Концентрация деген эмне? Кеңири мааниде бул заттын көлөмүнүн жана анда эриген бөлүкчөлөрдүн санынын катышы. Бул аныктама физика жана математикадан философияга чейин илимдин ар түрдүү тармактарында кездешет. Бул учурда биз биология жана химияда "концентрация" түшүнүгүн колдонуу жөнүндө болуп жатат.
Градиент
Латын тилинен которгондо бул сөз «өсүү» же «жөө басуу» дегенди билдирет, башкача айтканда, кандайдыр бир маани өскөн багытты көрсөткөн «көрсөтүү манжасынын» бир түрү. Мисал катары, мисалы, жердин ар кандай чекиттериндеги деңиз деңгээлинен бийиктикти колдоно аласыз. Анын (бийиктик) градиенти картанын ар бир жеке чекитинде эң тик көтөрүлүүгө жеткенге чейин жогорулаган маани векторун көрсөтөт.
Математикада бул термин он тогузунчу кылымдын аягында гана пайда болгон. Аны Максвелл киргизген жана бул санга өзүнүн белгилөөсүн сунуш кылган. Физиктер бул түшүнүктү электр же гравитациялык талаанын интенсивдүүлүгүн, потенциалдык энергиянын өзгөрүшүн сүрөттөө үчүн колдонушат.
Физика гана эмес, башка илимдерде да "градиент" термини колдонулат. Бул түшүнүк сапаттык да, ошондой эле чагылдыра алатконцентрация же температура сыяктуу заттын сандык мүнөздөмөсү.
Концентрация градиенти
Градиент деген эмне экени азыр белгилүү, бирок концентрация деген эмне? Бул эритмедеги заттын үлүшүн көрсөткөн салыштырмалуу чоңдук. Аны массанын пайызы, газдагы (эритмедеги) молдордун же атомдордун саны, бүтүндүн бир бөлүгү катары эсептесе болот. Мындай кенен тандоо дээрлик бардык катышын билдирүүгө мүмкүндүк берет. Жана физикада же биологияда гана эмес, метафизика илимдеринде да.
Жана жалпысынан концентрация градиенти вектордук чоңдук болуп саналат, ал бир эле убакта чөйрөдөгү заттын өзгөрүү көлөмүн жана багытын мүнөздөйт.
Аныктама
Сиз концентрация градиентин эсептей аласызбы? Анын формуласы заттын концентрациясынын элементардык өзгөрүүсү менен эки эритменин ортосундагы тең салмактуулукка жетүү үчүн зат басып өтүшү керек болгон узак жолдун ортосундагы өзгөчөлүк. Математикалык жактан бул С=dC/dl формуласы менен туюнтулган.
Эки заттын ортосунда концентрация градиентинин болушу алардын аралашуусуна себеп болот. Эгерде бөлүкчөлөр концентрациясы жогору болгон аймактан төмөнкүгө өтсө, анда бул диффузия, ал эми алардын ортосунда жарым өткөргүч тоскоолдук болсо, осмос деп аталат.
Активдүү транспорт
Активдүү жана пассивдүү транспорт тирүү жандыктардын клеткаларынын мембраналары же катмарлары аркылуу заттардын кыймылын чагылдырат: жөнөкөйлөр, өсүмдүктөр,жаныбарлар жана адамдар. Бул процесс жылуулук энергиясын пайдалануу менен ишке ашат, анткени заттардын өтүшү концентрация градиентине каршы жүргүзүлөт: кичинеден чоңураак. Көбүнчө мындай өз ара аракеттенүүнү жүргүзүү үчүн аденозинтрифосфат же АТФ колдонулат - 38 Джоулда универсалдуу энергия булагы болгон молекула.
Клетка мембраналарында жайгашкан АТФтин ар кандай формалары бар. Алардын курамындагы энергия заттардын молекулалары деп аталган насостор аркылуу өткөндө бөлүнүп чыгат. Булар электролит иондорун тандап сиңирүүчү жана сордуруучу клетка дубалындагы тешикчелер. Мындан тышкары, симпорт сыяктуу транспорттук модели бар. Бул учурда эки зат бир убакта ташылат: бири клеткадан чыгат, экинчиси ага кирет. Бул энергияны үнөмдөйт.
Везикулярдык транспорт
Активдүү жана пассивдүү ташуу заттарды көбүкчөлөр же везикулалар түрүндө ташууну камтыйт, ошондуктан процесс тиешелүүлүгүнө жараша везикулярдык ташуу деп аталат. Анын эки түрү бар:
- Эндоцитоз. Мында клетка кабыкчасынан катуу же суюк заттардын сиңирүү процессинде көбүкчөлөр пайда болот. Весикулалар жылмакай же чектеш болушу мүмкүн. Жумуртка, ак кан клеткалары жана бөйрөктүн эпителийи ушундай тамактанышат.
- Экзоцитоз. Аты айтып тургандай, бул процесс мурункусуна карама-каршы келет. Клетканын ичинде органеллдер (мисалы, Гольджи аппараты) бар, алар заттарды везикулаларга «жыймалап» алышат жана алар кийинчерээкмембрана.
Пассивдүү транспорт: диффузия
Концентрация градиенти боюнча кыймыл (жогоркудан төмөнгө) энергияны колдонбостон ишке ашат. Пассивдүү транспорттун эки түрү бар: осмос жана диффузия. Акыркысы жөнөкөй жана жеңил.
Осмостун негизги айырмасы, молекулалардын кыймыл процесси жарым өткөргүч мембрана аркылуу жүрөт. Ал эми концентрация градиенти боюнча диффузия липиддердин молекулаларынын эки катмары бар мембранасы бар клеткаларда болот. Ташуу багыты мембрананын эки жагындагы заттын көлөмүнө гана көз каранды. Ошентип, гидрофобдук заттар, полярдык молекулалар, мочевина клеткаларга, ал эми белоктор, канттар, иондор жана ДНК кире албайт.
Диффузия учурунда молекулалар бардык колдо болгон көлөмдү толтурууга умтулушат, ошондой эле мембрананын эки тарабындагы концентрацияны теңдешет. Бул мембрана зат өткөрбөйт же начар өткөргүч болуп саналат. Бул учурда ага осмостук күчтөр таасир этет, бул тосмону тыгызыраак кылып же аны созуп, насостук каналдардын өлчөмүн чоңойтушу мүмкүн.
Жеңилдетилген диффузия
Концентрация градиенти затты ташуу үчүн жетиштүү негиз болбогондо, атайын белоктор жардамга келет. Алар клетка мембранасында ATP молекулалары сыяктуу жайгашкан. Алардын жардамы менен активдүү да, пассивдүү да транспортту ишке ашырууга болот.
Ушундайча мембрана аркылуу чоң молекулалар (белок, ДНК) өтөт.аминокислоталарды жана канттарды, иондорду камтыган полярдык заттар. Белоктордун катышуусунан улам кадимки диффузияга салыштырмалуу ташуу ылдамдыгы бир нече эсеге өсөт. Бирок бул ылдамдатуу кээ бир себептерден көз каранды:
- заттын клетканын ичиндеги жана сыртындагы градиенти;
- алып жүрүүчү молекулалардын саны;
- зат-ташуучунун байланыш ылдамдыгы;
- клетка мембранасынын ички бетинин өзгөрүү ылдамдыгы.
Ошого карабастан, ташуу ташуучу белоктордун ишинин аркасында ишке ашат жана бул учурда ATP энергиясы колдонулбайт.
Жеңилдетилген диффузияны мүнөздөгөн негизги өзгөчөлүктөр:
- Заттарды тез өткөрүү.
- Транспортту тандоо.
- Канылуу (бардык белоктор бош эмес болгондо).
- Заттардын ортосундагы атаандаштык (белоктун жакындыгынан улам).
- Белгилүү химиялык агенттерге - ингибиторлорго сезгичтик.
Осмос
Жогоруда айтылгандай, осмос – жарым өткөргүч мембрана аркылуу заттардын концентрация градиенти боюнча кыймылы. Осмос процесси толугу менен Лешателье-Браун принциби менен сүрөттөлөт. Эгерде тең салмактуулуктагы система сырттан таасир этсе, анда ал мурунку абалына кайтып келет деп айтылат. Осмос кубулушу биринчи жолу 18-кылымдын ортосунда кездешкен, бирок андан кийин ага анча маани берилген эмес. Бул кубулушту изилдөө жүз жылдан кийин гана башталган.
Осмос кубулушунун эң маанилүү элементи бул жарым өткөргүч мембрана, ал аркылуу кээ бир молекулалардын гана өтүшүнө мүмкүндүк берет.диаметри же касиеттери. Мисалы, концентрациясы ар башка болгон эки эритмеде барьерден эриткич гана өтөт. Бул мембрананын эки тарабындагы концентрация бирдей болмоюнча уланат.
Осмос клеткалардын жашоосунда маанилүү роль ойнойт. Бул көрүнүш аларга жашоо үчүн зарыл болгон заттардын гана кирүүсүнө мүмкүндүк берет. Эритроцитте суу, кычкылтек жана азыктар гана өтүүчү бир кабыкчасы бар, бирок кызыл кан клеткасынын ичинде пайда болгон белоктор сыртка чыга албайт.
Осмос кубулушу күнүмдүк турмушта да практикалык колдонулушун тапты. Тамак-ашты туздоо процессинде адамдар эч кандай шектенбестен, молекулалардын концентрация градиенти боюнча кыймылынын принцибине так колдонушкан. Каныккан туз эритмеси азыктардагы бардык сууларды "чыгарып", ошону менен аларды узак убакытка сактоого мүмкүндүк берет.
