Konsentratsiya nima? Keng ma'noda, bu moddaning hajmi va unda erigan zarrachalar sonining nisbati. Bu ta'rif fizika va matematikadan falsafagacha bo'lgan turli xil fan sohalarida uchraydi. Bu holda, biz biologiya va kimyoda "kontsentratsiya" tushunchasidan foydalanish haqida gapiramiz.
Gradient
Lotin tilidan tarjima qilingan bu so'z "o'sish" yoki "yurish" degan ma'noni anglatadi, ya'ni har qanday qiymat o'sish yo'nalishini ko'rsatadigan "ko'rsatuvchi barmoq" turidir. Misol tariqasida, siz Yerning turli nuqtalarida dengiz sathidan balandlikdan foydalanishingiz mumkin. Xaritaning har bir alohida nuqtasida uning (balandligi) gradienti eng tik koʻtarilishgacha ortib borayotgan qiymat vektorini koʻrsatadi.
Matematikada bu atama faqat XIX asr oxirida paydo bo'lgan. U Maksvell tomonidan kiritilgan va ushbu miqdor uchun o'z belgilarini taklif qilgan. Fiziklar bu tushunchadan elektr yoki tortishish maydonining intensivligini, potentsial energiyaning oʻzgarishini tasvirlash uchun foydalanadilar.
"gradient" atamasi nafaqat fizika, balki boshqa fanlarda ham qo'llaniladi. Ushbu kontseptsiya ham sifatli, ham aks ettirishi mumkinkonsentratsiya yoki harorat kabi moddaning miqdoriy xarakteristikasi.
Konsentratsiya gradienti
Gradient nima ekanligi hozir ma'lum, ammo konsentratsiya nima? Bu eritma tarkibidagi moddaning nisbatini ko'rsatadigan nisbiy qiymatdir. Uni massaning foizi, gazdagi (eritma) mol yoki atomlar soni, butunning bir qismi sifatida hisoblash mumkin. Bunday keng tanlov deyarli har qanday nisbatni ifodalash imkonini beradi. Va nafaqat fizika yoki biologiya, balki metafizika fanlarida ham.
Va umuman olganda, konsentratsiya gradienti vektor kattalik boʻlib, u bir vaqtning oʻzida muhitdagi moddaning miqdori va oʻzgarish yoʻnalishini tavsiflaydi.
Tanrif
Konsentratsiya gradientini hisoblay olasizmi? Uning formulasi modda kontsentratsiyasining elementar o'zgarishi va modda ikki eritma o'rtasidagi muvozanatga erishish uchun engib o'tishi kerak bo'lgan uzoq yo'l o'rtasidagi o'ziga xos xususiyatdir. Matematik jihatdan bu S=dC/dl formulasi bilan ifodalanadi.
Ikki modda oʻrtasida konsentratsiya gradientining mavjudligi ularning aralashishiga olib keladi. Agar zarrachalar konsentratsiyasi yuqori bo'lgan hududdan pastroq joyga o'tsa, bu diffuziya, ular orasida yarim o'tkazuvchan to'siq bo'lsa, osmos deb ataladi.
Faol transport
Faol va passiv tashish moddalarning tirik mavjudotlar hujayralarining membranalari yoki qatlamlari orqali harakatlanishini aks ettiradi: protozoa, o'simliklar,hayvonlar va odamlar. Bu jarayon issiqlik energiyasidan foydalanish bilan sodir bo'ladi, chunki moddalarning o'tishi konsentratsiya gradientiga qarshi amalga oshiriladi: kichikroqdan kattaroqqa. Ko'pincha bunday o'zaro ta'sirni amalga oshirish uchun adenozin trifosfat yoki ATP ishlatiladi - 38 Joulda universal energiya manbai bo'lgan molekula.
Hujayra membranalarida joylashgan ATP ning turli shakllari mavjud. Ularda mavjud bo'lgan energiya moddalar molekulalari nasoslar deb ataladigan vosita orqali o'tkazilganda chiqariladi. Bular hujayra devoridagi elektrolitlar ionlarini tanlab yutuvchi va haydab chiqaradigan teshiklardir. Bundan tashqari, simport kabi transport modeli mavjud. Bunday holda, ikkita modda bir vaqtning o'zida tashiladi: biri hujayradan chiqib ketadi, ikkinchisi esa unga kiradi. Bu energiya tejaydi.
Vezikulyar transport
Faol va passiv tashish moddalarni pufakchalar yoki pufakchalar shaklida tashishni o'z ichiga oladi, shuning uchun jarayon mos ravishda vezikulyar tashish deb ataladi. Uning ikki turi mavjud:
- Endotsitoz. Bunday holda, hujayra membranasidan qattiq yoki suyuq moddalarni singdirish jarayonida pufakchalar hosil bo'ladi. Vesikulalar silliq yoki chegaralangan bo'lishi mumkin. Tuxumlar, oq qon tanachalari va buyrak epiteliysi shunday ovqatlanish usuliga ega.
- Ekzositoz. Nomidan ko'rinib turibdiki, bu jarayon avvalgisiga qarama-qarshidir. Hujayra ichida organellalar (masalan, Golji apparati) mavjud bo'lib, ular moddalarni pufakchalarga "o'rashadi" va ular keyinchalik ular orqali chiqadilar.membrana.
Passiv transport: diffuziya
Konsentratsiya gradienti boʻylab harakatlanish (yuqoridan pastgacha) energiya sarflanmasdan sodir boʻladi. Passiv transportning ikki turi mavjud: osmoz va diffuziya. Ikkinchisi oddiy va yengil.
Osmosning asosiy farqi shundaki, molekulalarning harakatlanish jarayoni yarim o'tkazuvchan membrana orqali sodir bo'ladi. Va kontsentratsiya gradienti bo'ylab diffuziya ikki qatlamli lipid molekulalari bo'lgan membranaga ega bo'lgan hujayralarda sodir bo'ladi. Tashish yo'nalishi faqat membrananing har ikki tomonidagi moddalar miqdoriga bog'liq. Shunday qilib, hidrofobik moddalar, qutb molekulalari, karbamid hujayralarga, oqsillar, qandlar, ionlar va DNK esa kira olmaydi.
Diffuziya jarayonida molekulalar butun mavjud hajmni toʻldirishga, shuningdek, membrananing har ikki tomonidagi konsentratsiyani tenglashtirishga intiladi. Bu membrana o'tkazmaydigan yoki moddaga yomon o'tkazuvchanligi bilan sodir bo'ladi. Bunday holda, osmotik kuchlar unga ta'sir qiladi, bu esa to'siqni zichroq qilish yoki cho'zish orqali nasos kanallarining hajmini oshirishi mumkin.
Osonlashtirilgan diffuziya
Konsentratsiya gradienti moddani tashish uchun etarli asos bo'lmasa, maxsus oqsillar yordamga keladi. Ular hujayra membranasida ATP molekulalari bilan bir xil tarzda joylashgan. Ularning yordami bilan ham faol, ham passiv transport amalga oshirilishi mumkin.
Shunday qilib, katta molekulalar (oqsillar, DNK) membranadan o'tadi,aminokislotalar va shakar, ionlarni o'z ichiga olgan qutbli moddalar. Proteinlarning ishtiroki tufayli tashish tezligi an'anaviy diffuziyaga nisbatan bir necha marta ortadi. Ammo bu tezlashuv ba'zi sabablarga bog'liq:
- moddaning hujayra ichidagi va tashqarisidagi gradienti;
- tashuvchi molekulalar soni;
- modda-tashuvchining bogʻlanish tezligi;
- hujayra membranasining ichki yuzasining oʻzgarish tezligi.
Shunga qaramay, transport tashuvchi oqsillarning ishi tufayli amalga oshiriladi va bu holda ATP energiyasi ishlatilmaydi.
Osonlashtirilgan diffuziyani tavsiflovchi asosiy xususiyatlar:
- Maddalarni tez uzatish.
- Transport selektivligi.
- Toʻyinganlik (barcha oqsillar band boʻlganda).
- Maddalar oʻrtasidagi raqobat (oqsilga yaqinligi tufayli).
- Ma'lum kimyoviy vositalarga - inhibitorlarga sezuvchanlik.
Osmos
Yuqorida aytib oʻtilganidek, osmos moddalarning konsentratsiya gradienti boʻylab yarim oʻtkazuvchan membrana boʻylab harakatlanishidir. Osmos jarayoni Leshatelier-Braun printsipi bilan to'liq tavsiflangan. Unda aytilishicha, agar muvozanatdagi tizim tashqaridan ta'sirlansa, u avvalgi holatiga qaytishga moyil bo'ladi. Osmos hodisasiga birinchi marta 18-asrning o'rtalarida duch kelgan, ammo keyin unga unchalik ahamiyat berilmagan. Ushbu hodisa bo'yicha tadqiqotlar faqat yuz yildan keyin boshlangan.
Osmos hodisasining eng muhim elementi yarim o'tkazuvchan membrana bo'lib, u orqali faqat ma'lum molekulalar o'tishi mumkin.diametri yoki xususiyatlari. Masalan, konsentratsiyasi har xil bo'lgan ikkita eritmada to'siqdan faqat erituvchi o'tadi. Bu membrananing har ikki tomonidagi konsentratsiya bir xil bo'lguncha davom etadi.
Osmoz hujayralar hayotida muhim rol o'ynaydi. Bu hodisa faqat hayotni saqlab qolish uchun zarur bo'lgan moddalarning ularga kirib borishiga imkon beradi. Qizil qon hujayralarida faqat suv, kislorod va ozuqa moddalarining o'tishiga imkon beruvchi membrana mavjud, ammo qizil qon tanachalari ichida hosil bo'lgan oqsillar tashqariga chiqa olmaydi.
Osmos hodisasi kundalik hayotda ham amaliy qo'llanilishini topdi. Oziq-ovqatlarni tuzlash jarayonida odamlar hatto shubha qilmasdan, molekulalarning konsentratsiya gradienti bo'ylab harakatlanish printsipidan foydalanganlar. To'yingan sho'r eritmasi mahsulotlardan barcha suvni "tortib oldi" va shu bilan ularni uzoqroq saqlashga imkon beradi.
