گرادیان غلظت روی لایه سطحی گرادیان غلظت سدیم (Na) به عنوان نیروی محرکه برای حمل و نقل غشا

فهرست مطالب موضوع "اندوسیتوز. اگزوسیتوز. تنظیم عملکردهای سلولی.":
1. تأثیر پمپ Na/K (پمپ سدیم پتاسیم) بر پتانسیل غشا و حجم سلول. حجم سلول ثابت

3. اندوسیتوز. اگزوسیتوز
4. انتشار در انتقال مواد در داخل سلول. اهمیت انتشار در اندوسیتوز و اگزوسیتوز
5. انتقال فعال در غشاهای اندامک.
6. انتقال در وزیکول های سلولی.
7. حمل و نقل با تشکیل و تخریب اندامک ها. میکروفیلامنت ها
8. میکروتوبول ها. حرکات فعال اسکلت سلولی
9. انتقال آکسون. انتقال سریع آکسون انتقال آکسون آهسته
10. تنظیم عملکردهای سلولی. اثرات تنظیمی بر روی غشای سلولی. پتانسیل غشایی
11. مواد تنظیم کننده برون سلولی. واسطه های سیناپسی عوامل شیمیایی محلی (هیستامین، فاکتور رشد، هورمون ها، آنتی ژن ها).
12. ارتباط درون سلولی با مشارکت واسطه های دوم. کلسیم.
13. آدنوزین مونوفسفات حلقوی، cAMP. cAMP در تنظیم عملکرد سلول.
14. اینوزیتول فسفات "IF3". اینوزیتول تری فسفات. دی اسیل گلیسرول

معنی پمپ Na/K برای قفسبه تثبیت شیب های طبیعی K + و Na + در سراسر غشاء محدود نمی شود. انرژی ذخیره شده در گرادیان غشای Na+ اغلب برای تامین انتقال غشا برای سایر مواد استفاده می شود. به عنوان مثال، در شکل. 1.10 "همراهی" مولکول های Na + و قند را در سلول نشان می دهد. پروتئین حمل و نقل غشایییک مولکول قند را حتی در برابر گرادیان غلظت به داخل سلول منتقل می کند، در حالی که Na+ در امتداد گرادیان تمرکز و پتانسیل حرکت می کندتامین انرژی برای حمل و نقل قندها. چنین انتقال قندها کاملاً به وجود بستگی دارد سدیم با گرادیان بالامن؛ اگر غلظت سدیم درون سلولی به طور قابل توجهی افزایش یابد، انتقال قند متوقف می شود.

برنج. 1.8. نسبت بین سرعت انتقال مولکول ها و غلظت آنها (در نقطه ورود به کانال یا در نقطه اتصال پمپ) در هنگام انتشار از طریق کانال یا در حین انتقال پمپ. دومی در غلظت های بالا اشباع می شود (حداکثر سرعت، V max). مقدار روی آبسیسا مربوط به نیمی از حداکثر سرعت پمپ (Vmax/2) غلظت تعادل Kt است.

سیستم های سمپت متفاوتی برای قندهای مختلف وجود دارد. انتقال اسیدهای آمینهبه داخل سلول شبیه به انتقال قند است که در شکل 1 نشان داده شده است. 1.10; همچنین توسط گرادیان Na+ ارائه می شود. حداقل پنج سیستم سمپورت مختلف وجود دارد که هر کدام برای یک گروه از اسیدهای آمینه مرتبط تخصص دارند.

برنج. 1.10. پروتئین های تعبیه شده در دولایه لیپیدی غشاء واسطه واردات گلوکز و Na به داخل سلول و همچنین آنتی پورت Ca/Na هستند که در آن گرادیان Na در سراسر غشای سلولی نیروی محرکه است.

جدا از سیستم های سمپورتنیز وجود دارد ضد پورت". به عنوان مثال، یکی از آنها یک یون کلسیم را در یک چرخه در ازای سه یون سدیم ورودی به خارج از سلول منتقل می کند (شکل 1.10). انرژی برای انتقال Ca2+ به دلیل ورود سه یون سدیم در امتداد غلظت و گرادیان پتانسیل تشکیل می شود. این انرژی (در پتانسیل استراحت) برای حفظ گرادیان یون کلسیم بالا (از کمتر از 7-10 مول در لیتر در داخل سلول تا تقریباً 2 میلی مول در لیتر در خارج از سلول) کافی است.

مشخص کردن بزرگی و جهت بزرگترین تغییر تمرکزهر ماده ای در محیط به عنوان مثال، اگر دو ناحیه با غلظت های متفاوت از یک ماده را در نظر بگیریم که توسط یک غشای نیمه تراوا از هم جدا شده اند، گرادیان غلظت از ناحیه غلظت کمتر ماده به ناحیه ای با غلظت بالاتر هدایت می شود. خطای Lua: callParserFunction: تابع "#property" پیدا نشد. )]][[C:Wikipedia:مقالات بدون منبع (کشور: خطای Lua: callParserFunction: تابع "#property" پیدا نشد. )]] .

تعریف

گرادیان غلظت در طول مسیر هدایت می شود لمربوط به عادیبه سطح isoconcentration (غشاء نیمه تراوا). مقدار گرادیان غلظت textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی راه‌اندازی به ریاضی/README مراجعه کنید.): \nabla Cبرابر است با نسبت تغییر اولیه غلظت دی سیبه طول مسیر ابتدایی dl :

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی راه‌اندازی به ریاضی/README مراجعه کنید.: \nabla C = \frac(dC)(dl)

در یک مقدار ثابت گرادیان غلظت سیدر طول مسیر ل :

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی راه‌اندازی به ریاضی/README مراجعه کنید.: \nabla C = \frac(C_1 - C_2)(l)

اینجا C1و C2- مقدار اولیه و نهایی غلظت در طول مسیر ل(طبیعی به سطح isoconcentration).

برای مثال، گرادیان غلظت می تواند عامل انتقال مواد باشد انتشار. انتشار در برابر بردار گرادیان غلظت انجام می شود [[C:Wikipedia:مقالات بدون منبع (کشور: خطای Lua: callParserFunction: تابع "#property" پیدا نشد. )]][[C:Wikipedia:مقالات بدون منبع (کشور: خطای Lua: callParserFunction: تابع "#property" پیدا نشد. )]][[C:Wikipedia:مقالات بدون منبع (کشور: خطای Lua: callParserFunction: تابع "#property" پیدا نشد. )]] .

واحد اندازه گیری گرادیان غلظت در سیستم بین المللی واحدها (SI)مقدار -4 (mol / m 4 یا kg / m 4) و همچنین مشتقات کسری یا چندگانه آن است.

همچنین ببینید

نظری را در مورد مقاله "شیب غلظت" بنویسید

ادبیات

• آنتونوف V. F.، Chernysh A. M.، Pasechnik V. I.بیوفیزیک - M .: VLADOS, 2000, S. 35. ISBN 5-691-00338-0
• تریفونوف E.V.- سن پترزبورگ: 2011.

گزیده ای که گرادیان غلظت را مشخص می کند

- اینها جادوگران و ودون ها هستند، ایزیدورا. یک بار یکی از آنها پدرت بود... ما آنها را تربیت می کنیم.
دلم درد گرفت... می خواستم با صدای گرگ زوزه بکشم و به خودم و زندگی کوتاه از دست رفته ام بسوزانم!.. همه چیز را دور ریختم، با این ودون ها و جادوگران شاد با آنها بنشین تا با ذهن و قلبم بدانم. تمام عمق شگفت انگیز، دانش بزرگ که سخاوتمندانه توسط او باز شد! اشک های سوزان آماده بودند مثل رودخانه فوران کنند، اما تمام تلاشم را کردم تا به نوعی جلوی آنها را بگیرم. هیچ راهی برای انجام این کار وجود نداشت، زیرا اشک یکی دیگر از «تجملات ممنوعه» بود، که اگر خودم را یک جنگجوی واقعی تصور می کردم، حق نداشتم. رزمندگان گریه نکردند. آنها جنگیدند و پیروز شدند، و اگر بمیرند، مطمئناً نه با چشمان اشک آلود... ظاهراً من فقط خیلی خسته بودم. از تنهایی و درد... از ترس همیشگی خویشاوندان... از مبارزه بی پایانی که در آن کوچکترین امیدی به پیروز شدن نداشت. من واقعاً به هوای تازه نیاز داشتم و آن هوا برای من دخترم آنا بود. اما به دلایلی، او هیچ جا دیده نمی شد، اگرچه می دانستم که آنا اینجاست، با آنها، در این سرزمین شگفت انگیز و عجیب و غریب و "بسته".
سیور کنار من در لبه تنگه ایستاد و غم عمیقی در چشمان خاکستری اش نهفته بود. می خواستم از او بپرسم - آیا هرگز او را خواهم دید؟ اما قدرت کافی وجود نداشت. نمی خواستم خداحافظی کنم. نمی خواست ترک کند. زندگی اینجا خیلی عاقلانه و آرام بود و همه چیز خیلی ساده و خوب به نظر می رسید!.. اما آنجا، در دنیای بی رحم و ناقص من، آدم های خوبی در حال مرگ بودند و وقت بازگشت بود تا حداقل یک نفر را نجات دهم... واقعی است دنیای من بود، مهم نیست چقدر ترسناک بود. و پدرم که آنجا ماند، احتمالاً سخت رنج کشیده است، نتوانسته از چنگال کارافا بگریزد، که از قضا تصمیم گرفتم، هر چه به قیمت تمام شود، او را نابود کنم، حتی اگر برای این کار کوتاه و عزیزم را بدهم. من زندگی...
-میتونم آنا رو ببینم؟ - با امیدی که در روحم بود از سورا پرسیدم.
- ایسیدورا، مرا ببخش، آنا در حال "پاکسازی" از هیاهوهای دنیوی است... قبل از اینکه وارد همان سالنی شود که شما در آن حضور داشتید. الان نمیتونه بیاد پیشت...
اما چرا نیازی به «پاک کردن» چیزی نداشتم؟ شگفت زده شدم. - آنا هنوز بچه است، زیاد "خاک دنیوی" ندارد، نه؟

شیب(lat.gradiens, gradient walking) - یک مقدار برداری که جهت سریعترین تغییر را در هر تابع نشان می دهد. مفهوم G. به طور گسترده ای در فیزیک، فیزیکی استفاده می شود. شیمی، هواشناسی و سایر علوم برای تعیین نرخ تغییر هر کمیت در واحد طول در جهت حداکثر رشد آن. G. در زیست شناسی یک تغییر کمی مورفول، یا ویژگی های عملکردی (از جمله بیوشیمیایی) در امتداد یکی از محورهای بدن، بدن یا سلول در هر مرحله از رشد آنها است. G.، منعکس کننده تغییر هر فیزیول، یک شاخص (به عنوان مثال، شدت متابولیسم)، نام فیزیول، یک گرادیان (نگاه کنید به گرادیان فیزیولوژیکی). هنگام در نظر گرفتن بیول های مختلف، فرآیندها با G. میدان الکتریکی، غلظت G.، G. اسمزی، G. هیدرواستاتیک و دمای G. بیشتر ملاقات می کنند.

گرادیان میدان الکتریکی در بیول، اجسام در نتیجه حرکت یون ها در داخل سلول ها و بافت ها یا به دلیل اعمال منبع خارجی میدان الکتریکی، به عنوان مثال، در حین گالوانیزه شدن (به گالوانیزه کردن، الکتروفورز مراجعه کنید) ایجاد می شود. به خصوص مقادیر بزرگ G. یک میدان الکتریکی روی بیول، غشاها قرار می گیرد. بنابراین، با ضخامت غشاء تقریبا. 10 نانومتر و وقتی پتانسیل 10 تغییر کند، گرادیان میدان الکتریکی روی آن 104 V/cm خواهد بود. چنین تغییر قابل توجهی در میدان الکتریکی داخلی غشا می تواند منجر به تغییر در قطبش آن و درجه نظم در ساختار آن شود. مقدار آستانه ای از پتانسیل G. وجود دارد که در آن سلول ها پتانسیل عمل تولید می کنند (به پتانسیل های بیوالکتریک، تحریک مراجعه کنید).

گرادیان غلظت در بافت‌های زنده زمانی اتفاق می‌افتد که تفاوت معنی‌داری در غلظت یون‌ها در محیط داخلی و خارجی وجود داشته باشد، به عنوان مثال، غلظت داخلی یون‌های پتاسیم و غلظت کم یون‌های سدیم و کلر. بنابراین، درون فیبر عضله قلب موش صحرایی حاوی 140 میکرومول یون پتاسیم و 13 میکرومول یون سدیم در هر 1 گرم آب درون سلولی است. محیط خارجی شامل 2.7 میکرومول یون پتاسیم و 150 میکرومول یون سدیم است. غلظت G. یون های پتاسیم را می توان با وجود به اصطلاح توضیح داد. تعادل دونان (به تعادل غشایی مراجعه کنید) در دو طرف بیول، غشاء. در این حالت، آنیون‌های غیر انتشاری (به عنوان مثال، آنیون‌های درشت مولکول‌های پروتئین) باعث توزیع نابرابر غلظت آنیون‌ها (مثلاً C-) و کاتیون‌ها (مثلا K +) در دو طرف غشا می‌شوند. وجود غلظت G. یون های سدیم را نمی توان با تعادل دونان توضیح داد و انتقال یون های سدیم در برابر غلظت G. با وجود حمل و نقل فعال یون ها توضیح داده می شود (نگاه کنید به). غلظت G. یون ها نیز می تواند در نتیجه فرآیندهای متابولیکی رخ دهد. در نتیجه تمام فرآیندهای توزیع مجدد یون ها در طرف های مختلف زیستی، غشاها منجر به ظهور پتانسیل های استراحت می شود (نگاه کنید به پتانسیل های بیوالکتریک).

ورود و خروج مواد مختلف از سلول ها به دلیل وجود G. در غلظت آنها اتفاق می افتد. سرعت انتشار مواد با نسبت تعیین می شود: dn/dt =Dq درجه C، که در آن n تعداد مولکول هایی است که در سطح q منتشر می شوند، D ضریب است. انتشار، درجه C - گرادیان غلظت. ضریب انتشار با ویسکوزیته محیط و اندازه مولکول های ماده تعیین می شود. تفاوت در سرعت انتشار کاتیون ها و آنیون ها (تحرک آنها) منجر به ظهور پتانسیل انتشار φ می شود که در مرز دو محلول تماسی رخ می دهد و با معادله نرنست توصیف می شود:

که در آن U تحرک کاتیون، V تحرک آنیون، C1 و C2 غلظت الکترولیت در دو محلول مجاور هستند. R - ثابت گاز، T - t درجه مطلق، n - بار یون، F - عدد فارادی. پتانسیل انتشار زمانی که تحرک کاتیون و آنیون برابر یا نزدیک است، به عنوان مثال، در مورد محلول KCl حداقل است. بنابراین از این الکترولیت در زیست شناسی و پزشکی به عنوان رسانای مایع در گالوانیزه کردن، الکتروفورز و ... استفاده می شود.

گرادیان اسمزی تفاوت فشار اسمزی را مشخص می کند (نگاه کنید به) در سیستم حلال-محلول جدا شده توسط یک غشای نیمه تراوا، یعنی نفوذپذیر به مولکول های حلال، اما غیر قابل نفوذ به املاح. فشار اسمزی در این مورد به عنوان بزرگی نیرویی است که باید به محلول وارد شود تا حرکت حلال به سمت محلول متوقف شود. هنگامی که فشار اسمزی در محیط خارجی سلول تغییر می کند (مثلاً وقتی افزایش می یابد)، آب وارد سلول می شود. سرعت ورودی آب در این حالت متناسب با G. اسمزی (بین محیط داخلی و خارجی سلول) خواهد بود. بنابراین، برای گلبول های قرمز، نرخ نفوذ آب 2.5 میکرومتر 3 / میلی متر 2 -min-atm است. مقدار فشار اسمزی خون حیوانات بالاتر تقریباً می باشد. 40 میلی متر w.c. هنر و بخش کوچکی از کل فشار خون را تشکیل می دهد. اگر متابولیسم پروتئین یا نمک مختل شود، G. فشار اسمزی نیز تغییر می کند، مثلاً با افزایش آن، آب وارد بافت می شود و باعث ادم می شود (نگاه کنید به).

گرادیان هیدرواستاتیکی تفاوت فشار بین محیط خارجی و داخلی سلول، کل ارگانیسم یا بخش‌های جداگانه آن را مشخص می‌کند. بنابراین، کار قلب منجر به ظهور یک گرادیان هیدرواستاتیک می شود. در قسمت شریانی سیستم گردش خون، فشار هیدرواستاتیک مثبت ایجاد می شود، در وریدی - منفی (به فشار خون مراجعه کنید). فشار هیدرواستاتیک می تواند فشار اسمزی را که در مویرگ های سیستم گردش خون ایجاد می شود، جبران کند. با رشد هیدرواستاتیک G. (به عنوان مثال، با فشار خون بالا)، آزاد شدن آب از جریان خون به بافت ها افزایش می یابد که می تواند منجر به ادم شود.

گرادیان دما ناشی از اختلاف دمای داخل و خارج سلول تقریباً بر تمام فرآیندهای زندگی تأثیر می گذارد. بنابراین، سرعت انتشار الکترولیت ها با افزایش دما به میزان 10 درجه، 30-40٪ افزایش می یابد. رسانایی الکتریکی سلول ها تقریباً به همان میزان افزایش می یابد. انتقال حرارت متناسب با دمای دو طرف سطح است. در حالی که Q = -λgrad T، که در آن Q مقدار گرمای منتقل شده از طریق سطح رسانای گرما است، λ ضریب است. هدایت حرارتی، T دمای مطلق است. منبع اصلی گرما در بدن انسان و حیوان فرآیندهای گرمازایی است که در حین کار عضلات و اندام های داخلی رخ می دهد. اتلاف گرما (به عنوان مثال از سطح بدن انسان) می تواند توسط همرفت، تشعشع و تبخیر نیز رخ دهد. همه این فرآیندها با افزایش دما تسریع می‌شوند.

کتابشناسی - فهرست کتب:بایر دبلیو. بیوفیزیک، ترجمه. از آلمانی.، م.، 1962; بیوفیزیک، ویرایش. B. N. Tarusova و O. R. Colle. مسکو، 1968. Pasynsky A. G. شیمی بیوفیزیک، M.، 1968.

یو. ام. پتروسویچ.

گرادیان غلظتیا گرادیان غلظت یک کمیت فیزیکی برداری است که اندازه و جهت بیشترین تغییر در غلظت هر ماده در محیط را مشخص می کند. به عنوان مثال، اگر دو ناحیه با غلظت های متفاوت از یک ماده را در نظر بگیریم که توسط یک غشای نیمه تراوا از هم جدا شده اند، گرادیان غلظت از ناحیه غلظت کمتر ماده به ناحیه ای با غلظت بالاتر هدایت می شود.

تعریف

گرادیان غلظت در طول مسیر هدایت می شود لمربوط به سطح نرمال به هم غلظت (غشاء نیمه تراوا). مقدار گرادیان غلظت $\backslash nabla\; سی$برابر است با نسبت تغییر اولیه غلظت دی سیبه طول مسیر ابتدایی dl :

$\backslash nabla\; C\; =\; \backslash frac(dC)(dl)$

در یک مقدار ثابت گرادیان غلظت سیدر طول مسیر ل :

$\backslash nabla\; C\; =\; \backslash frac(C\_1\; -\; C\_2)(l)$

اینجا C1و C2- مقدار اولیه و نهایی غلظت در طول مسیر ل(طبیعی به سطح isoconcentration).

واحد اندازه گیری گرادیان غلظت در سیستم بین المللی واحدها (SI) مقدار -4 (mol / m 4 یا kg / m 4) و همچنین مشتقات کسری یا چندگانه آن است.

همچنین ببینید

نظری را در مورد مقاله "شیب غلظت" بنویسید

ادبیات

• آنتونوف V. F.، Chernysh A. M.، Pasechnik V. I.بیوفیزیک - M .: VLADOS, 2000, S. 35. ISBN 5-691-00338-0
• تریفونوف E.V.- سن پترزبورگ: 2011.

گزیده ای که گرادیان غلظت را مشخص می کند

من او را در جریان آن قرار دادم. لطفاً به لپیچ الهام کنید که برای اولین بار به جایی که برای اولین بار فرود می آید دقت کند تا دچار اشتباه نشود و به دست دشمن نیفتد. لازم است حرکات خود را با حرکات فرمانده کل قوا در نظر بگیرد.]
پس از بازگشت از Vorontsovo به خانه و رانندگی در امتداد میدان Bolotnaya، پیر جمعیتی را در محل اعدام دید، متوقف شد و از دروشکی پیاده شد. این اعدام یک سرآشپز فرانسوی بود که متهم به جاسوسی بود. اعدام تازه تمام شده بود و جلاد داشت گره مرد چاق به طرز تاسف باری را با سبیل های قرمز، جوراب های آبی و یک ژاکت سبز از مادیان باز می کرد. جنایتکار دیگری لاغر و رنگ پریده همانجا ایستاده بود. هر دو، از روی چهره شان، فرانسوی بودند. پیر با نگاهی ترسناک و دردناک، شبیه به یک فرانسوی لاغر اندام، راهش را از میان جمعیت رد کرد.
- این چیه؟ سازمان بهداشت جهانی؟ برای چی؟ او درخواست کرد. اما توجه جمعیت - مقامات، بورژواها، بازرگانان، دهقانان، زنان کت و کت خزدار - چنان مشتاقانه بر آنچه در محل اعدام اتفاق می افتاد متمرکز بود که هیچ کس به او پاسخ نداد. مرد چاق بلند شد، اخم کرد، شانه‌هایش را بالا انداخت و آشکارا که می‌خواست استحکامش را نشان دهد، بدون اینکه به اطرافش نگاه کند شروع به پوشیدن دوتایی کرد. اما ناگهان لب‌هایش لرزید و با عصبانیت از خود گریه کرد، همانطور که افراد صمیمانه بالغ گریه می‌کردند. جمعیت همانطور که به نظر پیر می رسید با صدای بلند صحبت می کردند تا احساس ترحم را در خود خفه کنند.
- آشپز یک نفر شاهزاده است ...
منشی چروکیده که کنار پیر ایستاده بود، در حالی که فرانسوی شروع به گریه کرد، گفت: "چی، مسیو، معلوم است که سس روسی برای فرانسوی ترش بود... او دهانش را روی لبه گذاشت." کارمند به اطراف او نگاه کرد و ظاهراً انتظار داشت که شوخی او ارزیابی شود. برخی خندیدند، برخی با ترس به جلاد نگاه کردند که داشت یکی دیگر را در می آورد.
پی یر از بینی خود بو کشید، اخم کرد و به سرعت چرخید و به سمت دروشکی برگشت، بدون اینکه در حالی که راه می رفت و نشسته بود چیزی را با خود غر بزند. با پیشروی سفر، چندین بار به خود لرزید و چنان فریاد زد که کالسکه از او پرسید:
- چی سفارش میدی؟
- کجا میری؟ - پیر بر سر مربی که به سمت لوبیانکا می رفت فریاد زد.
کاوشگر پاسخ داد: "به فرمانده کل دستور دادند."