مترجم: سهیلا حاجیزاده
منبع:راسخون
منبع:راسخون
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.
