Die formale Definition eines Konzentrationsgradienten ist der Prozess von Partikeln, die manchmal als gelöste Stoffe bezeichnet werden und sich durch eine Lösung oder ein Gas von einem Bereich mit einer höheren Anzahl von Partikeln zu einem Bereich mit einer niedrigeren Anzahl von Partikeln bewegen. Die Bereiche sind typischerweise durch eine Membran getrennt. Diese Membran kann durchlässig, halbdurchlässig oder nicht durchlässig sein., Durchlässig ist definiert als eine Membran, die von Partikeln, Ionen oder Wasser durchquert werden kann. Halbdurchlässig bedeutet, dass einige Partikel, Ionen oder Wasser die Membran durchqueren können. Schließlich bedeutet eine nicht durchlässige Membran, dass keine Partikel, Ionen oder Wasser die Membran überqueren können.
Ein Beispiel, das Ihnen helfen könnte, die verschiedenen Arten von Membranen zu verstehen, wären verschiedene Arten von Zäunen. Ein Holzzaun würde viele Dinge passieren lassen – dies wäre ein Beispiel für eine durchlässige Membran., Ein Kettengliedzaun würde es einigen kleinen Gegenständen ermöglichen, durch ihn hindurchzugehen – dies wäre wie eine halbdurchlässige Membran. Ein fester Kunststoffzaun würde es überhaupt nicht zulassen, dass Gegenstände durch ihn hindurchgehen – dies würde eine nicht durchlässige Membran darstellen.
Die funktion der Konzentration Gradienten
Konzentration gradienten sind eine natürliche folge der gesetze der physik., Lebewesen haben jedoch viele Möglichkeiten gefunden, ihre Eigenschaften zu nutzen, um wichtige Lebensfunktionen zu erfüllen. Organismen, die beispielsweise eine Substanz in oder aus ihren Zellen bewegen müssen, können die Bewegung einer Substanz in ihrem Konzentrationsgradienten nutzen, um eine andere Substanz zusammen zu transportieren.
Organismen können auch Konzentrationsgradienten verwenden, um plötzliche Veränderungen oder Bewegungen auszuführen, indem sie hohe Konzentrationen von Solut freisetzen, um sich in Bereiche mit niedriger Konzentration zu bewegen. Neuronen sind ein Beispiel für Zellen, die hohe Konzentrationen von gelösten Stoffen verwenden, um schnelle Veränderungen zu erreichen.,
Tägliche Beispiele für Konzentrationsgradienten
Die Konzentration von Duftmolekülen ist am höchsten auf Hautpartien, die Parfüm oder Aftershave direkt aufgetragen haben. Andere können den Duft riechen, weil einige dieser Moleküle immer von der parfümierten Person, der Quelle, in die Luft wandern—den Konzentrationsgradienten hinunter, von einer hohen Konzentration zu einer niedrigeren Konzentration. Schließlich sind die Duftmoleküle so weit dispergiert, dass sie nicht mehr nachgewiesen werden können.,
Denken Sie an den unangenehmen Geruch von Stinktier, wenn ein Stinktier von einem Fahrzeug versprüht oder getroffen wurde. Wenn eine Person näher an die Quelle des stinkenden Stinkens kommt, wird der Duft stärker, weil die „Stinkmoleküle“ näher an der Quelle konzentrierter sind.
Moleküle wandern nicht nur durch die Luft, sondern auch durch andere Medien., Wenn eine Person Creamer in ihren Kaffee gibt, würden die Crememoleküle schließlich in der Tasse herumspringen und den Konzentrationsgradienten nach unten bewegen, bis sie gleichmäßig verteilt sind. Die meisten Kaffeetrinker warten jedoch nicht darauf. Sie bringen zusätzliche Energie ein, indem sie den Kaffee rühren und den Prozess beschleunigen.
Konzentrationsgradientendefinition Biologie
In der Zellbiologie ist Diffusion eine Haupttransportform für notwendige Materialien wie Aminosäuren in Zellen., Die Diffusion von Lösungsmitteln wie Wasser durch eine semipermeable Membran wird als Osmose klassifiziert.
Stoffwechsel und Atmung beruhen neben Massen-oder aktiven Prozessen teilweise auf Diffusion. Zum Beispiel diffundiert in den Alveolen der Säugetierlungen aufgrund von Unterschieden im Partialdruck über die Alveolarkapillarmembran Sauerstoff in das Blut und Kohlendioxid diffundiert aus. Lungen enthalten eine große Oberfläche, um diesen Gasaustauschprozess zu erleichtern.
Was Bedeutet Ein Konzentrationsgefälle Zu Tun Haben Mit Einem Random-Walk?,
Erinnern Sie sich an den voreingenommenen zufälligen Spaziergang? Nun, es gibt immer einen Grund für Voreingenommenheit. Bakterien können ihre Konzentration basierend auf dem Konzentrationsgradienten einer bestimmten Chemikalie verzerren. Obwohl jeder Schritt in eine zufällige Richtung verläuft, ist die Länge des Schritts länger, wenn sich das Bakterium in Richtung einer höheren Konzentration bewegt, als wenn sich das Bakterium in Richtung einer niedrigeren Konzentration bewegt.
Sehen wir uns das voreingenommene Random Walk-Video erneut an, diesmal mit dem Konzentrationsgradienten im Hintergrund. Jetzt können Sie den Grund für die Voreingenommenheit beim Spaziergang sehen!,
Wie Kann Bakterien Sagen, Wenn Sie gehen in Richtung Höherer Oder Geringerer Konzentration?
Wenn ein Bakterium nach einem bestimmten chemischen Signal sucht, erkennt es diese Chemikalie, wenn es sich auf seinem Weg bewegt. Wenn es sich den Konzentrationsgradienten nach oben bewegt, werden die chemischen Moleküle immer häufiger erkannt. Wenn es sich den Konzentrationsgradienten hinunterbewegt, beginnt es immer seltener, die chemischen Moleküle zu erkennen. Dies bestimmt letztendlich die Richtung und Stärke der Verzerrung in ihrem zufälligen Gang.,
Nichtgleichgewichtssystem
Da die chemische Diffusion ein Nettotransportprozess ist, ist das System, in dem es stattfindet, kein Gleichgewichtssystem (dh es ist noch nicht in Ruhe). Viele Ergebnisse in der klassischen Thermodynamik lassen sich nicht einfach auf Nichtgleichgewichtssysteme anwenden. Es treten jedoch manchmal sogenannte quasi-stetige Zustände auf, bei denen sich der Diffusionsprozess zeitlich nicht ändert, bei denen klassische Ergebnisse lokal zutreffen können. Wie der Name schon sagt, ist dieser Prozess kein echtes Gleichgewicht, da sich das System noch entwickelt.,
Nichtgleichgewichtsflüssigkeitssysteme können mit der schwankenden Hydrodynamik von Landau-Lifshitz erfolgreich modelliert werden. In diesem theoretischen Rahmen ist die Diffusion auf Schwankungen zurückzuführen, deren Abmessungen von der molekularen bis zur makroskopischen Skala reichen.
Chemische Diffusion erhöht die Entropie eines Systems, d.h. Diffusion ist ein spontaner und irreversibler Prozess., Partikel können sich durch Diffusion ausbreiten, ordnen sich jedoch nicht spontan neu an (fehlende Änderungen am System, vorausgesetzt, es entstehen keine neuen chemischen Bindungen und keine äußeren Kräfte, die auf das Teilchen einwirken).
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