Apakah itu penumpuan? Dalam erti kata yang luas, ini ialah nisbah isipadu bahan dan bilangan zarah yang terlarut di dalamnya. Takrifan ini terdapat dalam pelbagai cabang sains, daripada fizik dan matematik hinggalah kepada falsafah. Dalam kes ini, kita bercakap tentang penggunaan konsep "kepekatan" dalam biologi dan kimia.
Kecerunan
Diterjemah daripada bahasa Latin, perkataan ini bermaksud "berkembang" atau "berjalan", iaitu, ia adalah sejenis "jari menunjuk", yang menunjukkan arah di mana sebarang nilai meningkat. Sebagai contoh, anda boleh menggunakan, katakan, ketinggian di atas paras laut pada titik yang berbeza di Bumi. Kecerunan (ketinggiannya) pada setiap titik individu pada peta akan menunjukkan vektor nilai yang semakin meningkat sehingga mencapai pendakian paling curam.
Dalam matematik, istilah ini hanya muncul pada penghujung abad kesembilan belas. Ia telah diperkenalkan oleh Maxwell dan mencadangkan sebutannya sendiri untuk kuantiti ini. Ahli fizik menggunakan konsep ini untuk menerangkan keamatan medan elektrik atau graviti, perubahan dalam tenaga berpotensi.
Bukan sahaja fizik, tetapi juga sains lain menggunakan istilah "kecerunan". Konsep ini boleh mencerminkan kedua-dua kualitatif danciri kuantitatif bahan, seperti kepekatan atau suhu.
Kecerunan kepekatan
Apakah kecerunan yang kini diketahui, tetapi apakah kepekatannya? Ini adalah nilai relatif yang menunjukkan perkadaran bahan yang terkandung dalam larutan. Ia boleh dikira sebagai peratusan jisim, bilangan mol atau atom dalam gas (larutan), sebahagian kecil daripada keseluruhannya. Pilihan yang luas memungkinkan untuk menyatakan hampir semua nisbah. Dan bukan sahaja dalam fizik atau biologi, tetapi juga dalam sains metafizik.
Dan secara amnya, kecerunan kepekatan ialah kuantiti vektor, yang secara serentak mencirikan jumlah dan arah perubahan bahan dalam persekitaran.
Definisi
Bolehkah anda mengira kecerunan kepekatan? Formulanya ialah satu perkara tertentu antara perubahan asas dalam kepekatan bahan dan laluan panjang yang perlu diatasi oleh bahan untuk mencapai keseimbangan antara dua penyelesaian. Secara matematik, ini dinyatakan dengan formula С=dC/dl.
Kehadiran kecerunan kepekatan antara dua bahan menyebabkan ia bercampur. Jika zarah bergerak dari kawasan dengan kepekatan yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, maka ini dipanggil resapan, dan jika terdapat halangan separa telap di antara mereka, ia dipanggil osmosis.
Pengangkutan aktif
Pengangkutan aktif dan pasif mencerminkan pergerakan bahan melalui membran atau lapisan sel makhluk hidup: protozoa, tumbuhan,haiwan dan manusia. Proses ini berlaku dengan penggunaan tenaga haba, kerana peralihan bahan dijalankan terhadap kecerunan kepekatan: dari lebih kecil kepada lebih besar. Selalunya, adenosin trifosfat atau ATP digunakan untuk melakukan interaksi sedemikian - molekul yang merupakan sumber tenaga sejagat dalam 38 Joule.
Terdapat pelbagai bentuk ATP yang terletak pada membran sel. Tenaga yang terkandung di dalamnya dibebaskan apabila molekul bahan dipindahkan melalui apa yang dipanggil pam. Ini adalah liang di dinding sel yang menyerap dan mengepam keluar ion elektrolit secara selektif. Di samping itu, terdapat model pengangkutan seperti symport. Dalam kes ini, dua bahan diangkut secara serentak: satu meninggalkan sel, dan satu lagi memasukinya. Ini menjimatkan tenaga.
Pengangkutan vesikular
Pengangkutan aktif dan pasif melibatkan pengangkutan bahan dalam bentuk gelembung atau vesikel, oleh itu proses itu dipanggil, masing-masing, pengangkutan vesikular. Terdapat dua jenis:
- Endositosis. Dalam kes ini, gelembung terbentuk daripada membran sel dalam proses penyerapan bahan pepejal atau cecair olehnya. Vesikel mungkin licin atau bersempadan. Telur, sel darah putih dan epitelium buah pinggang mempunyai cara pemakanan seperti ini.
- Exositosis. Seperti namanya, proses ini adalah bertentangan dengan yang sebelumnya. Terdapat organel di dalam sel (contohnya, radas Golgi), yang "membungkus" bahan ke dalam vesikel, dan kemudiannya keluar melaluimembran.
Pengangkutan pasif: resapan
Pergerakan sepanjang kecerunan kepekatan (dari tinggi ke rendah) berlaku tanpa menggunakan tenaga. Terdapat dua jenis pengangkutan pasif: osmosis dan resapan. Yang terakhir ini ringkas dan ringan.
Perbezaan utama antara osmosis ialah proses pergerakan molekul berlaku melalui membran separa telap. Dan resapan sepanjang kecerunan kepekatan berlaku dalam sel yang mempunyai membran dengan dua lapisan molekul lipid. Arah pengangkutan bergantung hanya pada jumlah bahan pada kedua-dua belah membran. Dengan cara ini, bahan hidrofobik, molekul polar, urea menembusi sel dan protein, gula, ion dan DNA tidak dapat menembusi.
Semasa resapan, molekul cenderung untuk mengisi keseluruhan isipadu yang ada, serta menyamakan kepekatan pada kedua-dua belah membran. Ia berlaku bahawa membran tidak telap atau kurang telap kepada bahan. Dalam kes ini, daya osmotik bertindak ke atasnya, yang sama ada boleh menjadikan penghalang lebih padat atau meregangkannya, meningkatkan saiz saluran pengepaman.
Penyebaran dipermudah
Apabila kecerunan kepekatan bukan asas yang mencukupi untuk pengangkutan bahan, protein tertentu datang untuk menyelamatkan. Mereka terletak pada membran sel dengan cara yang sama seperti molekul ATP. Terima kasih kepada mereka, pengangkutan aktif dan pasif boleh dijalankan.
Dengan cara ini, molekul besar (protein, DNA) melalui membran,bahan polar, yang termasuk asid amino dan gula, ion. Disebabkan oleh penyertaan protein, kadar pengangkutan meningkat beberapa kali berbanding dengan penyebaran konvensional. Tetapi pecutan ini bergantung pada beberapa sebab:
- kecerunan jirim di dalam dan di luar sel;
- bilangan molekul pembawa;
- kadar mengikat pembawa bahan;
- kadar perubahan pada permukaan dalaman membran sel.
Walaupun begitu, pengangkutan dijalankan berkat kerja protein pembawa, dan tenaga ATP tidak digunakan dalam kes ini.
Ciri utama yang mencirikan penyebaran termudah ialah:
- Pemindahan bahan yang cepat.
- Selektiviti pengangkutan.
- Tepu (apabila semua protein sibuk).
- Persaingan antara bahan (disebabkan pertalian protein).
- Sensitiviti kepada agen kimia tertentu - perencat.
Osmosis
Seperti yang dinyatakan di atas, osmosis ialah pergerakan bahan sepanjang kecerunan kepekatan merentasi membran separa telap. Proses osmosis diterangkan sepenuhnya oleh prinsip Leshatelier-Brown. Ia mengatakan bahawa jika sistem dalam keseimbangan dipengaruhi dari luar, maka ia akan cenderung untuk kembali ke keadaan sebelumnya. Pertama kali fenomena osmosis ditemui pada pertengahan abad ke-18, tetapi kemudian ia tidak diberi kepentingan. Penyelidikan tentang fenomena itu bermula hanya seratus tahun kemudian.
Unsur terpenting dalam fenomena osmosis ialah membran separa telap yang membenarkan hanya molekul tertentu melaluinya.diameter atau sifat. Sebagai contoh, dalam dua larutan dengan kepekatan yang berbeza, hanya pelarut yang akan melalui penghalang. Ini akan berterusan sehingga kepekatan pada kedua-dua belah membran adalah sama.
Osmosis memainkan peranan penting dalam kehidupan sel. Fenomena ini membenarkan hanya bahan-bahan yang diperlukan untuk mengekalkan kehidupan untuk menembusi ke dalamnya. Sel darah merah mempunyai membran yang membenarkan hanya air, oksigen dan nutrien melaluinya, tetapi protein yang terbentuk di dalam sel darah merah tidak boleh keluar.
Fenomena osmosis juga telah menemui aplikasi praktikal dalam kehidupan seharian. Tanpa mengesyakinya, orang dalam proses mengasinkan makanan menggunakan tepat prinsip pergerakan molekul sepanjang kecerunan kepekatan. Larutan garam tepu "menarik keluar" semua air daripada produk, dengan itu membolehkannya disimpan lebih lama.
