Konsentrasiya nədir? Geniş mənada bu, bir maddənin həcmi ilə orada həll olunan hissəciklərin sayının nisbətidir. Bu tərif fizika və riyaziyyatdan tutmuş fəlsəfəyə qədər müxtəlif elm sahələrində rast gəlinir. Bu halda söhbət “konsentrasiya” anlayışının biologiya və kimyada istifadəsindən gedir.
Qradient
Latın dilindən tərcümədə bu söz "böyümək" və ya "gəzmək" deməkdir, yəni hər hansı bir dəyərin artdığı istiqaməti göstərən bir növ "göstərici barmaq"dır. Nümunə olaraq, məsələn, Yerin müxtəlif nöqtələrində dəniz səviyyəsindən yüksəklikdən istifadə edə bilərsiniz. Xəritədə hər bir fərdi nöqtədə onun (hündürlük) qradiyenti ən dik yoxuşa çatana qədər artan dəyər vektorunu göstərəcək.
Riyaziyyatda bu termin yalnız XIX əsrin sonunda ortaya çıxdı. Maksvell tərəfindən təqdim edilmiş və bu kəmiyyət üçün öz təyinatlarını təklif etmişdir. Fiziklər bu anlayışdan elektrik və ya qravitasiya sahəsinin intensivliyini, potensial enerjinin dəyişməsini təsvir etmək üçün istifadə edirlər.
Təkcə fizika deyil, digər elmlər də "qradiyent" terminindən istifadə edir. Bu konsepsiya həm keyfiyyət, həm də əks etdirə bilərkonsentrasiya və ya temperatur kimi maddənin kəmiyyət xarakteristikası.
Konsentrasiya qradiyenti
Qradiyent nədir, indi məlumdur, lakin konsentrasiya nədir? Bu, məhlulun tərkibində olan maddənin nisbətini göstərən nisbi dəyərdir. Kütlənin faizi, qazda (məhlulda) mol və ya atomların sayı, bütövün bir hissəsi kimi hesablana bilər. Belə geniş seçim demək olar ki, istənilən nisbəti ifadə etməyə imkan verir. Həm də təkcə fizika və ya biologiyada deyil, həm də metafizika elmlərində.
Və ümumiyyətlə, konsentrasiya qradiyenti vektor kəmiyyətdir və eyni zamanda ətraf mühitdə maddənin miqdarını və dəyişmə istiqamətini xarakterizə edir.
Tərif
Siz konsentrasiya qradiyenti hesablaya bilərsiniz? Onun düsturu maddənin konsentrasiyasındakı elementar dəyişikliklə iki məhlul arasında tarazlığa nail olmaq üçün maddənin qət etməli olduğu uzun yol arasındakı xüsusi bir ifadədir. Riyazi olaraq bu, С=dC/dl düsturu ilə ifadə edilir.
İki maddə arasında konsentrasiya gradientinin olması onların qarışmasına səbəb olur. Əgər hissəciklər daha yüksək konsentrasiyaya malik olan ərazidən aşağıya doğru hərəkət edərsə, buna diffuziya, onların arasında yarımkeçirici maneə varsa, osmos adlanır.
Aktiv nəqliyyat
Aktiv və passiv daşınma canlıların hüceyrələrinin membranları və ya təbəqələri vasitəsilə maddələrin hərəkətini əks etdirir: protozoa, bitki,heyvanlar və insanlar. Bu proses istilik enerjisinin istifadəsi ilə baş verir, çünki maddələrin keçidi konsentrasiya gradientinə qarşı həyata keçirilir: kiçikdən böyüyə. Çox vaxt belə qarşılıqlı əlaqəni həyata keçirmək üçün adenozin trifosfat və ya ATP istifadə olunur - 38 Joulda universal enerji mənbəyi olan bir molekul.
Hüceyrə membranlarında yerləşən ATP-nin müxtəlif formaları var. Onların tərkibində olan enerji, maddələrin molekulları sözdə nasoslar vasitəsilə köçürüldükdə sərbəst buraxılır. Bunlar hüceyrə divarında elektrolit ionlarını seçici şəkildə udan və pompalayan məsamələrdir. Bundan əlavə, simport kimi bir nəqliyyat modeli var. Bu zaman eyni vaxtda iki maddə daşınır: biri hüceyrəni tərk edir, digəri isə ona daxil olur. Bu enerjiyə qənaət edir.
Vezikulyar nəqliyyat
Aktiv və passiv daşınma maddələrin qabarcıqlar və ya veziküllər şəklində daşınmasını nəzərdə tutur, buna görə də proses müvafiq olaraq vezikulyar daşıma adlanır. Bunun iki növü var:
- Endositoz. Bu zaman hüceyrə membranından bərk və ya maye maddələrin udulması prosesində baloncuklar əmələ gəlir. Veziküllər hamar və ya haşiyələnmiş ola bilər. Yumurtalar, ağ qan hüceyrələri və böyrəklərin epiteli belə qidalanma üsuluna malikdir.
- Ekzositoz. Adından da göründüyü kimi, bu proses əvvəlkinin əksinədir. Hüceyrənin içərisində maddələri veziküllərə “bağlayan” orqanoidlər (məsələn, Qolji aparatı) var və onlar sonradan xaric olurlar.membran.
Passiv nəqliyyat: diffuziya
Konsentrasiya qradiyenti boyunca hərəkət (yüksəkdən aşağıya) enerjidən istifadə etmədən baş verir. Passiv nəqliyyatın iki növü var: osmoz və diffuziya. Sonuncu sadə və yüngüldür.
Osmos arasındakı əsas fərq molekulların hərəkət prosesinin yarımkeçirici membran vasitəsilə baş verməsidir. Və konsentrasiya qradiyenti boyunca diffuziya iki qat lipid molekulları olan bir membrana sahib olan hüceyrələrdə baş verir. Nəqliyyat istiqaməti yalnız membranın hər iki tərəfindəki maddənin miqdarından asılıdır. Bu yolla, hidrofobik maddələr, qütb molekulları, sidik cövhəri hüceyrələrə nüfuz edir, zülallar, şəkərlər, ionlar və DNT isə nüfuz edə bilməz.
Diffuziya zamanı molekullar bütün mövcud həcmi doldurmağa, həmçinin membranın hər iki tərəfindəki konsentrasiyanı bərabərləşdirməyə meyllidirlər. Belə olur ki, membran keçirməz və ya maddə üçün zəif keçir. Bu zaman osmotik qüvvələr ona təsir edir ki, bu da ya maneəni sıxlaşdıra, ya da onu uzatmaqla nasos kanallarının ölçüsünü artıra bilər.
Asanlaşdırılmış diffuziya
Konsentrasiya qradiyenti maddənin daşınması üçün kifayət qədər əsas olmadıqda, xüsusi zülallar köməyə gəlir. Onlar ATP molekulları ilə eyni şəkildə hüceyrə membranında yerləşirlər. Onların sayəsində həm aktiv, həm də passiv daşıma həyata keçirilə bilər.
Bu yolla böyük molekullar (zülallar, DNT) membrandan keçir,amin turşuları və şəkərləri, ionları ehtiva edən qütb maddələri. Zülalların iştirakı sayəsində daşıma sürəti adi diffuziya ilə müqayisədə bir neçə dəfə artır. Lakin bu sürətlənmə bəzi səbəblərdən asılıdır:
- hüceyrə daxilində və xaricində maddənin qradiyenti;
- daşıyıcı molekulların sayı;
- maddə-daşıyıcı bağlama dərəcələri;
- hüceyrə membranının daxili səthinin dəyişmə sürəti.
Buna baxmayaraq, daşıyıcı zülalların işi sayəsində nəqliyyat həyata keçirilir və bu halda ATP enerjisi istifadə olunmur.
Asanlaşdırılmış diffuziyanı xarakterizə edən əsas xüsusiyyətlər bunlardır:
- Maddələrin sürətli ötürülməsi.
- Nəqliyyat seçiciliyi.
- Doyma (bütün zülallar məşğul olduqda).
- Maddələr arasında rəqabət (zülal yaxınlığına görə).
- Xüsusi kimyəvi agentlərə - inhibitorlara qarşı həssaslıq.
Osmos
Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, osmos maddələrin konsentrasiya qradiyenti boyunca yarımkeçirici membran boyunca hərəkətidir. Osmos prosesi ən tam şəkildə Leshatelier-Brown prinsipi ilə təsvir edilmişdir. Deyir ki, tarazlıqda olan sistemə xaricdən təsir edilərsə, o, əvvəlki vəziyyətinə qayıtmağa meyllidir. Osmos fenomeninə ilk dəfə 18-ci əsrin ortalarında rast gəlinsə də, sonralar ona çox əhəmiyyət verilməmişdir. Bu fenomenlə bağlı araşdırmalar yalnız yüz il sonra başladı.
Osmos fenomenində ən mühüm element ondan yalnız müəyyən molekulların keçməsinə imkan verən yarıkeçirici membrandır.diametri və ya xüsusiyyətləri. Məsələn, müxtəlif konsentrasiyalı iki məhlulda yalnız həlledici maneədən keçəcəkdir. Bu, membranın hər iki tərəfindəki konsentrasiya eyni olana qədər davam edəcək.
Osmoz hüceyrələrin həyatında mühüm rol oynayır. Bu fenomen yalnız həyatı saxlamaq üçün zəruri olan maddələrin onlara nüfuz etməsinə imkan verir. Qırmızı qan hüceyrəsi yalnız suyun, oksigenin və qidaların keçməsini təmin edən bir membrana malikdir, lakin qırmızı qan hüceyrəsinin içərisində əmələ gələn zülallar çıxa bilmir.
Osmos fenomeni gündəlik həyatda da praktik tətbiq tapmışdır. Yeməkləri duzlamaq prosesində olan insanlar hətta şübhə etmədən molekulların konsentrasiya gradienti boyunca hərəkəti prinsipindən istifadə edirdilər. Doymuş şoran məhlulu məhsullardakı bütün suyu "çıxarıb" və bununla da onların daha uzun müddət saxlanmasına imkan verir.
