ຄ່ອຍໆຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ: ແນວຄິດ, ສູດ. ການຂົນສົ່ງສານໃນຈຸລັງຊີວະພາບ

ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແມ່ນຫຍັງ? ເວົ້າໃນຄວາມຮູ້ສຶກຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ນີ້ແມ່ນອັດຕາສ່ວນຂອງປະລິມານຂອງສານແລະຈໍານວນຂອງຝຸ່ນທີ່ລະລາຍໃນມັນ. ຄໍານິຍາມນີ້ເກີດຂື້ນໃນຫຼາຍໆສາຂາຂອງວິທະຍາສາດ, ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍຟີຊິກແລະຄະນິດສາດ, ສິ້ນສຸດດ້ວຍປັດຍາ. ໃນກໍລະນີນີ້, ພວກເຮົາກໍາລັງເວົ້າກ່ຽວກັບການນໍາໃຊ້ແນວຄວາມຄິດຂອງ "ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ" ໃນຊີວະສາດແລະເຄມີສາດ.

Gradient

ການແປພາສາຈາກພາສາລະຕິນ, ຄໍານີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ "ການຂະຫຍາຍຕົວ" ຫຼື "ຍ່າງ", ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າມັນແມ່ນ "ນິ້ວມືຊີ້" ທີ່ສະແດງທິດທາງທີ່ມີມູນຄ່າເພີ່ມຂຶ້ນ. ເປັນຕົວຢ່າງ, ທ່ານສາມາດໃຊ້, ເວົ້າວ່າ, ຄວາມສູງເຫນືອລະດັບນ້ໍາທະເລໃນຈຸດຕ່າງໆຂອງໂລກ. ລະດັບຄວາມສູງ (ຈຸດສູງສຸດ) ຂອງແຕ່ລະຈຸດໃນແຜນທີ່ຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນ vector ຂອງການເພີ່ມມູນຄ່າຈົນກ່ວາການເພີ່ມຂຶ້ນ steepest ແມ່ນບັນລຸໄດ້.

ໃນຄະນິດສາດ, ໄລຍະນີ້ມີພຽງແຕ່ໃນສະຕະວັດທີສິບເກົ້າ. ພຣະອົງໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີໂດຍ Maxwell ແລະສະເຫນີຄໍາຂອງລາວຂອງຂະຫນາດນີ້. ນັກ Physicists ໃຊ້ແນວຄິດນີ້ເພື່ອອະທິບາຍເຖິງຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຫຼືກາວິທັດ, ການປ່ຽນແປງໃນພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ.

ບໍ່ພຽງແຕ່ຟິສິກ, ແຕ່ຍັງວິທະຍາສາດອື່ນໆນໍາໃຊ້ຄໍາສັບ "gradient". ແນວຄວາມຄິດນີ້ສາມາດສະທ້ອນເຖິງຄຸນລັກສະນະແລະຄຸນລັກສະນະປະລິມານຂອງສານເສບຕິດ, ເຊັ່ນ: ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຫຼືອຸນຫະພູມ.

ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງແກນ

ປັດຈຸບັນນີ້ມີຄວາມຮູ້ສຶກແນວໃດ, ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແມ່ນຫຍັງ? ນີ້ແມ່ນ ມູນຄ່າ ທີ່ ທຽບເທົ່າ ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງສານທີ່ມີຢູ່ໃນການແກ້ໄຂ. ມັນສາມາດຖືກຄິດໄລ່ເປັນສ່ວນຮ້ອຍຂອງມະຫາຊົນ, ຈໍານວນຂອງ mole ຫຼືປະລໍາມະນູໃນອາຍແກັສ (ການແກ້ໄຂ), ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງການທັງຫມົດ. ການເລືອກແບບກວ້າງດັ່ງກ່າວເຮັດໃຫ້ມັນສາມາດສະແດງອັດຕາສ່ວນໃດໆ. ແລະບໍ່ພຽງແຕ່ໃນຟິສິກຫຼືຊີວະວິທະຍາ, ແຕ່ຍັງຢູ່ໃນວິທະຍາສາດ metaphysical.

ໂດຍທົ່ວໄປ, gradient ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນແມ່ນ ປະລິມານ vector ທີ່ພ້ອມກັນສ້າງລັກສະນະຂອງປະລິມານແລະທິດທາງຂອງການປ່ຽນແປງໃນເລື່ອງໃນຂະຫນາດກາງ.

ຄວາມຫມາຍ

ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະຄິດໄລ່ gradient ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ? ສູດຂອງມັນແມ່ນຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງການປ່ຽນແປງປະຖົມຢູ່ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານແລະເສັ້ນທາງທີ່ຍາວນານທີ່ຈະຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂໂດຍສານເພື່ອບັນລຸຄວາມສົມດູນລະຫວ່າງສອງວິທີ. ນີ້ແມ່ນສະແດງຄະນິດສາດໂດຍສູດ C = dC / dl.

ການມີສະຫຼັບ gradient ລະຫວ່າງສອງສານແມ່ນເຫດຜົນສໍາລັບການປະສົມຂອງພວກມັນ. ຖ້າ particles ຍ້າຍອອກຈາກເຂດທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າຫນ້ອຍຫນຶ່ງ, ນີ້ເອີ້ນວ່າການແຜ່ກະຈາຍແລະຖ້າມີອຸປະສັກທີ່ມີລະດັບເຄິ່ງທີ່ລະຫວ່າງພວກເຂົາ, osmosis.

Active transport

ການຂົນສົ່ງທີ່ກະຕືລືລົ້ນແລະເຄື່ອນໄຫວສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງການເຄື່ອນໄຫວຂອງສານໂດຍຜ່ານເຍື່ອຫຼືຊັ້ນຂອງຈຸລັງຂອງມະນຸດທີ່ມີຊີວິດ: protozoa, ພືດ, ສັດແລະມະນຸດ. ຂະບວນການນີ້ແມ່ນປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ, ເນື່ອງຈາກການປ່ຽນແປງຂອງສານແມ່ນປະຕິບັດຕໍ່ຄວາມ gradient ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ: ຈາກຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຂະຫນາດໃຫຍ່. ສ່ວນຫຼາຍມັກສໍາລັບການປະຕິບັດການພົວພັນນີ້ແມ່ນໃຊ້ adenosine triphosphate ຫຼື ATP-molecule, ເຊິ່ງເປັນແຫຼ່ງພະລັງງານສາກົນໃນ 38 Joules.

ມີຮູບແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ ATP, ເຊິ່ງຕັ້ງຢູ່ໃນເຍື່ອຂອງຈຸລັງ. ພະລັງງານທີ່ມີຢູ່ໃນພວກມັນຖືກປ່ອຍອອກມາເມື່ອໂມເລກຸນຂອງສານທີ່ຖືກໂອນຜ່ານປັ໊ມທີ່ເອີ້ນວ່າ. ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຮູຂຸມຂົນຢູ່ໃນກະດານເຊນ, ເຊິ່ງໄດ້ຮັບການດູດຊຶມແລະບີບຫມໍ້ໄອວີ. ນອກຈາກນັ້ນ, ມີຮູບແບບການຂົນສົ່ງເຊັ່ນ simport. ໃນກໍລະນີນີ້, ສານສອງແມ່ນຂົນສົ່ງພ້ອມໆກັນ: ຫນຶ່ງໃບອອກຈາກຫ້ອງແລະອີກປະມານນຶ່ງເຂົ້າໄປ. ນີ້ຊ່ວຍປະຢັດພະລັງງານ.

Vesicular transport

ການຂົນສົ່ງທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແລະເຄື່ອນໄຫວທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຂົນສົ່ງຂອງສານໃນຮູບແບບຂອງ vesicles ຫຼື vesicles, ດັ່ງນັ້ນຂະບວນການນີ້ແມ່ນເອີ້ນວ່າການຂົນສົ່ງ vesicular, ຕາມລໍາດັບ. ມີສອງປະເພດຄື:

1. Endocytosis ໃນກໍລະນີນີ້, ຟອງແມ່ນເກີດຈາກເມັດເຊນໃນລະຫວ່າງການດູດຊຶມຂອງສານແຂງຫຼືແຫຼວ. Vesicles ສາມາດລຽບຫລືມີຂອບ. ວິທີການໂພຊະນາການນີ້ມີໄຂ່, ຈຸລັງເລືອດຂາວ, ແລະ epithelium ຂອງຫມາກໄຂ່ຫຼັງ.
2. Exocytosis ອີງຕາມຊື່, ຂະບວນການນີ້ແມ່ນກົງກັນຂ້າມກັບການທີ່ຜ່ານມາ. ພາຍໃນຫ້ອງມີ organelles (ຕົວຢ່າງ, ເຄື່ອງ Golgi), ເຊິ່ງ "ຊອງ" ສານເຂົ້າໄປໃນ vesicles, ແລະພວກເຂົາ, ໃນຕໍ່ມາ, ອອກຈາກຜ່ານ membrane ໄດ້.

ການຂົນສົ່ງແບບ Passive: ການແຜ່ກະຈາຍ

ການເຄື່ອນໄຫວໃນລະດັບຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ (ຈາກສູງໄປຫາຕ່ໍາ) ເກີດຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີການໃຊ້ພະລັງງານ. ມີສອງລັກສະນະຂອງການຂົນສົ່ງຕົວຕັ້ງຕົວຕີ: osmosis ແລະການແຜ່ກະຈາຍ. ສຸດທ້າຍແມ່ນງ່າຍດາຍແລະມີແສງສະຫວ່າງ.

ຄວາມແຕກຕ່າງຕົ້ນຕໍລະຫວ່າງການສະຫລຸບແມ່ນວ່າຂະບວນການເຄື່ອນຍ້າຍໂມເລກຸນເກີດຂື້ນໂດຍຜ່ານເມັດ semipermeable. ແລະການແຜ່ກະຈາຍ gradient ຄວາມຂ້ອນຂ້າງເກີດຂື້ນໃນຈຸລັງທີ່ມີເຍື່ອທີ່ມີສອງຊັ້ນຂອງໂມເລກຸນ lipid. ການຊີ້ນໍາຂອງການຂົນສົ່ງແມ່ນຂຶ້ນກັບພຽງແຕ່ວັດຖຸທີ່ມີທັງສອງດ້ານຂອງເມັດ. ໃນວິທີການດັ່ງກ່າວ, ຈຸລັງໃນການທໍາ ລາຍສານ hydrophobic, molecules polar, urea, ແລະທາດໂປຼຕີນ, ້ໍາຕານ, ions ແລະ DNA ບໍ່ສາມາດເຈາະ.

ໃນຂະບວນການຂອງການແຜ່ກະຈາຍ, ໂມເລກຸນມັກຈະຕື່ມຂໍ້ມູນໃນປະລິມານທີ່ມີທັງຫມົດ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເທົ່າທຽມກັນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງທັງສອງດ້ານຂອງເມືອກໄດ້. ມັນຈະເກີດຂື້ນວ່າເມັດແມ່ນ impermeable ຫຼືບໍ່ພຽງພໍຕໍ່ສານ. ໃນກໍລະນີນີ້, ກໍາລັງຂອງ osmotic ປະຕິບັດກ່ຽວກັບມັນ, ຊຶ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມຫນາແຫນ້ນແລະ stretch ມັນໂດຍການເພີ່ມຂະຫນາດຂອງຊ່ອງ pumping ໄດ້.

ການແຜ່ກະຈາຍແສງສະຫວ່າງ

ໃນເວລາທີ່ gradient ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນບໍ່ແມ່ນພື້ນຖານທີ່ພຽງພໍສໍາລັບການຂົນສົ່ງຂອງສານເສບຕິດໃດຫນຶ່ງ, ທາດໂປຼຕີນທີ່ແນ່ນອນມາຫາກູ້ໄພ. ພວກມັນແມ່ນຢູ່ເທິງເມັດເຊນໃນລັກສະນະດຽວກັນກັບໂມເລກຸນຂອງ ATP. ຂໍຂອບໃຈກັບພວກເຂົາ, ທັງການຂົນສົ່ງທີ່ຫ້າວຫັນແລະການເຄື່ອນໄຫວສາມາດເຮັດໄດ້.

ໃນວິທີນີ້ໂມເລກຸນຂະຫນາດໃຫຍ່ (ໂປຕີນ, DNA) ຜ່ານເມັດ, ສານໂປໂລ, ລວມທັງອາຊິດອາມິໂນແລະນໍ້າຕານ, ions. ເນື່ອງຈາກການມີສ່ວນຮ່ວມຂອງທາດໂປຼຕີນ, ຄວາມໄວການຂົນສົ່ງເພີ່ມຂຶ້ນຫຼາຍຄັ້ງ, ເມື່ອທຽບກັບການແຜ່ກະຈາຍທົ່ວໄປ. ແຕ່ການເລັ່ງນີ້ແມ່ນຂຶ້ນຢູ່ກັບເຫດຜົນຕ່າງໆ:

• ລະດັບຂອງສານໃນແລະພາຍນອກຫ້ອງ;
• ຈໍານວນໂມເລກຸນບໍລິໂພກ;
• ອັດຕາການຜູກມັດຂອງສານແລະຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ;
• ອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງຫນ້າດິນຂອງເມັດເຊນ.

ເຖິງວ່າຈະມີການນີ້, ການຂົນສົ່ງຈະຖືກປະຕິບັດໂດຍຜ່ານການເຮັດວຽກຂອງທາດໂປຼຕີນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ແລະພະລັງງານຂອງ ATP ບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນກໍລະນີນີ້.

ລັກສະນະຕົ້ນຕໍທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການແຜ່ກະຈາຍທີ່ມີຄວາມສະດວກແມ່ນ:

1. ການຖ່າຍໂອນສານຢ່າງໄວວາ.
2. ການເລືອກເອົາການຂົນສົ່ງ.
3. ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ (ໃນເວລາທີ່ທາດໂປຼຕີນທັງຫມົດແມ່ນຖືກຄອບຄອງ).
4. ການແຂ່ງຂັນລະຫວ່າງສານ (ເນື່ອງຈາກມີຄວາມສໍາພັນກັບທາດໂປຼຕີນ).
5. ຄວາມອ່ອນໄຫວກັບສານເຄມີສະເພາະ - ຢາຂ້າແມ່ທ້ອງ.

Osmosis

ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, osmosis ແມ່ນການເຄື່ອນໄຫວຂອງສານທີ່ຢູ່ຕາມ gradient concentration ຜ່ານ membrane semipermeable. ຂະບວນການ osmosis ຄົບຖ້ວນສົມບູນໄດ້ອະທິບາຍຫຼັກການຂອງ Leshatelier-Brown. ມັນບອກວ່າຖ້າລະບົບທີ່ຢູ່ໃນຄວາມສະຖຽນລະພາບ, ມີອິດທິພົນຈາກພາຍນອກ, ມັນຈະພະຍາຍາມກັບຄືນສູ່ສະຖານະເດີມຂອງມັນ. ຄັ້ງທໍາອິດກັບປະກົດການ osmosis ໄດ້ collided ໃນກາງຂອງສະຕະວັດທີ XVIII, ແຕ່ວ່າຫຼັງຈາກນັ້ນລາວບໍ່ໄດ້ຮັບຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍ. ການສຶກສາຂອງປະກົດການໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນພຽງແຕ່ 100 ປີຕໍ່ມາ.

ອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນປະກົດການ osmosis ແມ່ນ membrane semipermeable, ເຊິ່ງຜ່ານຕົວຂອງມັນເອງພຽງແຕ່ໂມເລກຸນຂອງເສັ້ນຜ່າກາງຫຼືຄຸນສົມບັດທີ່ແນ່ນອນ. ຕົວຢ່າງ, ໃນສອງໂຊລູຊັ່ນທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ພຽງແຕ່ສານລະລາຍທີ່ຈະຜ່ານຜ່ານອຸປະສັກ. ນີ້ຈະສືບຕໍ່ຈົນກ່ວາຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງທັງສອງດ້ານຂອງເມັດກາຍເປັນຄືກັນ.

Osmosis ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນຊີວິດຂອງຈຸລັງ. ປະກົດການນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຂົາເຈາະພຽງແຕ່ສານທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການຮັກສາຊີວິດ. ເຊນເລືອດແດງມີເຍື່ອທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ນ້ໍາ, ອົກຊີເຈນແລະສານອາຫານເທົ່ານັ້ນແຕ່ທາດໂປຼຕີນທີ່ເກີດຂຶ້ນພາຍໃນ erythrocyte ບໍ່ສາມາດໄປອອກນອກ.

ປະກົດການຂອງ osmosis ຍັງພົບເຫັນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກປະຕິບັດໃນຊີວິດປະຈໍາວັນ. ເຖິງແມ່ນວ່າບໍ່ຮູ້ມັນ, ປະຊາຊົນໃນຂະບວນການເກືອສະບຽງອາຫານນໍາໃຊ້ຫຼັກການຂອງການເຄື່ອນໄຫວຂອງໂມເລກຸນຕາມລະດັບຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ. ການແກ້ໄຂດ້ວຍນ້ໍາມັນອີ່ມຕົວ "ດຶງ" ນ້ໍາທັງຫມົດຈາກຜະລິດຕະພັນ, ດັ່ງນັ້ນໃຫ້ພວກເຂົາເກັບຮັກສາໄວ້ຕໍ່ໄປອີກແລ້ວ.