شیب غلظت

شیب غلظت به عنوان تغییر در غلظت املاح از یک منطقه به منطقه‏ی دیگر در یک محلول تعریف می‏شود. مطابق با این شیب، انتشار مولکولی از غلظت بالاتر به غلظت پایین‏تر اتفاق می‏افتد.
هنگام مطالعه‏ی حرکت ذرات در یک محیط، شما ممکن است اصطلاحات مختلف شیمی را بیابید. به منظور ذکر چند تا از آن‏ها، چنین اصطلاحاتی شامل شیب غلظت، انتشار و اسمز می‏باشد. آن‏ها با همدیگر یا به طور مستقیم و یا غیر مستقیم مرتبط هستند. هر سه فاکتور یک نقش حیاتی را در توزیع یکنواخت مولکول‏ها در یک محیط ایفاء می‏کنند. در واقع، عملکرد کلی سلول‏های حیوانی و گیاهی بسیار وابسته به این پدیده می‏باشد. در زیر توضیح مختصری در رابطه با پدیده‏ی شیب ذکر می‏کنیم.
تعریف شیب غلظت
به طور خلاصه، شیب غلظت به تغییر در غلظت یک املاح از طریق یک فاصله در یک محلول اشاره دارد. با توجه به این، انتشار مولکولی از یک منطقه با غلظت بالا به منطقه‏ی دیگر با غلظت پایین اتفاق می‏افتد. اسمز اصطلاحی است که برای انتشار مولکول‏های آب در سراسر یک غشاء نیمه تراوا مورد استفاده قرار می‏گیرد. در اسمز، حرکت آب از یک منطقه‏ی با غلظت بالا (محتوای املاح پایین) به منطقه‏ی با غلظت آب پایین (محتوای املاح بالا) اتفاق می‏افتد.
تعیین شیب غلظت
بنابراین، شیب غلظت در زیست‏شناسی چیست؟ این تغییر تدریجی در غلظت املاح بین دو مکان در یک محلول خاص می‏باشد. به منظور تعیین این شیب، تعداد کل ذرات املاح در یک حجم کوچک از یک منطقه با تعداد کل ذرات در همان مقدار از منطقه‏ی دیگر مورد مقایسه قرار می‏گیرد. در اینجا، فاصله به عنوان یک تابع به منظور تعیین شیب منطقه مورد استفاده قرار می‏گیرد. به عبارت دقیق‏تر، می‏توان مقدار تغییر در غلظت از یک مکان به مکان دیگر را با استفاده از این شیب تعیین کرد.
برای درک بهتر این موضوع، اجازه دهید یک مثال بزنیم. هنگامی‏که شما چند قطره از رنگ مواد غذایی (رنگ قرمز) را در یک شیشه‏ی شفاف پر از آب قرار می‏دهید، شما متوجه تغییرات رنگ خواهید شد. منطقه‏ای که در آن رنگ روشن است، نشان‏دهنده‏ی غلظت بالاتر رنگ می‏باشد. در عرض چند ثانیه، مولکول‏های رنگ از یک منطقه‏ی با غلظت بالا (رنگ تیره) به منطقه‏ای با غلظت پایین حرکت می‏کنند. این پدیده انتشار مولکولی نامیده می‏شود. مثال دیگر، انتشار اکسیژن از ریه‏ها به سیستم گردش خون در امتداد شیب غلظت می‏باشد.
در یک مطالعه ی آزمایشگاهی، رفتار باکتری در رابطه با شیب غلظت یک ماده ی شیمیایی مورد آنالیز قرار گرفت. در این‏جا، مسافت طی شده توسط باکتری متناسب با غلظت ماده‏ی شیمیایی می‏باشد، به این معنی که در غلظت پایین‏تر مسافت طی شده کوتاه‏تر است، در حالی که در غلظت بالاتر، مسافت طی شده طولانی‏تر است. به همین دلیل، هنگامی که باکتری در پاسخ به یک سیگنال شیمیایی حرکت می‏کند، این باکتری، تا زمانی که تعداد بالاتری از مولکول‏ها وجود داشته باشد، تمایل به حرکت روبه جلو دارد. رفتار مخالف در مورد باکتری‏های در حال حرکت به سمت منطقه‏ی با غلظت پایین وجود دارد.
سلول‏های فعال از نظر بیولوژیکی یک شیب غلظت مطلوب در سراسر یک غشاء سلولی دارند. این تعادل برای انتقال مواد مغذی، محصولات ضایعات، یا هر گونه مواد دیگر از قسمت داخل به خارج سلول و بالعکس ضروری می‏باشد. یک شیب هنگامی که یک عدم تعادل در توزیع یون‏ها به وجود می‏آید، ایجاد می‏شود. هنگامی که این مسئله رخ می‏دهد، انتشار یا حرکت مولکولی املاح از منطقه‏ی با غلظت بالاتر به منطقه‏ی با غلظت پایین‏تر رخ می‏دهد. به خاطر داشته باشید که انتشار ممکن است هنوز ادامه داشته باشد، حتی اگر هیچ تفاوتی در شیب غلظت وجود نداشته باشد.
بر اساس اینکه آیا مولکول‏ها در امتداد شیب غلظت یا برخلاف آن در حال حرکت هستند، دو نوع انتشار وجود دارد. هنگامی که مولکول‏ها به طور آزادانه از یک شیب بالا به شیب پایین حرکت می‏کنند، این به عنوان انتشار غیرفعال شناخته می‏شود. برعکس این، انتشار فعال بر خلاف شیب رخ می‏دهد و انرژی مورد نیاز برای این حرکت قوی‏تر است. بنابراین، شیب غلظت و انتشار مولکولی به همدیگر مرتبط هستند.