Mitkä ovat pitoisuusgradientit mikrobiologiassa?

Solulla on monia tehtäviä. Yksi sen tärkeimmistä tehtävistä on terveellisen ympäristön ylläpitäminen solussa. Tämä edellyttää eri molekyylien, kuten ionien, liuenneiden kaasujen ja biokemikaalien, solunsisäisten pitoisuuksien säätämistä.

Pitoisuusgradientti on ero aineen pitoisuudessa alueella. Mikrobiologiassa solukalvo luo pitoisuusgradientteja.

Ennen kuin tutustumme keskittymiskaltevuuksien toimintaan mikrobiologia, meidän on ymmärrettävä kaltevuus ja pitoisuuden määritelmä (biologia).

A "pitoisuus"viittaa materiaalin määrään (jota yleensä kutsutaan liuenneeksi aineeksi), joka yleensä löytyy liuoksesta. Joten esimerkiksi jos sinulla on tietty määrä sokeria solun sytosolissa, sokeri olisi liuotettua ainetta ja sytosolia (missä sokeri on) kutsutaan "liuottimeksi" niiden tekemässä liuoksessa yhdessä. Sokerin pitoisuus tarkoittaisi sokerin määrää, joka löytyy kyseisen solun sytosolista.

A "pitoisuusgradientti"tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että pitoisuuksissa on ero kahdessa eri paikassa. Esimerkiksi sinulla voi olla monia sokerimolekyylejä solun sisällä ja hyvin vähän solun ulkopuolella. Se olisi esimerkki pitoisuusgradientista.

Kun muodostuu pitoisuusgradientti, molekyylit haluavat virrata korkean pitoisuuden alueista pieniin pitoisuuksiin vähentääkseen gradienttia tai päästäkseen eroon siitä. Joskus gradientit ovat kuitenkin välttämättömiä solujen rakenteelle / toiminnalle. Jatkamalla sokeriesimerkkiä, solu haluaa pitää sokerin solussa käyttöä varten sen sijaan, että sallisi sen virrata solusta.

A solukalvo koostuu kaksikerroksisista fosfolipideistä, jotka ovat molekyylejä, jotka sisältävät fosfaattipään ja kaksi lipidipäätä. Tätä kutsutaan fosfolipidikaksoiskerrokseksi. Päät kohdistuvat kalvon sisä- ja ulkorajoja pitkin, kun hännät täyttävät välissä olevan tilan.

Solukalvolla on selektiivinen läpäisevyys - hännät estävät suuria tai varautuneita molekyylejä diffundoitumasta solukalvon läpi, kun taas pienet ja rasvaliukoiset molekyylit voivat liukastua läpi. Selektiivinen läpäisevyys voi luoda pitoisuusgradientteja membraanin yli, jotka vaativat erityistä kalvon läpäisyä proteiinit voittamaan samalla sallien tarvittavien pienten ja rasvaliukoisten molekyylien diffundoitumisen kuluttamatta niitä energiaa.

Pienet, ei-polaariset molekyylit voivat diffundoitua solukalvon läpi molekyylin pitoisuusgradientin perusteella. Polaarisella molekyylillä on suhteellisen tasainen ja neutraali sähkövaraus kaikkialla.

Esimerkiksi happi ei ole polaarista ja diffundoituu vapaasti solukalvon läpi. Verisolut kuljettavat happimolekyylejä soluja ympäröiviin tiloihin luoden suhteellisen korkean O-pitoisuuden₂. Solu metaboloi happea jatkuvasti ja luo pitoisuusgradientin solun sisä- ja ulkopinnan välille. O₂ diffundoituu kalvon läpi tämän kaltevuuden takia.

Vesi ja hiilidioksidi ovat polaarisia, mutta riittävän pieniä diffundoitumaan solukalvon läpi ilman apua.

An ioni on atomi tai molekyyli, jolla on erilainen määrä protoneja ja elektroneja - sillä on sähkövaraus. Tietyt ionit, mukaan lukien natrium, kalium ja kalsium, ovat tärkeitä solun normaalille toiminnalle. Lipidit hylkäävät ionit, mutta solukalvo on pippuroitu niin kutsuttujen proteiinien kanssa ionikanavareseptorit jotka auttavat hallitsemaan ionipitoisuuksia solussa.

Natrium-kaliumpumppu käyttää solun energiamolekyyliä, adenosiinitrifosfaatti (ATP), pitoisuusgradientin voittamiseksi, jolloin natrium liikkuu solusta ja kalium soluun. Muut pumput tukeutuvat elektrodynaamisiin voimiin ATP: n sijasta kuljettaakseen ioneja membraanin läpi.

Suuret molekyylit eivät voi diffundoitua solukalvon lipidien läpi. Kalvon sisällä olevat kantajaproteiinit tarjoavat lauttapalvelun jommankumman avulla aktiivinen liikenne tai helpottanut diffuusiota.

Aktiivinen liikenne vaatii solun käyttämään ATP: tä suuren molekyylin siirtämiseksi pitoisuusgradienttia vastaan. Aktiivisten kuljetusproteiinien reseptorit sitoutuvat spesifiseen matkustajaan, ja ATP antaa proteiinin siirtyä matkustajansa läpi kalvon.

Helpotettu diffuusio ei tarvitse solun biokemiallista energiaa. Helpotettua diffuusiota käyttävät kantajat toimivat portinvartijoina, jotka avautuvat ja sulkeutuvat keskittymiskyvyn ja sähköisten kaltevuuksien perusteella.