Çfarë është përqendrimi? Në një kuptim të gjerë, ky është raporti i vëllimit të një substance dhe numri i grimcave të tretura në të. Ky përkufizim gjendet në një shumëllojshmëri të gjerë të degëve të shkencës, nga fizika dhe matematika në filozofi. Në këtë rast, bëhet fjalë për përdorimin e konceptit të "përqendrimit" në biologji dhe kimi.
Gradient
Përkthyer nga latinishtja, kjo fjalë do të thotë "rritje" ose "ecje", domethënë është një lloj "gishti i treguar", i cili tregon drejtimin në të cilin rritet çdo vlerë. Si shembull, mund të përdorni, të themi, lartësinë mbi nivelin e detit në pika të ndryshme të Tokës. Gradienti i tij (lartësia) në çdo pikë individuale në hartë do të tregojë një vektor me vlerë në rritje deri në arritjen e ngjitjes më të pjerrët.
Në matematikë, ky term u shfaq vetëm në fund të shekullit të nëntëmbëdhjetë. Ai u prezantua nga Maxwell dhe propozoi emërtimet e tij për këtë sasi. Fizikanët e përdorin këtë koncept për të përshkruar intensitetin e një fushe elektrike ose gravitacionale, një ndryshim në energjinë potenciale.
Jo vetëm fizika, por edhe shkencat e tjera përdorin termin "gradient". Ky koncept mund të reflektojë si cilësor ashtu edhenjë karakteristikë sasiore e një substance, si përqendrimi ose temperatura.
gradient përqendrimi
Çfarë është gradienti dihet tani, por cili është përqendrimi? Kjo është një vlerë relative që tregon përqindjen e substancës që përmbahet në tretësirë. Mund të llogaritet si përqindje e masës, numri i moleve ose atomeve në një gaz (tretësirë), një pjesë e së tërës. Një zgjedhje kaq e gjerë bën të mundur shprehjen e pothuajse çdo raporti. Dhe jo vetëm në fizikë apo biologji, por edhe në shkencat metafizike.
Dhe në përgjithësi, gradienti i përqendrimit është një sasi vektoriale, e cila karakterizon njëkohësisht sasinë dhe drejtimin e ndryshimit të një substance në mjedis.
Përkufizim
A mund të llogarisni gradientin e përqendrimit? Formula e saj është një ndryshim i veçantë midis një ndryshimi elementar në përqendrimin e një substance dhe një rruge të gjatë që një substancë do të duhet të kapërcejë për të arritur ekuilibrin midis dy zgjidhjeve. Matematikisht, kjo shprehet me formulën С=dC/dl.
Prania e një gradienti përqendrimi midis dy substancave shkakton përzierjen e tyre. Nëse grimcat lëvizin nga një zonë me përqendrim më të lartë në një më të ulët, atëherë kjo quhet difuzion, dhe nëse ka një pengesë gjysmë të depërtueshme midis tyre, quhet osmozë.
Transporti aktiv
Transporti aktiv dhe pasiv pasqyron lëvizjen e substancave nëpër membranat ose shtresat e qelizave të qenieve të gjalla: protozoar, bimë,kafshëve dhe njerëzve. Ky proces zhvillohet me përdorimin e energjisë termike, pasi kalimi i substancave kryhet kundër një gradient përqendrimi: nga më i vogël në më i madh. Më shpesh, adenozinatrifosfati ose ATP përdoret për të kryer një ndërveprim të tillë - një molekulë që është një burim universal energjie në 38 xhaul.
Ka forma të ndryshme të ATP që ndodhen në membranat qelizore. Energjia që përmbahet në to lirohet kur molekulat e substancave transferohen përmes të ashtuquajturave pompa. Këto janë pore në murin qelizor që thithin dhe pompojnë në mënyrë selektive jonet e elektrolitit. Për më tepër, ekziston një model i tillë transporti si një simport. Në këtë rast, dy substanca transportohen njëkohësisht: njëra del nga qeliza dhe tjetra hyn në të. Kjo kursen energji.
Transporti vezikular
Transporti aktiv dhe pasiv përfshin transportin e substancave në formën e flluskave ose fshikëzave, prandaj procesi quhet, përkatësisht, transport vezikular. Ka dy lloje të tij:
- Endocitozë. Në këtë rast, flluska formohen nga membrana qelizore në procesin e përthithjes së substancave të ngurta ose të lëngshme prej saj. Vezikulat mund të jenë të lëmuara ose të kufizuara. Vezët, qelizat e bardha të gjakut dhe epiteli i veshkave kanë këtë mënyrë të ushqyerit.
- Egzocitozë. Siç nënkupton edhe emri, ky proces është i kundërt me atë të mëparshëm. Ka organele brenda qelizës (për shembull, aparati Golgi), të cilat "paketojnë" substancat në fshikëza, dhe ato më pas dalin përmesmembrana.
Transporti pasiv: difuzioni
Lëvizja përgjatë gradientit të përqendrimit (nga e larta në të ulët) ndodh pa përdorimin e energjisë. Ekzistojnë dy lloje të transportit pasiv: osmoza dhe difuzioni. Kjo e fundit është e thjeshtë dhe e lehtë.
Dallimi kryesor midis osmozës është se procesi i lëvizjes së molekulave ndodh përmes një membrane gjysmë të përshkueshme. Dhe difuzioni përgjatë gradientit të përqendrimit ndodh në qelizat që kanë një membranë me dy shtresa të molekulave lipide. Drejtimi i transportit varet vetëm nga sasia e substancës në të dy anët e membranës. Në këtë mënyrë, substancat hidrofobike, molekulat polare, ureja depërtojnë në qeliza dhe proteinat, sheqernat, jonet dhe ADN-ja nuk mund të depërtojnë.
Gjatë difuzionit, molekulat priren të mbushin të gjithë vëllimin e disponueshëm, si dhe të barazojnë përqendrimin në të dy anët e membranës. Ndodh që membrana të jetë e papërshkueshme ose e dobët nga substanca. Në këtë rast, mbi të veprojnë forcat osmotike, të cilat ose mund ta bëjnë pengesën më të dendur ose ta shtrijnë atë, duke rritur madhësinë e kanaleve të pompimit.
Difuzion i lehtësuar
Kur një gradient përqendrimi nuk është një bazë e mjaftueshme për transportin e një substance, proteinat specifike vijnë në shpëtim. Ato janë të vendosura në membranën qelizore në të njëjtën mënyrë si molekulat ATP. Falë tyre, transporti aktiv dhe pasiv mund të kryhet.
Në këtë mënyrë, molekula të mëdha (proteina, ADN) kalojnë nëpër membranë,substanca polare, të cilat përfshijnë aminoacide dhe sheqerna, jone. Për shkak të pjesëmarrjes së proteinave, shkalla e transportit rritet disa herë në krahasim me difuzionin konvencional. Por ky përshpejtim varet nga disa arsye:
- gradienti i materies brenda dhe jashtë qelizës;
- numri i molekulave bartëse;
- normat e lidhjes së transportuesit të substancave;
- shkalla e ndryshimit në sipërfaqen e brendshme të membranës qelizore.
Pavarësisht kësaj, transporti kryhet falë punës së proteinave bartëse dhe energjia ATP nuk përdoret në këtë rast.
Karakteristikat kryesore që karakterizojnë difuzionin e lehtësuar janë:
- Transferim i shpejtë i substancave.
- Selektiviteti i transportit.
- Ngopja (kur të gjitha proteinat janë të zëna).
- Konkurrencë ndërmjet substancave (për shkak të afinitetit të proteinave).
- Ndjeshmëri ndaj agjentëve kimikë specifikë - frenuesve.
Osmozë
Siç u përmend më lart, osmoza është lëvizja e substancave përgjatë një gradient përqendrimi nëpër një membranë gjysmë të përshkueshme. Procesi i osmozës përshkruhet më plotësisht nga parimi Leshatelier-Brown. Ai thotë se nëse një sistem në ekuilibër ndikohet nga jashtë, atëherë ai do të priret të kthehet në gjendjen e tij të mëparshme. Herën e parë që dukuria e osmozës u ndesh në mesin e shekullit të 18-të, por atëherë nuk iu kushtua shumë rëndësi. Hulumtimi mbi fenomenin filloi vetëm njëqind vjet më vonë.
Elementi më i rëndësishëm në fenomenin e osmozës është një membranë gjysmë e përshkueshme që lejon vetëm disa molekula të kalojnë nëpër të.diametri ose vetitë. Për shembull, në dy tretësira me përqendrime të ndryshme, vetëm tretësi do të kalojë përmes barrierës. Kjo do të vazhdojë derisa përqendrimi në të dy anët e membranës të jetë i njëjtë.
Osmoza luan një rol të rëndësishëm në jetën e qelizave. Ky fenomen lejon që vetëm ato substanca që janë të nevojshme për të ruajtur jetën të depërtojnë në to. Qeliza e kuqe e gjakut ka një membranë që lejon vetëm ujin, oksigjenin dhe lëndët ushqyese të kalojnë, por proteinat që formohen brenda qelizave të kuqe të gjakut nuk mund të dalin jashtë.
Fenomeni i osmozës ka gjetur zbatim praktik edhe në jetën e përditshme. Pa dyshuar as për këtë, njerëzit në procesin e kriposjes së ushqimit përdorën pikërisht parimin e lëvizjes së molekulave përgjatë një gradient përqendrimi. Tretësira e kripur e ngopur "tërhoqi" të gjithë ujin nga produktet, duke i lejuar ato të ruhen më gjatë.
