что такое градиент в биологии
Градиент (в биологии)
Смотреть что такое «Градиент (в биологии)» в других словарях:
градиент — (лат. gradiens, gradientis шагающий, движущийся) в биологии величина, отражающая количественное изменение каких либо морфо. P. или функциональных (в т. ч. физико химических) свойств вдоль одной из осей тела, органа или клетки … Большой медицинский словарь
Градиент — I Градиент (от лат. gradiens, род. падеж gradientis шагающий) Вектор, показывающий направление наискорейшего изменения некоторой величины, значение которой меняется от одной точки пространства к другой (см. Поля теория). Если величина… … Большая советская энциклопедия
Клин (в биологии) — Клин, клина (от греч. klíno ≈ наклоняю), в биологии, постепенное возрастание или убывание (количественный градиент) какого либо признака или свойства в популяциях в связи с выраженным изменением физико географических факторов. К. возникает обычно … Большая советская энциклопедия
Список заслуженных изобретателей Российской Федерации — Приложение к статье Заслуженный изобретатель Российской Федерации Содержание 1 Республика Адыгея … Википедия
МЁССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — метод изучения вз ствия ядра с электрич. и магн. полями, создаваемыми его окружением, основанный на использовании Мессбауэра эффекта. Эти вз ствия вызывают сдвиги и расщепления уровней энергии ядра, что проявляется в сдвигах и расщеплениях… … Физическая энциклопедия
Косми́ческая биоло́гия и медици́на — комплексная наука, изучающая особенности жизнедеятельности человека и других организмов в условиях космического полета. Основной задачей исследований в области космической биологии и медицины является разработка средств и методов жизнеобеспечения … Медицинская энциклопедия
Биофизика — биологическая физика, наука, изучающая физические и физико химические процессы, протекающие в живых организмах, а также ультраструктуру биологических систем на всех уровнях организации живой материи от субмолекулярного и молекулярного до… … Большая советская энциклопедия
Тилакоид — Тилакоиды (зеленые) в хлоропласте Тилакоиды ограниченные мембраной компартменты внутри хлоропластов и цианобактерий. В тилакоидах происходят светозависимые реакции фотосинтеза … Википедия
Градиент концентрации – определение и примеры
Определение градиента концентрации
Градиент концентрации возникает, когда растворенное вещество более сконцентрирован в одной области, чем в другой.
«Концентрация» относится к тому, сколько растворенного вещества по сравнению с растворитель, Например, в углу резервуара для воды, в который только что была добавлена соль, концентрация соли будет намного выше, чем в противоположном конце резервуара, где соль не достигалась.
Со временем растворенные вещества всегда снижают градиент концентрации, чтобы «попытаться» создать одинаковую концентрацию на всем протяжении решение.
Разумеется, растворенное вещество ничего не «хочет». Но законы термодинамики гласят, что из-за постоянных движений атомов и молекул вещества будут перемещаться из областей с более высокой концентрацией в более низкую концентрацию, чтобы получить случайное решение. Эта анимация иллюстрирует, как и почему происходит этот процесс:
Это можно легко продемонстрировать дома, добавив каплю пищевого красителя на стакан воды. Сначала пищевой краситель будет занимать только небольшое пятно в жидком стакане, где он был добавлен. Но со временем цветные частицы будут распространяться, создавая равномерное распределение цветных частиц по всему дну стекла.
Некоторые жизненные формы используют эту тенденцию растворенных веществ перемещаться из области высокой концентрации в низкую концентрацию, чтобы привести в действие жизненные процессы.
Нейроны, например, способны посылать сигналы так быстро, потому что они используют градиент концентрации заряженных частиц, чтобы создать электрохимический импульс, когда им нужно выстрелить. 20-25% всех калорий, потребляемых человеческим организмом, используются для поддержания этого жизненного градиента концентрации!
Функция градиентов концентрации
Градиенты концентрации являются естественным следствием законов физики. Однако живые существа нашли много способов использовать свои свойства для выполнения важных жизненных функций.
Например, организмы, которым необходимо перемещать вещество в свои клетки или из них, могут использовать движение одного вещества по градиенту его концентрации для транспортировки другого вещества в тандеме.
Организмы могут также использовать градиенты концентрации для осуществления внезапных изменений или движений, высвобождая высокие концентрации растворенного вещества для перемещения в области с низкой концентрацией. Нейроны являются примером клеток, которые используют высокие концентрации растворенных веществ для достижения быстрых изменений.
Примеры градиентов концентрации
Нейроны и натриево-калиевая помпа
Нейроны тратят огромное количество энергии – около 20-25% всех калорий организма, у людей – перекачивая калий в свои клетки и выводя натрий. Результатом является чрезвычайно высокая концентрация калия внутри нервных клеток и очень высокая концентрация натрия снаружи.
Когда клетки связываются, они открывают ионные ворота, которые пропускают натрий и калий. Различия в концентрации натрия / калия настолько сильны, что ионы «хотят» мгновенно выбежать из клетка, Поскольку ионы электрически заряжены, это фактически меняет электрический заряд ячейки.
Этот «электрохимический» сигнал распространяется гораздо быстрее, чем просто химический сигнал, что позволяет нам быстро воспринимать, думать и реагировать.
Проблемы, которые мешают нейронному натриево-калиевому насосу, могут очень быстро привести к смерти, потому что сердце мускул сам опирается на эти электрохимические импульсы для накачки кровь чтобы сохранить нас в живых.
Это делает градиент концентрации натрия / калия в нейронах, возможно, самым важным градиентом концентрации для жизни человека!
Насос Symport глюкозы / натрия
Симпортный насос глюкоза-натрий также использует градиент натрия / калия.
Одной из проблем, с которыми сталкиваются клетки, является перемещение глюкозы – которая является большой и трудной для перемещения по сравнению с крошечными ионами натрия – и которую часто необходимо перемещать в зависимости от градиента концентрации.
Чтобы решить эту проблему, некоторые клетки «связали» движение глюкозы с движением калия, используя белки, которые позволят натрию снижать градиент концентрации – если он принимает глюкозу молекула с этим.
Это еще один пример того, как клетки используют основные законы физики инновационными способами для выполнения функций жизни.
Легкие и Жабры
Наиболее распространенные примеры градиентов концентрации включают твердые частицы, растворенные в воде. Но газы также могут иметь градиенты концентрации.
Жабры человеческих легких и рыб используют градиенты концентрации, чтобы поддерживать нас в живых. Поскольку кислород следует правилам градиентов концентрации, как и любое другое вещество, он имеет тенденцию диффундировать из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Это означает, что он диффундирует из воздуха в нашу обедненную кислородом кровь.
Легкие и жабры делают этот процесс более эффективным, быстро пропуская нашу самую обедненную кислородом кровь через поверхности наших легких и жабр. Таким образом, кислород постоянно диффундирует в клетки крови, которые в этом больше всего нуждаются.
викторина
1. Какой из следующих законов описывает, как работают градиенты концентрации?A. Движущийся объект имеет тенденцию оставаться в движении, если на него не воздействует внешняя сила.B. Системы всегда прогрессируют до состояния большей случайности.C. Вещества распространяются из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией.D. И B, и C.
Ответ на вопрос № 1
D верно. И B, и C верны, и утверждение C является действительным следствием утверждения B. Вещества диффундируют из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией как часть движения всей системы к более случайному состоянию с течением времени.
2. Что из нижеперечисленного НЕ относится к градиенту концентрации натрия / калия?A. Вы можете перемещать вещество против градиента концентрации, не затрачивая энергию, если у вас есть право транспортный белок,B. Транспортные белки, которые перемещают вещества против их градиентов концентрации, должны быть снабжены энергией, чтобы функционировать.C. Поскольку клетки должны разрушать молекулы и расходовать энергию, чтобы двигать вещества против градиента их концентрации, это движение не нарушает законы термодинамики.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 2
верно. Вещества могут перемещаться против градиентов концентрации только путем расходования энергии. В этом случае клетки расщепляют глюкозу и расходуют огромное количество АТФ, чтобы сделать возможным градиент концентрации натрия / калия. В процессе они перемещают большую систему к случайности, в соответствии с законами термодинамики.
3. Что из нижеперечисленного мы бы не смогли сделать, если бы вещества не имели склонности снижать свои градиенты концентрации?A. СчитатьB. ШагC. вздохнутьD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 3
D верно. Все вышеперечисленные процессы стали возможными благодаря использованию градиентов концентрации!
ГРАДИЕНТ
Смотреть что такое «ГРАДИЕНТ» в других словарях:
ГРАДИЕНТ — (лат.). Разность в барометрических и термометрических показаниях в разных местностях. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГРАДИЕНТ разность в показаниях барометра и термометра в один и тот же момент… … Словарь иностранных слов русского языка
ГРАДИЕНТ — [от лат. gradiens (gradientis) шагающий], мера изменения какой либо физической величины в пространстве на единицу длины (расстояния) в том направлении, в котором она убывает наиболее быстро. Понятием градиента широко пользуются в метеорологии,… … Экологический словарь
ГРАДИЕНТ — векторная величина, характеризующая скорость изменения физ. поля по направлению (напр., температурный градиент, вертикальный градиент силы тяжести и т. п.). Г. можно получить расчетным путем (в простейшем случае как разность значений поля в двух… … Геологическая энциклопедия
градиент — Изменение значения некоторой величины на единицу расстояния в заданном направлении. Топографический градиент — это изменение высоты местности на измеренном по горизонтали расстоянии. [http://www.oceanographers.ru/index.php?option=com… … Справочник технического переводчика
градиент — 1. Изменение значения любой переменной величины, чаще всего используется в метеорологии, например, градиент температуры, барометрический градиент. 2. Крутизна склона, выраженная в градусах, процентах или как отношение … Словарь по географии
градиент — вектор Словарь русских синонимов. градиент сущ., кол во синонимов: 2 • вектор (5) • … Словарь синонимов
градиент — а, м. gradient m., лат. gradiens. Мера возрастания или убывания в пространстве какой л. физической величины при перемещении на единицу длины. БАС 2. Лекс. Брокг.: градиент; Уш. 1935: градие/нт; БСЭ 2: градие/нтный ветер; БСЭ 3: градиентоме/тр,… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ГРАДИЕНТ — ГРАДИЕНТ, в метеорологии и геофизике быстрота изменения некоторого элемента (температуры, давления, электрич. поля) в направлении, перпендикулярном к поверхностям уровня (т. е. поверхностям равных температур, равных давлений и пр.). Градиент… … Большая медицинская энциклопедия
градиент — закономерное количественное изменение, отражающее убывание или возрастание некоего свойства или показателя, например, градиент раздражителя (см. таксис). Словарь практического психолога. М.: АСТ, Харвест. С. Ю. Головин. 1998 … Большая психологическая энциклопедия
ГРАДИЕНТ — ГРАДИЕНТ, градиента, муж. (от лат. gradiens восходящий) (научн.). Изменение какой нибудь величины на какую нибудь единицу длины. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
Градиент концентрации
Градиент концентрации (от лат. gradi, gradu, gradus — ход, движение, течение, приближение; con — с, вместе, совместно + centrum — центр) или концентрационный градиент — это векторная физическая величина, характеризующая величину и направление наибольшего изменения концентрации какого-либо вещества в среде. Например, если рассмотреть две области с различной концентрацией какого-либо вещества, разделённые полупроницаемой мембраной, то градиент концентрации будет направлен из области меньшей концентрации вещества в область с большей его концентрацией.
Определение
При постоянном значении градиента концентрации C на длине пути l :
Здесь C1 и C2 — начальное и конечное значение концентрации на длине пути l (нормали к изоконцентрационной поверхности).
Градиент концентрации может быть причиной переноса веществ, например диффузии. Диффузия осуществляется против градиента концентрации.
См. также
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Градиент концентрации» в других словарях:
градиент концентрации — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN composition [concentration] gradient … Справочник технического переводчика
градиент концентрации — – разность содержания ионов K+, Na+, Ca2+ вне и внутри клетки (ионная асимметрия), что обеспечивает образование мембранного потенциала и регуляцию биоэффектов внутри клеток. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины
градиент концентрации — koncentracijos gradientas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. concentration gradient vok. Konzentrationsgradient, m rus. градиент концентрации, m pranc. gradient de la concentration, m … Fizikos terminų žodynas
градиент концентрации примеси — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN impurity gradient … Справочник технического переводчика
относительный градиент концентрации космических лучей — относительный градиент концентрации Вектор, направленный в сторону максимального увеличения концентрации космических лучей, модуль которого равен отношению производной концентрации в этом направлении к величине концентрации. [ГОСТ 25645.104 84]… … Справочник технического переводчика
Градиент — Эта статья о математической характеристике; о способе заливки см.: Градиент (компьютерная графика) … Википедия
анимально-вегетативный градиент — ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ АНИМАЛЬНО ВЕГЕТАТИВНЫЙ ГРАДИЕНТ – градиент чувствительности у еще не оплодотворенной яйцеклетки с выраженным анимальным и вегетативным полюсами (например, у птиц при отмирании яйцеклетки изменения происходят вначале на… … Общая эмбриология: Терминологический словарь
Кинетика физическая — теория неравновесных макроскопических процессов, то есть процессов, возникающих в системах, выведенных из состояния теплового (термодинамического) равновесия. К К. ф. можно отнести термодинамику неравновесных процессов (См. Термодинамика… … Большая советская энциклопедия
МАССООБМEН — необратимый перенос массы компонента смеси в пределах одной или неск. фаз. Осуществляется в результате хаотич. движения молекул (мол. диффузия), макроскопич. движения всей среды (конвективный перенос), а в турбулентных потоках также в результате… … Химическая энциклопедия
Гипокалиемия — МКБ 10 E … Википедия
Градиент
Смотреть что такое «Градиент» в других словарях:
ГРАДИЕНТ — (лат.). Разность в барометрических и термометрических показаниях в разных местностях. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГРАДИЕНТ разность в показаниях барометра и термометра в один и тот же момент… … Словарь иностранных слов русского языка
ГРАДИЕНТ — [от лат. gradiens (gradientis) шагающий], мера изменения какой либо физической величины в пространстве на единицу длины (расстояния) в том направлении, в котором она убывает наиболее быстро. Понятием градиента широко пользуются в метеорологии,… … Экологический словарь
ГРАДИЕНТ — векторная величина, характеризующая скорость изменения физ. поля по направлению (напр., температурный градиент, вертикальный градиент силы тяжести и т. п.). Г. можно получить расчетным путем (в простейшем случае как разность значений поля в двух… … Геологическая энциклопедия
градиент — Изменение значения некоторой величины на единицу расстояния в заданном направлении. Топографический градиент — это изменение высоты местности на измеренном по горизонтали расстоянии. [http://www.oceanographers.ru/index.php?option=com… … Справочник технического переводчика
градиент — 1. Изменение значения любой переменной величины, чаще всего используется в метеорологии, например, градиент температуры, барометрический градиент. 2. Крутизна склона, выраженная в градусах, процентах или как отношение … Словарь по географии
градиент — вектор Словарь русских синонимов. градиент сущ., кол во синонимов: 2 • вектор (5) • … Словарь синонимов
градиент — а, м. gradient m., лат. gradiens. Мера возрастания или убывания в пространстве какой л. физической величины при перемещении на единицу длины. БАС 2. Лекс. Брокг.: градиент; Уш. 1935: градие/нт; БСЭ 2: градие/нтный ветер; БСЭ 3: градиентоме/тр,… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ГРАДИЕНТ — ГРАДИЕНТ, в метеорологии и геофизике быстрота изменения некоторого элемента (температуры, давления, электрич. поля) в направлении, перпендикулярном к поверхностям уровня (т. е. поверхностям равных температур, равных давлений и пр.). Градиент… … Большая медицинская энциклопедия
градиент — закономерное количественное изменение, отражающее убывание или возрастание некоего свойства или показателя, например, градиент раздражителя (см. таксис). Словарь практического психолога. М.: АСТ, Харвест. С. Ю. Головин. 1998 … Большая психологическая энциклопедия
ГРАДИЕНТ — ГРАДИЕНТ, градиента, муж. (от лат. gradiens восходящий) (научн.). Изменение какой нибудь величины на какую нибудь единицу длины. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова