således hastigheten för vattenpenetration 2,5 µm 3 /ms 2 -min-atm. Det osmotiska trycket i blodet hos högre djur är ca. 40 mm vatten. Konst. och utgör en liten del av det totala blodtrycket. Om protein- eller saltmetabolismen störs, förändras också det osmotiska trycket, till exempel när det ökar kommer vatten in i vävnaden, vilket orsakar ödem (se).
Hydrostatisk gradient kännetecknar tryckskillnaden mellan extern och inre miljö celler, hela organismen eller dess enskilda delar. Således leder hjärtats arbete till uppkomsten av en hydrostatisk gradient. I den arteriella delen av cirkulationssystemet uppstår positivt hydrostatiskt tryck, i den venösa delen - negativt (se Blodtryck). Hydrostatiskt tryck kan kompensera för osmotiskt tryck, som uppstår i cirkulationssystemets kapillärer. Med tillväxten av hydrostatiskt blodtryck (till exempel med högt blodtryck) ökar frisättningen av vatten från blodomloppet till vävnaden, vilket kan leda till ödem.
Temperaturgradienten, som uppstår till följd av temperaturskillnaden inuti och utanför cellen, påverkar väsentligt nästan alla livsprocesser. Således ökar diffusionshastigheten för elektrolyter med 30-40% med en ökning av temperaturen med 10°. Cellernas elektriska ledningsförmåga ökar med ungefär lika mycket. Värmeöverföringen är proportionell mot temperaturen på båda sidor av ytan; i detta fall Q = -λgrad T, där Q är mängden värme som överförs genom den värmeledande ytan, λ är koefficienten. värmeledningsförmåga, T - absolut temperatur. Den huvudsakliga värmekällan i människo- och djurkropparna är exotermiska processer som sker under arbetet med muskler och inre organ. Värmeavledning (t.ex. från människokroppens yta) kan också ske genom konvektion, strålning och avdunstning. Alla dessa processer accelererar med ökande temperatur G.
Bibliografi: Bayer V. Biophysics, trans. från German, M., 1962; Biofysik, red. B.N. Tarusova och O.R. Collier, M., 1968; Pasynsky A. G. Biophysical chemistry, M., 1968.
Yu. M. Petrusevich.
Karakterisering av storleken och riktningen för den största förändringen i koncentrationen av ett ämne i miljön. Om vi till exempel betraktar två områden med olika koncentrationer av ett ämne, åtskilda av ett semipermeabelt membran, så kommer koncentrationsgradienten att riktas från området med lägre koncentration av ämnet till området med högre koncentration Lua-fel: callParserFunction: funktionen "#property" hittades inte. )]][[K:Wikipedia:Artiklar utan källor (land: Lua-fel: callParserFunction: funktionen "#property" hittades inte. )]] .
Definition
Koncentrationsgradienten är riktad längs vägen l motsvarande normalen till isokoncentrationsytan (semipermeabelt membran). Koncentrationsgradientvärde texvc hittades inte; Se matematik/README - hjälp med installationen.): \nabla C lika med förhållandet mellan den elementära förändringen i koncentrationen dC till den elementära väglängden dl :
texvc hittades inte; Se matematik/README för installationshjälp.): \nabla C = \frac(dC)(dl)
Vid konstant koncentrationsgradient C längs vägen l :
Det går inte att tolka uttryck (körbar filtexvc hittades inte; Se matematik/README - hjälp med installationen.): \nabla C = \frac(C_1 - C_2)(l)
Här C 1 Och C 2- initialt och slutligt koncentrationsvärde längs vägens längd l(normalt mot isokoncentrationsytan).
Koncentrationsgradienter kan vara ansvariga för transport av ämnen, såsom diffusion. Diffusion sker mot koncentrationsgradientvektorn [[K:Wikipedia:Artiklar utan källor (land: Lua-fel: callParserFunction: funktionen "#property" hittades inte. )]][[K:Wikipedia:Artiklar utan källor (land: Lua-fel: callParserFunction: funktionen "#property" hittades inte. )]][[K:Wikipedia:Artiklar utan källor (land: Lua-fel: callParserFunction: funktionen "#property" hittades inte. )]] .
Måttenheten för koncentrationsgradienten i International System of Units (SI) är värdet −4 (mol/m 4 eller kg/m 4), såväl som dess bråk- eller multipla derivator.
se även
Skriv en recension om artikeln "Koncentrationsgradient"
Litteratur
- Antonov V.F., Chernysh A.M., Pasechnik V.I. Biofysik - M.: VLADOS, 2000, s 35. ISBN 5-691-00338-0
- Trifonov E.V.- St Petersburg: 2011.
Ett utdrag som karakteriserar koncentrationsgradienten
– Det här är häxor och trollkarlar, Isidora. Din far var en gång en av dem... Vi tränar dem.Mitt hjärta värkte... Jag ville yla med en vargens röst, tycka synd om mig själv och mitt korta förlorade liv!.. Kasta allt, sitta ner med dem, med dessa glada trollkarlar och häxor, för att veta med mitt sinne och hjärtat hela djupet av det underbara, så generöst uppenbarade för dem stor KUNSKAP! Brinnande tårar var redo att rinna som en flod, men jag försökte med min sista kraft att på något sätt hålla tillbaka dem. Det fanns inget sätt att göra detta, eftersom tårar var en annan "förbjuden lyx" som jag inte hade rätt till om jag ansåg mig vara en riktig krigare. Soldaterna grät inte. De slogs och vann, och om de dog så var det verkligen inte med tårar i ögonen... Tydligen var jag bara väldigt trött. Från ensamhet och smärta... Från ständig rädsla för min familj... Från en oändlig kamp där jag inte hade det minsta hopp om att gå ut som segrare. Jag behövde verkligen en frisk fläkt, och den luften för mig var min dotter Anna. Men av någon anledning var hon ingenstans att se, även om jag visste att Anna var här, med dem, på detta underbara och märkliga, "stängda" land.
Sever stod bredvid mig på kanten av ravinen, och i hans gråa ögon det fanns djup sorg. Jag ville fråga honom - kommer jag någonsin att se honom? Men det fanns inte tillräckligt med styrka. Jag ville inte säga hejdå. Jag ville inte lämna. Livet här var så klokt och lugnt, och allt verkade så enkelt och bra!.. Men där, i min grymma och ofullkomliga värld, dog de goda människor, och det var dags att återvända för att försöka rädda åtminstone någon... Det här var verkligen min värld, hur hemsk den än var. Och min far, som blev kvar där, led kanske grymt, oförmögen att fly ur Caraffas klor, som jag bestämt bestämde mig för, oavsett vad det kostade, att förstöra, även om jag för detta måste ge upp min korta och så kära till mitt liv...
– Får jag se Anna? – Jag frågade Sever med hopp i själen.
– Förlåt mig, Isidora, Anna genomgår ”rensning” från världens myller... Innan hon går in i samma hall där du var nyss. Hon kommer inte att kunna komma till dig nu...
– Men varför behövde jag inte "städa" något? - Jag blev förvånad. – Anna är fortfarande ett barn, hon har väl inte för mycket världslig "smuts"?
