Mikrobiyolojide Konsantrasyon Gradyanları Nelerdir?

Bir hücrenin yerine getirmesi gereken birçok görevi vardır. En önemli işlevlerinden biri hücre içinde sağlıklı bir ortam sağlamaktır. Bu, iyonlar, çözünmüş gazlar ve biyokimyasallar gibi çeşitli moleküllerin hücre içi konsantrasyonlarının kontrol edilmesini gerektirir.

Konsantrasyon gradyanı, bir maddenin bir bölgedeki konsantrasyonundaki farktır. Mikrobiyolojide hücre zarı konsantrasyon gradyanları yaratır.

Konsantrasyon gradyanlarının nasıl çalıştığına geçmeden önce mikrobiyoloji, gradyan ve konsantrasyon tanımını (biyoloji) anlamamız gerekir.

bir "konsantrasyon" genellikle bir çözeltide bulunan bir malzemenin (genellikle bir çözünen olarak adlandırılır) miktarını ifade eder. Örneğin, bir hücrenin sitozolünde belirli bir miktarda şeker varsa, şeker çözünen ve sitozol (şekerin olduğu yerde) yaptıkları çözeltide "çözücü" olarak adlandırılır. birlikte. Şeker konsantrasyonu, o hücrenin sitozolünde bulunan şeker miktarı anlamına gelir.

bir "konsantrasyon gradyanı

Bir konsantrasyon gradyanı oluştuğunda, moleküller gradyanı azaltmak veya ondan kurtulmak için yüksek konsantrasyonlu alanlardan düşük konsantrasyona doğru akmak isterler. Bununla birlikte, bazen hücrelerin yapısı/fonksiyonu için gradyanlar gereklidir. Şeker örneğinden devam edersek, hücre, şekeri hücre dışına akmasına izin vermek yerine hücrede kullanmak için tutmak istiyor.

bir hücre zarı bir fosfat başı ve iki lipid kuyruğu içeren moleküller olan çift fosfolipid tabakasından oluşur. Buna fosfolipid çift tabakası denir. Kuyruklar aradaki boşluğu doldururken, kafalar zarın iç ve dış sınırları boyunca hizalanır.

Hücre zarı seçici geçirgenliğe sahiptir - kuyruklar, büyük veya yüklü moleküllerin hücre zarından yayılmasını engellerken, küçük ve yağda çözünen moleküller geçebilir. Seçici geçirgenlik, özel transmembran gerektiren membran boyunca konsantrasyon gradyanları oluşturabilir. gerekli küçük ve yağda çözünen moleküllerin tükenmeden dağılmasına izin verirken üstesinden gelinmesi gereken proteinler enerji.

Küçük, polar olmayan moleküller, molekülün konsantrasyon gradyanına bağlı olarak hücre zarından geçebilir. Polar olmayan bir molekül, boyunca nispeten düzgün ve nötr bir elektrik yüküne sahiptir.

Örneğin oksijen polar değildir ve hücre zarından serbestçe yayılır. Kan hücreleri, oksijen moleküllerini hücreleri çevreleyen boşluklara taşır ve nispeten yüksek bir O konsantrasyonu oluşturur.₂. Bir hücre sürekli olarak oksijeni metabolize ederek hücrenin içi ve dışı arasında bir konsantrasyon gradyanı oluşturur. Ö₂ bu gradyan nedeniyle zardan difüze olur.

Su ve karbon dioksit polar olsa da, hücre zarından yardım almadan geçebilecek kadar küçüktür.

bir iyon farklı sayıda proton ve elektrona sahip bir atom veya moleküldür - elektrik yükü taşır. Sodyum, potasyum ve kalsiyum da dahil olmak üzere belirli iyonlar, bir hücrenin normal işleyişi için önemlidir. Lipitler iyonları reddeder, ancak hücre zarı, adı verilen proteinlerle doludur. iyon kanalı reseptörleri hücre içindeki iyon konsantrasyonlarını kontrol etmeye yardımcı olur.

Sodyum-potasyum pompası hücrenin enerji molekülünü kullanır, adenosin trifosfat (ATP), konsantrasyon gradyanının üstesinden gelmek için sodyumun hücre dışına ve potasyumun hücre içine hareketine izin verir. Diğer pompalar, iyonları zar boyunca taşımak için ATP'den ziyade elektrodinamik kuvvetlere güvenir.

Büyük moleküller hücre zarındaki lipitlerden geçemezler. Membran içindeki taşıyıcı proteinler, feribot hizmetini aşağıdakilerden birini kullanarak sağlar: aktif taşımacılık veya Kolaylaştırılmış difüzyon.

Aktif taşımacılık büyük molekülü konsantrasyon gradyanına karşı hareket ettirmek için hücrenin ATP kullanmasını gerektirir. Aktif taşıma proteinleri içindeki reseptörler, belirli yolcuya bağlanır ve ATP, proteinin yolcusunu zar boyunca yer değiştirmesine izin verir.

Kolaylaştırılmış difüzyon hücreden biyokimyasal enerjiye ihtiyaç duymaz. Kolaylaştırılmış difüzyon kullanan taşıyıcılar, konsantrasyon ve elektriksel gradyanlara dayalı olarak açılıp kapanan kapı bekçileri görevi görür.