den formella definitionen av en koncentrationsgradient är partikelprocessen, som ibland kallas lösningar, som rör sig genom en lösning eller gas från ett område med ett högre antal partiklar till ett område med ett lägre antal partiklar. Områdena är typiskt åtskilda av ett membran. Detta membran kan vara permeabelt, halvpermeabelt eller icke-permeabelt., Permeabel definieras som ett membran som kan korsas av partiklar, joner eller vatten. Halvgenomsläppligt innebär att vissa partiklar, joner eller vatten kan korsa membranet. Slutligen innebär ett icke-permeabelt membran att inga partiklar, joner eller vatten kan korsa membranet.
ett exempel som kan hjälpa dig att förstå de olika typerna av membran skulle vara olika typer av staket. Ett trästaket skulle tillåta många saker att passera genom – detta skulle vara ett exempel på ett permeabelt membran., Ett kedjelänk staket skulle tillåta några små föremål att passera genom det – det skulle vara som ett halvgenomsläppligt membran. Ett fast plaststaket skulle inte tillåta att föremål passerar genom det alls – det skulle representera ett icke-permeabelt membran.
funktionen av koncentrationsgradienter
koncentrationsgradienter är en naturlig följd av fysikens lagar., Men levande saker har hittat många sätt att använda sina egenskaper för att uppnå viktiga livsfunktioner. Organismer som behöver flytta ett ämne in i eller ut ur sina celler, till exempel, kan använda rörelsen av ett ämne ner dess koncentrationsgradient för att transportera ett annat ämne i tandem.
organismer kan också använda koncentrationsgradienter för att åstadkomma plötsliga förändringar eller rörelser genom att släppa höga koncentrationer av lös för att flytta till lågkoncentrationsområden. Neuroner är ett exempel på celler som använder höga koncentrationer av lösningar för att åstadkomma snabba förändringar.,
vardagliga exempel på koncentrationsgradient
koncentrationen av doftmolekyler är högst på områden av huden som har haft parfym eller aftershave direkt applicerad. Andra kan lukta doften eftersom vissa av dessa molekyler alltid reser bort från den parfymerade personen, källan, ut i luften—rör sig ner koncentrationsgradienten, från en hög koncentration till en lägre koncentration. Så småningom är doftmolekylerna så spridda att de inte längre kan detekteras.,
Tänk på den obehagliga doften av skunk stink, när en skunk har sprutats eller slagits av ett fordon. När en person kommer närmare källan till skunk stink, blir doften starkare, eftersom ”stinkmolekylerna” är mer koncentrerade närmare källan.
molekyler färdas inte bara genom luften utan även genom andra medier., När en person sätter creamer i sitt kaffe, skulle krämmolekylerna så småningom studsa runt i koppen och flytta ner koncentrationsgradienten tills jämnt fördelad. Men de flesta kaffedrickare väntar inte på att detta ska hända. De introducerar ytterligare energi genom att röra kaffet och påskynda processen.
Koncentrationsgradientdefinitionsbiologi
I cellbiologi är diffusion en huvudform av transport för nödvändiga material såsom aminosyror inom celler., Diffusionen av lösningsmedel, såsom vatten, genom ett semipermeabelt membran, klassificeras som osmos.
Metabolism och andning är delvis beroende av diffusion utöver bulk-eller aktiva processer. Till exempel, i alveolerna i däggdjurslungor, på grund av skillnader i partiella tryck över det alveolära kapillärmembranet, diffunderar syre i blodet och koldioxid diffunderar ut. Lungorna innehåller en stor yta för att underlätta denna gasutbytesprocess.
Vad har en koncentrationsgradient att göra med en slumpmässig promenad?,
kom ihåg den partiska slumpvandringen? Tja, det finns alltid en anledning till bias. Bakterier kan fördomar sina promenader baserat på koncentrationsgradienten hos en viss kemikalie. Så även om varje steg är i en slumpmässig riktning är längden på steget längre om bakterien rör sig mot en högre koncentration än den är om bakterien rör sig mot en lägre koncentration.
Låt oss titta på den partiska slumpvandringsvideon igen, den här gången med koncentrationsgradienten i bakgrunden. Nu kan du se orsaken till bias i promenad!,
Hur kan bakterier berätta om de rör sig mot högre eller lägre koncentration?
när en bakterie letar efter en viss kemisk signal upptäcker den denna kemikalie när den rör sig längs sin väg. Om det rör sig upp koncentrationsgradienten, kommer det att börja upptäcka de kemiska molekylerna allt oftare. Om det rör sig ner koncentrationsgradienten börjar det upptäcka de kemiska molekylerna mindre och mindre ofta. Detta bestämmer slutligen riktningen och styrkan hos bias i sin slumpmässiga promenad.,
non-equilibrium System
eftersom kemisk diffusion är en nettotransportprocess är systemet där det äger rum inte ett jämviktssystem (dvs. det är inte i vila ännu). Många resultat i klassisk termodynamik appliceras inte lätt på icke-jämviktssystem. Det förekommer emellertid ibland så kallade kvasistadiga tillstånd, där diffusionsprocessen inte förändras i tid, där klassiska resultat kan tillämpas lokalt. Som namnet antyder är denna process inte en sann jämvikt eftersom systemet fortfarande utvecklas.,
icke-jämviktsvätskesystem kan framgångsrikt modelleras med Landau-Lifshitz fluktuerande hydrodynamik. I denna teoretiska ram beror diffusion på fluktuationer vars dimensioner sträcker sig från molekylskala till makroskopisk skala.
kemisk diffusion ökar entropin hos ett system, dvs diffusion är en spontan och irreversibel process., Partiklar kan spridas ut genom diffusion, men kommer inte spontant att ombeställa sig själva (frånvarande förändringar i systemet, förutsatt att inga nya kemiska bindningar skapas och frånvarande yttre krafter som verkar på partikeln).
Läs också: Antiderivative Calculator – En kort introduktion