Ћелија има много обавеза. Једна од његових најважнијих функција је одржавање здравог окружења у ћелији. То захтева контролу унутарћелијских концентрација различитих молекула, као што су јони, растворени гасови и биохемикалије.
Градијент концентрације је разлика у концентрацији супстанце у региону. У микробиологији ћелијска мембрана ствара градијенте концентрације.
Дефиниција градијента и концентрације (биологија)
Пре него што сазнамо како функционишу градијенти концентрације микробиологија, морамо да разумемо дефиницију градијента и концентрације (биологија).
А "концентрација"односи се на количину материјала (који се обично назива растворена супстанца) која се обично налази у раствору. Тако, на пример, ако имате одређену количину шећера у цитосолу ћелије, шећер би био растворена супстанца и цитосол (тамо где је шећер) називају се „растварачем“ у раствору који праве заједно. Концентрација шећера значила би количину шећера која се налази у цитозолу те ћелије.
А "градијент концентрације"једноставно значи да постоји разлика у концентрацијама на два различита места. На пример, могли бисте да имате много молекула шећера унутар ћелије, а врло мало ван ћелије. То би био пример градијента концентрације.
Када се градиент концентрације формира, молекули желе да тече из подручја високе концентрације у ниску концентрацију како би смањили или се решили градијента. Међутим, понекад су градијенти неопходни за структуру / функцију ћелија. Настављајући са примером шећера, ћелија жели да задржи шећер у ћелији ради употребе, уместо да дозволи да тече из ћелије.
Ћелијска мембрана
А. ћелијске мембране Састоји се од двоструког слоја фосфолипида, који су молекули који садрже фосфатну главу и два липидна репа. Ово се назива фосфолипидни двослој. Главе се поравнавају дуж унутрашње и спољне границе мембране, док репови испуњавају простор између.
Ћелијска мембрана има селективну пропусност - репови спречавају дифузију великих или наелектрисаних молекула кроз ћелијску мембрану, док мали и у масти растворљиви молекули могу проклизати. Селективна пропустљивост може створити градијент концентрације преко мембране који захтева посебну трансмембрану протеини које треба савладати, а истовремено омогућавају да се мали и у масти растворљиви молекули дифундирају без трошења енергије.
Пасивна дифузија
Мали, неполарни молекули могу дифундовати кроз ћелијску мембрану на основу градијента концентрације молекула. Неполарни молекул има релативно равномерно и неутрално електрично наелектрисање.
На пример, кисеоник је неполаран и слободно дифундира кроз ћелијску мембрану. Крвне ћелије преносе молекуле кисеоника у просторе који окружују ћелије, стварајући релативно високу концентрацију О2. Ћелија континуирано метаболише кисеоник, стварајући градијент концентрације између унутрашњости и спољашности ћелије. О.2 дифундује кроз мембрану због овог градијента.
Вода и угљен-диоксид, иако поларни, довољно су мали да се без помоћи дифундирају кроз ћелијску мембрану.
Рецептори за јонске канале
Ан ион је атом или молекул са различитим бројем протона и електрона - он носи електрични набој. Одређени јони, укључујући натријум, калијум и калцијум, важни су за нормално функционисање ћелије. Липиди одбацују јоне, али ћелијска мембрана је препуна тзв рецептори јонских канала који помажу у контроли концентрације јона у ћелији.
Натријум-калијумска пумпа користи енергетски молекул ћелије, аденозин трифосфат (АТП), да би се превазишао градијент концентрације, омогућавајући кретање натријума из ћелије и калијума у ћелију. Остале пумпе се ослањају на електродинамичке силе уместо на АТП за транспорт јона кроз мембрану.
Протеини носачи
Велики молекули не могу дифундовати кроз липиде у ћелијској мембрани. Протеини носачи унутар мембране пружају трајектну услугу, користећи било који активни превоз или Олакшана дифузија.
Активни превоз захтева да ћелија користи АТП за померање великог молекула према градијенту концентрације. Рецептори унутар активних транспортних протеина везују се за одређеног путника, а АТП омогућава протеину да транслоцира свог путника преко мембране.
Олакшана дифузија не треба биохемијску енергију из ћелије. Носачи који користе олакшану дифузију делују као чувари врата који се отварају и затварају на основу концентрације и електричних градијената.