การไล่ระดับความเข้มข้นในจุลชีววิทยาคืออะไร?

เซลล์มีหน้าที่หลายอย่างที่ต้องทำ หน้าที่ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของมันคือการรักษาสภาพแวดล้อมที่แข็งแรงภายในเซลล์ สิ่งนี้ต้องการการควบคุมความเข้มข้นภายในเซลล์ของโมเลกุลต่างๆ เช่น ไอออน ก๊าซที่ละลายน้ำ และชีวเคมี

การไล่ระดับความเข้มข้นคือความแตกต่างในความเข้มข้นของสารทั่วทั้งภูมิภาค ในจุลชีววิทยา เยื่อหุ้มเซลล์สร้างการไล่ระดับความเข้มข้น

ก่อนที่เราจะพูดถึงว่าการไล่ระดับความเข้มข้นทำงานอย่างไรใน จุลชีววิทยาเราจำเป็นต้องเข้าใจคำจำกัดความของการไล่ระดับสีและความเข้มข้น (ชีววิทยา)

เอ "ความเข้มข้น" หมายถึงปริมาณของวัสดุ (ปกติเรียกว่าตัวถูกละลาย) ที่พบโดยปกติในสารละลาย ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณมีน้ำตาลในไซโตซอลของเซลล์อยู่จำนวนหนึ่ง น้ำตาลก็จะเป็น ตัวถูกละลายและไซโตซอล (ในที่ที่มีน้ำตาล) เรียกว่า "ตัวทำละลาย" ในสารละลายที่ทำขึ้น ด้วยกัน. ความเข้มข้นของน้ำตาลจะหมายถึงปริมาณน้ำตาลที่พบในไซโตซอลของเซลล์นั้น

เอ "การไล่ระดับความเข้มข้น" หมายถึงความเข้มข้นต่างกันในสองที่ ตัวอย่างเช่น คุณอาจมีน้ำตาลหลายโมเลกุลอยู่ในเซลล์ และอยู่นอกเซลล์ได้น้อยมาก นั่นจะเป็นตัวอย่างของการไล่ระดับความเข้มข้น

เมื่อเกิดการไล่ระดับความเข้มข้น โมเลกุลต้องการไหลจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำเพื่อลดหรือกำจัดการไล่ระดับสี อย่างไรก็ตาม บางครั้งการไล่ระดับสีก็จำเป็นสำหรับโครงสร้าง/หน้าที่ของเซลล์ ต่อจากตัวอย่างน้ำตาล เซลล์ต้องการเก็บน้ำตาลไว้ในเซลล์เพื่อใช้แทนการปล่อยให้ไหลออกจากเซลล์

อา เยื่อหุ้มเซลล์ ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดสองชั้น ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีหัวฟอสเฟตและหางลิปิดสองส่วน สิ่งนี้เรียกว่าฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์ หัวจะเรียงตามแนวขอบด้านในและด้านนอกของเมมเบรน ในขณะที่หางจะเติมช่องว่างระหว่างนั้น

เยื่อหุ้มเซลล์มีการซึมผ่านเฉพาะส่วน หางป้องกันโมเลกุลขนาดใหญ่หรือมีประจุไม่ให้กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่โมเลกุลขนาดเล็กและละลายในไขมันสามารถลอดผ่านได้ การซึมผ่านแบบคัดเลือกสามารถสร้างการไล่ระดับความเข้มข้นข้ามเมมเบรนที่ต้องการเมมเบรนพิเศษ โปรตีนที่จะเอาชนะในขณะที่ยังคงปล่อยให้โมเลกุลที่ละลายน้ำได้ขนาดเล็กและจำเป็นที่จำเป็นในการแพร่กระจายโดยไม่ต้องใช้ขึ้น พลังงาน.

โมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีขั้วสามารถแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ตามการไล่ระดับความเข้มข้นของโมเลกุล โมเลกุลที่ไม่มีขั้วมีประจุไฟฟ้าที่ค่อนข้างสม่ำเสมอและเป็นกลางตลอด

ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนไม่มีขั้วและแพร่กระจายอย่างอิสระผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์เม็ดเลือดขนส่งโมเลกุลออกซิเจนไปยังพื้นที่รอบ ๆ เซลล์ สร้าง O. ที่มีความเข้มข้นค่อนข้างสูง₂. เซลล์เผาผลาญออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดการไล่ระดับความเข้มข้นระหว่างภายในและภายนอกเซลล์ อู๋₂ กระจายผ่านเมมเบรนเนื่องจากการไล่ระดับนี้

น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์แม้ว่าจะมีขั้ว แต่ก็เล็กพอที่จะแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยไม่มีใครช่วย

อัน ไอออน เป็นอะตอมหรือโมเลกุลที่มีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนต่างกัน มันมีประจุไฟฟ้า ไอออนบางชนิด รวมทั้งโซเดียม โพแทสเซียม และแคลเซียม มีความสำคัญต่อการทำงานปกติของเซลล์ ไขมันปฏิเสธไอออน แต่เยื่อหุ้มเซลล์เต็มไปด้วยโปรตีนที่เรียกว่า ตัวรับช่องไอออน ที่ช่วยควบคุมความเข้มข้นของไอออนภายในเซลล์

ปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมใช้โมเลกุลพลังงานของเซลล์ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP)เพื่อเอาชนะการไล่ระดับความเข้มข้นทำให้โซเดียมออกจากเซลล์และโพแทสเซียมเข้าสู่เซลล์ ปั๊มอื่นๆ ใช้แรงอิเล็กโทรไดนามิกแทน ATP เพื่อขนส่งไอออนผ่านเมมเบรน

โมเลกุลขนาดใหญ่ไม่สามารถแพร่กระจายผ่านไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์ได้ โปรตีนพาหะภายในเมมเบรนจะให้บริการเรือข้ามฟากโดยใช้ การขนส่งที่ใช้งาน หรือ การแพร่กระจายที่สะดวก.

การขนส่งที่ใช้งานอยู่ ต้องการให้เซลล์ใช้ ATP เพื่อย้ายโมเลกุลขนาดใหญ่ไปเทียบกับระดับความเข้มข้น ตัวรับภายในโปรตีนขนส่งที่ใช้งานอยู่จะจับกับผู้โดยสารที่เฉพาะเจาะจง และ ATP ช่วยให้โปรตีนสามารถเคลื่อนย้ายผู้โดยสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้

อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ไม่ต้องการพลังงานชีวเคมีจากเซลล์ สายการบินที่ใช้การแพร่แบบอำนวยความสะดวกทำหน้าที่เป็นผู้รักษาประตูที่เปิดและปิดตามความเข้มข้นและการไล่ระดับไฟฟ้า