¡Hola! Según la definición, el gradiente de concentración se dirige desde el lado de menor concentración hacia el lado de mayor concentración. Por lo tanto, siempre se dice que la difusión está dirigida contra el gradiente de concentración, es decir, del lado con más concentración al lado con menos.
Sin embargo, cuando lees literatura sobre la vida de una célula, la fotosíntesis, siempre dice que "a lo largo del gradiente de concentración" está en la dirección de una concentración decreciente, y "contra el gradiente de concentración" está en la dirección de una concentración creciente y, por lo tanto, , por ejemplo, la difusión simple en las células (o, de lo contrario, la difusión ordinaria) se dirige a lo largo del gradiente de concentración.
Pero hay una contradicción. Resulta que la expresión "a lo largo del gradiente de concentración" es en realidad un movimiento opuesto a la dirección del gradiente de concentración. ¿Cómo puede ser esto?
Este error persistente y generalizado se debe a la diferencia en la comprensión de la dirección del vector gradiente de concentración en física y biología. Los biólogos prefieren hablar de la dirección del vector gradiente de concentración de mayor a menor valor, y los físicos de menor a mayor.
Caracterizar la magnitud y dirección del mayor cambio en la concentración de cualquier sustancia en el ambiente. Por ejemplo, si consideramos dos regiones con diferentes concentraciones de una sustancia separadas por una membrana semipermeable, entonces el gradiente de concentración estará dirigido desde la región de menor concentración de la sustancia a la región con su mayor concentración. Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#propiedad". )]][[C:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#propiedad". )]] .
Definición
El gradiente de concentración está dirigido a lo largo del camino yo correspondiente a la normal a la superficie de isoconcentración (membrana semipermeable). El valor del gradiente de concentración. texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \nabla C es igual a la razón del cambio elemental en la concentración corriente continua a la longitud del camino elemental dl :
texvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \nabla C = \frac(dC)(dl)
A un valor constante del gradiente de concentración C por el camino yo :
No se puede analizar la expresión (archivo ejecutabletexvc extraviado; Consulte math/README para obtener ayuda con la configuración): \nabla C = \frac(C_1 - C_2)(l)
Aquí C1 Y C2- valor inicial y final de la concentración a lo largo de la longitud del camino yo(normal a la superficie de isoconcentración).
Un gradiente de concentración puede ser responsable del transporte de sustancias, como la difusión. La difusión se realiza contra el vector gradiente de concentración. [[C:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#propiedad". )]][[C:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#propiedad". )]][[C:Wikipedia:Artículos sin fuentes (país: Error de Lua: callParserFunction: no se encontró la función "#propiedad". )]] .
La unidad de medida del gradiente de concentración en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el valor −4 (mol/m 4 o kg/m 4), así como sus derivadas fraccionarias o múltiples.
ver también
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Literatura
- Antonov V. F., Chernysh A. M., Pasechnik V. I. Biofísica - M.: VLADOS, 2000, S. 35. ISBN 5-691-00338-0
- Trifonov E.V.- San Petersburgo: 2011.
Un extracto que caracteriza el gradiente de concentración
- Estos son Brujos y Veduns, Isidora. Tu padre fue una vez uno de ellos... Los entrenamos.Me dolía el corazón... ¡Quería aullar con voz de lobo, compadeciéndome de mí mismo y de mi corta vida perdida!... Tirando todo por la borda, sentarme con ellos, con estos vedunes y brujos felices, para saber con la mente y el corazón. ¡toda la profundidad de lo maravilloso, tan generosamente abierto por él gran CONOCIMIENTO! Las lágrimas ardientes estaban listas para brotar como un río, pero hice todo lo posible para contenerlas de alguna manera. Era absolutamente imposible hacer esto, ya que las lágrimas eran otro “lujo prohibido”, al que no tenía derecho si me creía un verdadero Guerrero. Los guerreros no lloraron. Lucharon y ganaron, y si murieron, ciertamente no con lágrimas en los ojos ... Aparentemente, estaba muy cansado. De la soledad y el dolor... Del miedo constante por los familiares... De una lucha interminable en la que no tenía la menor esperanza de salir victoriosa. Realmente necesitaba una bocanada de aire fresco, y ese aire para mí era mi hija, Anna. Pero por alguna razón, ella no estaba a la vista, aunque yo sabía que Anna estaba aquí, con ellos, en esta maravillosa y extraña tierra “cerrada”.
Sever estaba de pie junto a mí en el borde del desfiladero, y una profunda tristeza acechaba en sus ojos grises. Quería preguntarle: ¿lo veré alguna vez? Pero no había suficiente fuerza. No quería despedirme. No quería irme. ¡La vida aquí era tan sabia y tranquila, y todo parecía tan simple y bueno!... Pero allí, en mi mundo cruel e imperfecto, la gente buena estaba muriendo, y era hora de volver para tratar de salvar al menos a alguien... Esto Es real, era mi mundo, sin importar lo aterrador que fuera. Y mi padre, que allí se quedó, probablemente sufrió mucho, al no poder escapar de las garras de Caraffa, a quien irónicamente decidí, cueste lo que cueste, destruir, aunque para ello tenga que entregar mi corta y tan querida mi vida ...
– ¿Puedo ver a Ana? - con esperanza en el alma, le pregunté a Severa.
– Perdóname, Isidora, Anna está pasando por una “limpieza” del alboroto mundano... Antes de entrar al mismo salón donde tú estabas hace un momento. Ella no puede venir a ti ahora...
“Pero, ¿por qué no necesitaba “limpiar” nada? Me sorprendió. - Anna todavía es una niña, no tiene demasiada "suciedad" mundana, ¿verdad?
Cuando el gradiente de concentración es cero, el proceso de difusión no puede tener lugar. Una condición indispensable para la difusión es también la permeabilidad de la superficie por la que debe pasar el proceso de difusión. Cuando la superficie es impermeable a las partículas de una sustancia, tampoco puede tener lugar la difusión de esta sustancia.[ ...]
A altos gradientes de concentración de sustancias químicas en el agua, se altera la función osmorreguladora de las branquias, lo cual es importante para explicar el mecanismo de acción de muchos tóxicos y se utiliza en la lucha contra las enfermedades de los peces. Por ejemplo, en esto se basa el método hiperosmótico de administración de vacunas y preparados medicinales.[ ...]
La variación diurna de la concentración de O3 cerca de la superficie terrestre difiere significativamente del patrón plano. Durante el año, disminuye hacia la mitad del día. La profundidad del mínimo del mediodía alcanza un valor mínimo de 4-5 ppb en los meses de verano, en invierno se expresa débilmente. En la fig. 4.10 muestra variaciones en los 03 cambios de contenido durante el día para diferentes meses (de abril a diciembre de 1989 y de enero a marzo de 1990). Las características específicas de tal cambio en la concentración de ozono troposférico están asociadas con la circulación montañosa, que está activa en la estación cálida, el gradiente positivo de la concentración de ozono en la troposfera inferior y los procesos fotoquímicos que conducen a la destrucción. de moléculas de ozono durante el día en condiciones de alta iluminación solar con un bajo contenido de NOx. Durante la noche, la escorrentía que cae trae aire limpio rico en ozono de las capas superiores de la troposfera.[ ...]
Como es sabido, los gradientes de concentración surgen no solo en el medio de la membrana, sino también en la solución. Habitualmente se intentan eliminar aplicando un amasado intensivo. Sin embargo, este último no captura la capa de difusión de Nernst y el gradiente de concentración en ella no se puede eliminar. Naturalmente, en tales casos, la teoría debe tener en cuenta el efecto de la película cercana a la membrana de la solución. Para una consideración cuantitativa del fenómeno, es necesario conocer el espesor de esta película, que se estima por métodos hidrodinámicos, midiendo la difusión y los potenciales, o directamente determinando la densidad de corriente crítica en un campo alto, es decir, trabajando en condiciones cerca de la polarización. Pero si se utiliza el fenómeno de la polarización para estimar el espesor de la película cercana a la membrana de la solución, entonces esto es extremadamente dañino para todo el proceso de electrodiálisis.[ ...]
Al final del proceso, cuando el gradiente de concentración se acerca a cero, es decir, cuando las concentraciones se igualan, cada vez pasa menos resina a la solución por unidad de tiempo.[ ...]
La difusiónoforesis es el movimiento de partículas causado por el gradiente de concentración de los componentes de una mezcla de gases. Este fenómeno se manifiesta claramente en los procesos de evaporación y condensación.[ ...]
La difusiónoforesis es el movimiento de partículas bajo la influencia de un gradiente de concentración en ausencia de un campo eléctrico externo. Es análoga a la electroforesis, pero a diferencia de ella, la fuerza impulsora de las partículas en movimiento en la fase líquida no es el gradiente de potencial eléctrico, sino el gradiente de concentración de soluto a lo largo del flujo. Este fenómeno fue descubierto y descrito por B.V. Deryagin y S.S. Duchin en 1964[ ...]
La fuerza motriz del proceso de extracción es el gradiente de concentración, una cantidad vectorial que determina la dirección de la difusión. La difusión incluye componentes moleculares y convectivos.[ ...]
Para entender los mecanismos del efecto inhibitorio de altas concentraciones de H+ sobre el transporte activo de H+, en nuestra opinión, las consideraciones de G. Ulch son de particular interés. Él cree que el mecanismo de transporte de iones a un pH del agua de 4,0 debe superar el gradiente de iones H+ que ha aumentado considerablemente (por un factor de 25.000) en comparación con lo que ocurre a un pH del agua de 7,4. Un aumento tan extremadamente alto en el gradiente de concentración de H+ inevitablemente debe ralentizar el transporte activo de iones de Na+ del agua a la sangre, ya que el funcionamiento normal de las bombas de iones ocurre solo cuando se liberan ciertos contraiones del cuerpo al ambiente externo: para Na+ , estos son H+ y NH5, y para SG, esto es HCoz. Es cierto que los peces tienen un mecanismo de reserva más, por así decirlo, de absorción de sodio utilizando 1MH4 como contraión (Na + = 1MH), especialmente porque la formación de amonio aumenta con la acidificación del agua y su excreción del cuerpo debería aumentar significativamente. Sin embargo, a un pH bajo del agua, es decir, con un aumento en la concentración de iones en el ambiente externo, aumenta la resistencia al transporte de amonio y se libera, probablemente no en forma iónica, sino en forma de amoníaco, que tiene una mayor capacidad de difusión. Por lo tanto, un mecanismo adicional de captación de Na+ a cambio de [MH4] puede bloquearse a altas concentraciones de iones de hidrógeno en el medio ambiente.[ ...]
El movimiento de larga distancia es probablemente independiente del gradiente de concentración del virus a lo largo de la ruta de viaje. Más bien, es una rápida transferencia accidental de material infeccioso. En las primeras etapas de la infección sistémica, el virus, obviamente, puede penetrar en los tejidos susceptibles de infección sin causar infección en ellos (ver, por ejemplo,).[ ...]
Durante la evaporación desde la superficie de una gota (o película líquida), surge un gradiente de concentración de vapor, pero como la presión total del vapor debe permanecer constante, se produce un flujo hidrodinámico de la mezcla vapor-gas (VGM), dirigido perpendicularmente a la superficie de la gota. la gota que se evapora y compensa la difusión de los gases a esta superficie.[ . ..]
Así, el bebedero de los bueyes a través de la membrana se puede realizar en contra del gradiente de concentración con gasto de energía, es decir, por transferencia activa.[ ...]
La transferencia por difusión en un reactor de flujo casi siempre ocurre debido a la aparición de un gradiente de concentración a lo largo (ver Fig. 2.41). Cabe señalar que el mecanismo de tal transferencia no es solo molecular: el flujo de materia 03c1C/(]1 se determina a través de un cierto coeficiente de difusión efectivo Oe (por ejemplo, difusión turbulenta). Y si este flujo es comparable al convectivo - Cu (transferencia de materia con un flujo que se mueve en i), se hace evidente que hay que tenerlo en cuenta a la hora de construir un modelo.[ ...]
La fuerza impulsora para la separación de mezclas es principalmente la sobrepresión del lado del flujo inicial o el gradiente de concentración de las sustancias a separar.[ ...]
La eficiencia del proceso de extracción depende de los siguientes factores: el tamaño de la superficie de interacción entre las fases, el gradiente de concentración de la sustancia extraída, la tasa de movimiento mutuo de las fases, la duración del contacto. Cuanto más altos son estos indicadores, más aumenta la velocidad del proceso y la integridad de la purificación.[ ...]
Dado que el magma es un sistema multicomponente, no siempre está justificado aplicarle el modelo de convección puramente térmica, o convección debida a gradientes de concentración de materia. Físicamente más probable en estos casos es el modelo de convección de doble difusión. En este tipo de convección “actúan” dos flujos: el primero es debido al gradiente de temperatura (flujo de energía de difusión), el segundo es debido al gradiente de concentración de una sustancia (o varias sustancias, como, por ejemplo, en el magma) . Ambos flujos interactúan entre sí. El ejemplo más simple es calentar desde abajo una solución de sales con un cierto gradiente de concentración. En esta situación, la solución se “descompone” en una serie de capas convectivas horizontales, en cada una de las cuales se mezclan la temperatura y el contenido de sal. Las capas están separadas por superficies a través de las cuales se transfieren el calor y la sal por difusión molecular.[ ...]
Se ha establecido que el entorno bioquímico de los bosques de pinos y abetos es espacialmente heterogéneo tanto en dirección vertical como horizontal. El valor del gradiente de concentración de hidrocarburos terpénicos en el plano horizontal promedió 0,3 mg/m3 (máximo - 0,6-1,0 mg/m3), en el plano vertical - 0,3-0,5 mg/m3. La heterogeneidad del régimen bioquímico se debe aparentemente a la desigual cantidad de biomasa verde, al estado de los biogrupos del sotobosque y a la diferenciación de la copa en estratos de diferente calidad con predominio de acículas de dos años en la parte media de la copa. , que es fisiológicamente el más activo.[ ...]
Durante el almacenamiento inmóvil, la transferencia de vapores desde la superficie del producto al HP se produce debido a la difusión cuasi-isotérmica e isobárica molecular debido al gradiente de concentración de los vapores del producto. Al mismo tiempo, se supone que en el HP en la superficie del producto hay una capa saturada de vapor de la mezcla vapor-aire.[ ...]
La teledetección sistemática de fitoplancton en el barco se llevó a cabo por primera vez en 1980, lo que permitió obtener curvas de distribución espacial de la concentración de fitoplancton en la capa de agua superficial. Un análisis de estas curvas mostró que son posibles fuertes gradientes de concentración de fitoplancton a distancias del orden de varios kilómetros (Fig. 5, curva I). Observamos que estos gradientes pronunciados generalmente pasan desapercibidos si las mediciones se realizan de acuerdo con el procedimiento estándar solo en las estaciones. A modo de comparación, en la Fig. La Figura 5 muestra la curva 2 construida a partir de mediciones en las estaciones.[ ...]
Considere una capa líquida fija de espesor k, en contacto con una capa de mezcla de vapor y gas de espesor k y (e - k) (Fig. 1.8). Durante la evaporación en un líquido y una mezcla de vapor y gas, surgen gradientes de temperatura (regiones I y II), y en una mezcla, surge un gradiente de concentración de vapor del líquido que se evapora (región II).[ ...]
En los dosímetros de tipo pasivo, la difusión de sustancias químicas se realiza a través de una capa estable de aire (dosímetros de difusión) o por penetración de una sustancia a través de una membrana según un gradiente de concentración (dosímetros permeables). Los dosímetros de estos dos tipos se muestran en la fig. 1.49.[ ...]
La absorción de nutrientes por parte de la célula puede ser pasiva o activa. Opo está asociado con el proceso de difusión y sigue el gradiente de concentración de una sustancia determinada. Como ya se discutió anteriormente (ver pág. 46), desde un punto de vista termodinámico, la dirección de difusión está determinada por el potencial químico de la sustancia. Cuanto mayor sea la concentración de una sustancia, mayor será su potencial químico. El movimiento va en la dirección del potencial químico más bajo. Cabe señalar que la dirección del movimiento de las IOP está determinada no solo por la sustancia química, sino también por el potencial eléctrico. Los iones con diferentes cargas pueden difundirse a través de la membrana a diferentes velocidades. Debido a esto, se crea una diferencia de potencial que, a su vez, puede servir como fuerza motriz para la llegada de un ion con carga opuesta. También puede surgir un potencial eléctrico como resultado de una distribución desigual de cargas en la propia membrana. Así, el movimiento pasivo de los yoops puede seguir un gradiente de potencial químico y eléctrico.[ ...]
Dado que la disolución de un gas es un proceso de difusión, su velocidad es proporcional a la superficie de contacto del gas con el líquido, la intensidad de su mezcla, el coeficiente de difusión y el gradiente de concentración del componente difusor en medios gaseosos y líquidos. Por lo tanto, al diseñar absorbentes, se presta especial atención a la organización del contacto entre el flujo de gas y el solvente líquido y la elección del líquido absorbente (absorbente).[ ...]
Cálculo del coeficiente de difusión. El movimiento térmico aleatorio de las moléculas de gas es la razón principal de su difusión en un líquido. Según la tradición establecida, la "fuerza motriz" del proceso se define como la diferencia entre las concentraciones del gas de las fases saturada e insaturada, aunque en realidad el movimiento browniano de las moléculas no está sometido a la acción de un gas adicional. "fuerza" en la dirección del gradiente de concentración. Sin embargo, la redistribución estadística de las moléculas de gas conduce inevitablemente a una reducción en la diferencia de concentración, lo que conduce a una transferencia de masa gradual en la dirección de concentración decreciente.[ ...]
Los factores que afectan la floculación de manera similar en condiciones de laboratorio y de producción son el tiempo de reacción (tiempo de residencia), la distribución de la energía de agitación, las propiedades de la solución y la concentración de los reactivos. Al mismo tiempo, dado que se comparan los sistemas que no fluyen y los que fluyen, la comparación del tiempo de residencia resulta difícil. También es difícil determinar el consumo energético medio de mezcla por unidad de volumen del reactor en procesos que dependen del caudal. También es difícil cuantificar los efectos cercanos a la pared, las fluctuaciones de concentración y los gradientes de concentración. Si estos efectos se pueden ignorar en todo momento se aclarará solo después de una evaluación cuidadosa de la situación específica.[ ...]
Мin y (? „х - materiales y flujos de calor que ingresan al volumen seleccionado (los flujos que salen del volumen tienen un valor negativo); los flujos entrantes pueden ser tanto de naturaleza convectiva (el flujo de reactivos) como de difusión (debido a la ocurrencia de concentración y gradientes de temperatura) [ ...]
La presencia de MMF en preparaciones de NAD quinasa de músculo esquelético de conejo también se demostró mediante fraccionamiento en una columna Sephadex G-200 (3), y los pesos moleculares de los oligómeros enzimáticos se refinaron utilizando el método de electroforesis en gradiente de concentración lineal (PAAG) en gel de poliacrilamida. . Los resultados obtenidos en el estudio de la enzima por los dos métodos indicados mostraron que las preparaciones de NAD-quinasa parcialmente purificadas contienen oligómeros de la enzima con pesos moleculares de 31 000, 65 000, 94 000, 160 000, 220 000, 350 000. La forma menos asociada de NAD- quinasa es una proteína con un peso molecular de 31.000, que, aparentemente, puede considerarse una subunidad de la enzima sobre la base de que después del tratamiento con dodecilsulfato de sodio de dos fracciones de bajo peso molecular tomadas de la columna (31.000, € 5.000) y posterior electroforesis, no se detectó proteína en electroforegramas con un peso molecular inferior a 30.000.[ ...]
Complementa con éxito el método de biotest en el análisis de biotest de daphnia utilizando los microorganismos más simples: ciliados-zapatos (Paramecium caudatum). El método de análisis de bioensayo de muestras de agua se basa en la capacidad de los ciliados para evitar zonas desfavorables y potencialmente mortales y moverse activamente a lo largo de gradientes de concentración química hacia zonas favorables. El método le permite determinar rápidamente la toxicidad aguda de las muestras de agua y está diseñado para controlar la toxicidad del agua natural, residual, potable, extractos de agua de diversos materiales y productos alimenticios.[ ...]
Debido al contenido de soluciones de sales, azúcares y otras sustancias osmóticamente activas, las células se caracterizan por la presencia de una determinada presión osmótica en ellas. Por ejemplo, la presión en las células de los animales (formas marinas y oceánicas) alcanza 30 atm o más. En las células vegetales, la presión osmótica es aún mayor. La diferencia entre la concentración de sustancias dentro y fuera de la célula se denomina gradiente de concentración.[ ...]
Presentemos la clasificación existente de membranas semipermeables utilizadas en la implementación de procesos de ósmosis inversa y ultrafiltración (Fig. 6.36). Dichas membranas pueden ser; porosos y no porosos, siendo estos últimos geles cuasi-homogéneos a través de los cuales penetran el solvente y los solutos bajo la acción de un gradiente de concentración (difusión molecular), por lo que tales membranas se denominan membranas de difusión.[ ...]
Aunque la tierra ocupa solo el 30% de la superficie del globo, la mayor parte de su área está ocupada por el mundo vegetal, que absorbe activamente los gases de la atmósfera. Las plantas pueden absorber gases atmosféricos como sustancias inorgánicas sin procesamiento o, lo que es más importante, incluirlos activamente en los procesos metabólicos, creando así un gradiente de concentración favorable para una mayor absorción. Un buen ejemplo es el dióxido de carbono, que contamina la atmósfera como principal producto de la combustión del carbono.[ ...]
El suelo es ampliamente utilizado para la eliminación de desechos, por lo que la elección del tipo de suelo es muy importante: con permeabilidad, tamaño de partícula y estabilidad adecuados; también es necesario mantener las características de filtración del suelo con un régimen adecuado de gestión de residuos, ya que cualquier condición antioxidante en el suelo reducirá la tasa de biodegradación. Los gradientes de concentración iniciales de donantes y aceptores de electrones, oxígeno y temperatura conducen a la estratificación de la población microbiana, principalmente a la sorción de microorganismos que consumen carbono orgánico. Una vez que se ha producido la sorción, comienza el proceso de catabolismo microbiano. El proceso de enterrar los residuos en el suelo es económico, pero pueden surgir una serie de dificultades, especialmente en invierno, debido a los grandes volúmenes de agua que se filtran en el suelo, la baja evaporación y la baja actividad microbiana. Incluso en las condiciones más favorables, puede ocurrir la acumulación de metales pesados y la formación de una capa relativamente impermeable de suelo compactado debido a la precipitación de sales insolubles de hierro, manganeso y calcio. Además, las altas concentraciones de compuestos orgánicos y metales pesados pueden provocar la muerte de la cubierta vegetal, lo que solo puede evitarse mediante un tratamiento previo. Así, si bien la aspersión de las aguas formadas en el vertedero sobre los suelos arenosos, que sirven como fuente de pastos forrajeros, no tuvo ningún efecto nocivo sobre estos pastos, sino que se acumularon en ellos óxidos de calcio, magnesio y fósforo (V). Las aguas de los vertederos filtradas en el suelo, teniendo un efecto fitotóxico, al mismo tiempo contienen nutrientes necesarios para las plantas. La investigación de Menzer ha demostrado que cuando la soja se cultiva en arena irrigada con tales aguas, existe un desequilibrio en los nutrientes y el proceso debe regularse cuidadosamente.[ ...]
La distribución latitudinal de las emisiones (en la Fig. 3.6) apunta a los países industrializados del Hemisferio Norte como los principales “proveedores” de CO2 tecnogénico. La distribución desigual de las fuentes, así como las características de la circulación general de la atmósfera (la existencia de celdas cerradas de vientos alisios y una zona de convergencia intratropical, ver Fig. 1.5) son la causa del gradiente latitudinal de las concentraciones de CO2 .[ ...]
Mientras algunas áreas del tipo verde oscuro desaparecen y el TMV se reproduce en ellas, otras áreas de la hoja infectada permanecen casi completamente libres del virus durante toda la vida de la hoja. Las áreas de color verde oscuro de este tipo no parecen admitir la reproducción de TMV. Esta conclusión se puede extraer sobre la base de que, en primer lugar, cuando estas áreas del TMV se superponen, la concentración del virus infeccioso en ellas aumenta y, en segundo lugar, el borde entre los tejidos amarillo verdosos con una alta concentración del TMV de inspección y el área verde oscura permanece clara durante muchas semanas, a pesar de que las células de ambos sitios están conectadas por plasmodesmos. En áreas de color verde oscuro cerca de los bordes con tejidos amarillo-verdosos, se encontró un gradiente de concentración de partículas libres de TMV que, según creemos, se difunden desde los tejidos amarillo-verdosos vecinos (Fig. 35).[ ...]
Sin embargo, la práctica muestra que estos herbicidas penetran en las raíces en cantidades relativamente pequeñas y, por lo tanto, causan solo la muerte parcial del sistema radicular; algunas de las raíces permanecen vivas y son capaces de producir nuevos brotes. La razón de esto es la adsorción y desintegración gradual de la sustancia activa del herbicida durante su movimiento a lo largo de los tejidos conductores del tallo. Cuanto más lejos del lugar de aplicación, menor será la concentración del herbicida. Se crea un gradiente de concentración de herbicida en la planta, por así decirlo. Como resultado, se puede observar que en las plantas de malas hierbas tratadas con herbicidas sólo muere la parte aérea, el rizoma y parte de las raíces adyacentes al rizoma, y luego la concentración de herbicida en los tejidos desciende tanto que solo daña parcialmente, pero no mata la raíz. El herbicida puede no penetrar en absoluto en las partes más alejadas de la raíz del rizoma.[ ...]
Así, el río puede compararse con un sistema que se encuentra en estado de constante fermentación y tiene la capacidad de autopurificarse, es decir a la remoción de materia orgánica disuelta y en suspensión con propiedad de contaminante. Los compuestos químicos que se encuentran en el agua o presentes en estos sedimentos afectan las biocenosis acuáticas. Como resultado de la autodepuración, surge un efecto secundario: la aparición de gradientes en las concentraciones de oxígeno, nutrientes y sustancias biológicas.[ ...]
La depuración de emisiones gaseosas mediante absorbedores líquidos consiste en poner en contacto la corriente de gas contaminado con el absorbedor con la posterior separación del gas depurado del absorbedor gastado. Durante el proceso, el contaminante es absorbido por el líquido. La absorción es un proceso típico en ingeniería química, que a menudo se denomina proceso de lavado en el campo de la limpieza de emisiones de gases. Su fuerza impulsora es el gradiente de concentración en la interfase gas-líquido. El proceso avanza más rápido, cuanto mayor es la superficie de separación de fases, la turbulencia de los flujos y los coeficientes de difusión. La absorción ha sido el tema de muchas publicaciones en la literatura de ingeniería química y debe consultarse para obtener información adicional. Aquí consideraremos las características más comunes de los absorbentes, que son ampliamente utilizados para eliminar contaminantes como el dióxido de azufre, el sulfuro de hidrógeno, los hidrocarburos ligeros.[ ...]
Usando la expresión (8.1.36), es fácil estimar la contribución de cada etapa al proceso de extracción por difusión de un contaminante del suelo. El primer término entre corchetes determina la duración de la etapa de difusión de la impregnación (recuérdese que si los capilares se impregnan durante la primera etapa, que está determinada por la resistencia viscosa, entonces, debido a su corta duración, la duración de esta etapa puede ser ignorado); el segundo término caracteriza la duración de la etapa de formación del gradiente de concentración; el tercero es la duración del proceso de difusión real después de completar las etapas de impregnación y la formación de un gradiente de concentración. Estimemos ahora la relación de la duración de las etapas del proceso, dependiendo de las condiciones del proceso de lixiviación del contaminante.[ ...]
En la fig. 2.3, pero se presenta el lecho fijo del catalizador y los procesos que tienen lugar en él son los componentes del proceso general. El flujo total (convectivo) de reactivos 7 pasa entre los granos de catalizador. Desde el flujo, los reactivos se difunden hacia la superficie de los granos (2) y hacia los poros del catalizador (3), en cuya superficie interna se desarrolla la reacción (4). Los productos se devuelven a la corriente. El calor liberado se transfiere a lo largo de la capa (5) y luego desde la capa a través de la pared hasta el refrigerante (b). Los gradientes de concentración y temperatura que surgen como resultado de la reacción provocan flujos de materia y calor (7), adicionales al movimiento convectivo principal de los reactivos.[ ...]
El estudio de la distribución y movimiento de hidrobiontes se realizó en cuerpos de agua y sus áreas sujetas a impacto antrópico en diversos grados. Como resultado, fue posible documentar una serie de nuevas respuestas de comportamiento de peces e invertebrados a la propagación de contaminantes. Incluso en los focos de descarga de voleas de aguas tóxicas no tratadas, algunos individuos de las poblaciones locales son capaces de reconocer el peligro y tratar de abandonar la zona por un litoral y afluentes más limpios o cambiar su capa de hábitat, desprendiéndose del fondo, donde, como Por regla general, se notan las concentraciones más altas de sustancias nocivas. Los especímenes migratorios (nómadas) de las poblaciones de peces locales reaccionan más rápidamente moviéndose hacia una disminución en el gradiente de concentración del contaminante, y después de algunas horas o días se encuentran fuera de peligro. Los habitantes de la zona pelágica son los que menos sufren la contaminación, y la mayor muerte de individuos se da en los grupos sedentarios no migratorios de bentófagos.[ ...]
En las fuentes térmicas, el movimiento se produce debido a la energía térmica suministrada a la fuente. Las emisiones nocivas se distribuyen en forma de un flujo dirigido: un chorro convectivo, generalmente turbulento. Una fuente se llama dinámica si las emisiones nocivas de la misma se propagan en forma de un chorro contaminado con una cierta velocidad inicial de salida. La salida del chorro se produce por exceso de presión en el interior del volumen del recipiente, aparato debido a la acción de fuerzas gravitatorias o un sobrealimentador. En las fuentes de difusión, el movimiento se produce debido al gradiente de concentración de la impureza gaseosa. La dirección e intensidad de propagación de estos últimos dependen de las características de difusión de la sustancia y de la turbulencia del entorno. Los tipos de transferencia enumerados a menudo se combinan, por ejemplo, una fuente de calor también libera impurezas de gas.[ ...]
La relación entre el crecimiento del ovario y el crecimiento del embrión y el endospermo se puede juzgar por el cambio en las tasas de crecimiento de estas diferentes partes de la fruta en diferentes etapas de desarrollo. En algunos casos, la curva de crecimiento del feto es sigmoidea (por ejemplo, en un manzano) y, a veces, tiene dos ondas (Fig. 5.24). En el melocotón, el cambio en la tasa de crecimiento del pericarpio obviamente se correlaciona con el cambio en la tasa de crecimiento de la semilla en desarrollo. El efecto estimulante de las semillas en desarrollo sobre el crecimiento de los tejidos del pericarpio parece estar asociado, al menos en parte, con el efecto de la auxina formada en las semillas. Las semillas en desarrollo son una fuente rica de auxina, y se ha demostrado que existe un gradiente en la concentración de auxina en los tejidos fetales, con la concentración de auxina más alta en las semillas, más baja en la placenta y más baja en la pared fetal. Tal gradiente corresponde al concepto de síntesis de auxina en semillas en desarrollo y su movimiento de semillas a otras partes de la fruta.[ ...]
Los sistemas homogéneos en agua son soluciones verdaderas (moleculares e iónicas) de varias sustancias. Las soluciones verdaderas son sistemas termodinámicamente estables y pueden existir sin cambios durante un tiempo arbitrariamente largo. A pesar de la gran variedad de compuestos que forman soluciones con agua, muchas propiedades son comunes a todas las soluciones. Por lo tanto, todas las soluciones de electrolitos tienen la capacidad de conducir corriente eléctrica y las dependencias cuantitativas observadas durante la electrólisis son válidas para cualquier solución. El movimiento dirigido de iones o moléculas en soluciones ocurre no solo bajo la influencia de una diferencia de potencial, sino también debido a un gradiente de concentración (difusión). En este caso, el flujo de difusión de la sustancia disuelta se dirige desde la zona de mayor concentración hacia la zona de menor concentración, y el flujo de disolvente se dirige en sentido contrario. Todas las soluciones de sustancias no volátiles en disolventes volátiles se caracterizan por un punto de ebullición más alto y un punto de congelación más bajo en comparación con un disolvente puro. Un aumento en el punto de ebullición y una disminución en el punto de congelación será mayor cuanto mayor sea la concentración de la solución.[ ...]
Para comprender la naturaleza y el mecanismo del efecto invernadero, también es importante saber que la contribución del mismo componente al flujo de radiación total depende en gran medida de su distribución en la atmósfera. Ilustremos esto con el ejemplo de los tres principales gases de "efecto invernadero": vapor de agua, ozono y CO 2. Se puede ver en la Fig. 3.1 que la banda de absorción de una molécula de dióxido de carbono centrada en 15 μm está bloqueada en gran medida por bandas de vapor de agua. De esto se puede concluir que el papel del CO2 en la absorción de radiación no es tan grande. observaciones en enero de 1972, veremos qué tan grande es el gradiente de concentración Por el contrario, el dióxido de carbono se mezcla de manera bastante uniforme en la capa de aire desde aproximadamente 1 a 70 km Por lo tanto, por encima de 2-3 km, es el CO2 el que puede ser el principal absorbente de la radiación térmica ascendente de la superficie subyacente, y esta conclusión está respaldada por los resultados de los cálculos presentados en la Tabla 3.2. [...]
Los estudios del tiempo de relajación dieléctrica y otras propiedades mencionadas anteriormente, que dependen de las tasas de los movimientos moleculares, dan valores bastante precisos para las tasas de reorientación y traducción molecular en agua líquida. Un método común para tales estudios es aplicar un voltaje al agua líquida y medir el tiempo requerido para que el líquido llegue a un estado de equilibrio en presencia de tensión, o que la tensión se elimine y el tiempo requerido para que el líquido regrese a su estado de equilibrio. se mide su estado original.equilibrio. Para la relajación dieléctrica, el voltaje es el campo eléctrico aplicado, para la autodifusión, el gradiente de concentración de isótopos, para la viscosidad, el esfuerzo cortante, etc. proporcionan una imagen detallada de los movimientos de las moléculas de agua y, por lo tanto, parece probable que antes de obtener tal imagen, sea necesario un mayor desarrollo de la teoría fundamental de los procesos fuera del equilibrio.[ ...]
Existen fuertes interacciones entre el agua y la absorción de minerales del suelo, pero una correlación realmente fuerte entre ellos ocurre solo con la absorción de nitrato. De todos los elementos principales de la nutrición mineral de las plantas, el nitrógeno en forma de iones de nitrato (NO3”) se mueve con mayor libertad en las soluciones del suelo; estos iones son transportados a la superficie de la raíz por el flujo general de agua a través de los capilares. Los iones de nitrato generalmente llegan a la raíz desde cualquier lugar de donde proviene el agua. El agua, por otro lado, llega más rápidamente a la raíz en suelos saturados con agua hasta (o casi hasta) el valor de la capacidad de campo, así como en suelos de poros grandes. Por lo tanto, es en estas condiciones que los nitratos también tendrán la mayor movilidad. Las zonas de disponibilidad reducida de recursos (ZPR) para nitratos son muy extensas y los gradientes de concentración de nitrato alrededor de las raíces son pequeños. El gran tamaño del RZR aumenta la probabilidad de superposición del RVR generado por raíces individuales. En este caso, puede surgir competencia (incluso entre las raíces de la misma planta): de hecho, el agotamiento del recurso por parte de un órgano comienza a afectar al otro órgano solo cuando comienzan a explotar los recursos disponibles para ambos, es decir, cuando su Las ZPR se superponen. Cuanto menor sea el contenido de agua disponible en el suelo, más lentamente se mueve hacia las raíces y más lentamente llegan los iones de nitrato a la superficie de la raíz. ZPR al mismo tiempo se hacen más pequeños y el grado de su superposición se reduce. Así, si hay escasez de agua, también se reduce la probabilidad de que haya competencia entre las raíces por los nitratos.[ ...]
Los métodos de membrana difieren en los tipos de membranas utilizadas, las fuerzas impulsoras que respaldan los procesos de separación y sus áreas de aplicación (Tabla 26). Hay seis tipos de métodos de membrana: microfiltración: el proceso de separación por membrana de soluciones coloidales y suspensiones bajo presión; ultrafiltración - el proceso de separación por membrana de mezclas líquidas bajo presión, basado en la diferencia de pesos moleculares o tamaños moleculares de los componentes de la mezcla que se está separando; ósmosis inversa - el proceso de separación de membrana de soluciones líquidas por penetración de un solvente a través de una membrana semipermeable bajo la acción de una presión aplicada a la solución que excede su presión osmótica; diálisis - el proceso de separación de la membrana debido a la diferencia en las velocidades de difusión de las sustancias a través de la membrana, que tiene lugar en presencia de un gradiente de concentración; electrodiálisis: el proceso de paso de iones de soluto a través de la membrana bajo la influencia de un campo eléctrico en forma de gradiente de potencial eléctrico; separación de gases - el proceso de separación por membrana de mezclas de gases debido a la presión hidrostática y al gradiente de concentración.
¿Qué es la concentración? En sentido amplio, es la relación entre el volumen de una sustancia y el número de partículas disueltas en ella. Esta definición se encuentra en una amplia variedad de ramas de la ciencia, desde la física y las matemáticas hasta la filosofía. En este caso, estamos hablando del uso del concepto de "concentración" en biología y química.
Degradado
Traducido del latín, esta palabra significa "crecer" o "caminar", es decir, es una especie de "dedo que señala", que muestra la dirección en la que aumenta cualquier valor. Como ejemplo, puedes usar, digamos, la altura sobre el nivel del mar en diferentes puntos de la Tierra. Su gradiente (de altura) en cada punto individual del mapa mostrará un vector de valor creciente hasta alcanzar el ascenso más pronunciado.
En matemáticas, este término apareció solo a fines del siglo XIX. Fue presentado por Maxwell y propuso sus propias designaciones para esta cantidad. Los físicos usan este concepto para describir la intensidad de un campo eléctrico o gravitacional, un cambio en la energía potencial.
No solo la física, sino también otras ciencias usan el término "gradiente". Este concepto puede reflejar características cualitativas y cuantitativas de una sustancia, por ejemplo, concentración o temperatura.
gradiente de concentración
Ahora sabemos lo que es la concentración? Esto es lo que muestra la proporción de la sustancia contenida en la solución. Se puede calcular como un porcentaje de la masa, el número de moles o átomos en un gas (solución), una fracción del total. Una elección tan amplia hace posible expresar casi cualquier proporción. Y no solo en la física o la biología, sino también en las ciencias metafísicas.
Pero en general, el gradiente de concentración es lo que caracteriza simultáneamente la cantidad y la dirección del cambio de una sustancia en el medio ambiente.
Definición
¿Se puede calcular el gradiente de concentración? Su fórmula es un particular entre un cambio elemental en la concentración de una sustancia y un largo camino que una sustancia tendrá que superar para lograr el equilibrio entre dos soluciones. Matemáticamente, esto se expresa mediante la fórmula C \u003d dC / dl.
La presencia de un gradiente de concentración entre dos sustancias hace que se mezclen. Si las partículas se mueven de un área con una concentración más alta a una más baja, esto se llama difusión, y si hay un obstáculo semipermeable entre ellas, se llama ósmosis.
transporte activo
El transporte activo y pasivo refleja el movimiento de sustancias a través de las membranas o capas de células de los seres vivos: protozoos, plantas, animales y humanos. Este proceso se lleva a cabo con el uso de energía térmica, ya que la transición de las sustancias se realiza en contra de un gradiente de concentración: de menor a mayor. Muy a menudo, se usa trifosfato de adenosina o ATP para llevar a cabo dicha interacción, una molécula que es una fuente de energía universal de 38 julios.
Hay diferentes formas de ATP que se encuentran en las membranas celulares. La energía contenida en ellos se libera cuando las moléculas de las sustancias se transfieren a través de las llamadas bombas. Estos son poros en la pared celular que absorben y bombean selectivamente iones de electrolitos. Además, existe un modelo de transporte como un symport. En este caso, dos sustancias se transportan simultáneamente: una sale de la célula y la otra ingresa. Esto ahorra energía.
transporte vesicular
Activa e implica el transporte de sustancias en forma de vesículas o vesículas, por lo que el proceso se denomina, respectivamente, transporte vesicular. Hay dos tipos de ella:
- Endocitosis. En este caso, las burbujas se forman a partir de la membrana celular en el proceso de absorción de sustancias sólidas o líquidas. Las vesículas pueden ser lisas o bordeadas. Los huevos, los glóbulos blancos y el epitelio de los riñones tienen esta forma de comer.
- Exocitosis. Como su nombre lo indica, este proceso es el opuesto al anterior. Dentro de la célula hay orgánulos (por ejemplo, el aparato de Golgi) que “empaquetan” las sustancias en vesículas y luego salen a través de la membrana.
Transporte pasivo: difusión
El movimiento a lo largo del gradiente de concentración (de mayor a menor) ocurre sin el uso de energía. Hay dos tipos de transporte pasivo: ósmosis y difusión. Este último es simple y ligero.
La principal diferencia entre la ósmosis es que el proceso de movimiento de las moléculas ocurre a través de una membrana semipermeable. Y la difusión a lo largo del gradiente de concentración ocurre en células que tienen una membrana con dos capas de moléculas lipídicas. La dirección del transporte depende únicamente de la cantidad de sustancia a ambos lados de la membrana. De esta manera, las moléculas polares, la urea, penetran en las células y las proteínas, los azúcares, los iones y el ADN no pueden penetrar.
Durante la difusión, las moléculas tienden a llenar todo el volumen disponible, así como a igualar la concentración en ambos lados de la membrana. Sucede que la membrana es impermeable o poco permeable a la sustancia. En este caso, se ve afectado por las fuerzas osmóticas, que pueden tanto hacer que la barrera sea más densa como estirarla, aumentando el tamaño de los canales de bombeo.
Difusión facilitada
Cuando el gradiente de concentración no es una base suficiente para el transporte de una sustancia, las proteínas específicas acuden al rescate. Se ubican en la membrana celular de la misma manera que las moléculas de ATP. Gracias a ellos se puede realizar tanto el transporte activo como el pasivo.
De esta manera, las moléculas grandes (proteínas, ADN), sustancias polares, que incluyen aminoácidos y azúcares, iones, pasan a través de la membrana. Debido a la participación de proteínas, la tasa de transporte aumenta varias veces en comparación con la difusión convencional. Pero esta aceleración depende de algunas razones:
- gradiente de material dentro y fuera de la célula;
- el número de moléculas transportadoras;
- la tasa de unión de la sustancia y el portador;
- la tasa de cambio en la superficie interna de la membrana celular.
A pesar de esto, el transporte se lleva a cabo debido al trabajo de las proteínas transportadoras, y en este caso no se utiliza la energía del ATP.
Los principales rasgos que caracterizan la difusión facilitada son:
- Transferencia rápida de sustancias.
- selectividad de transporte.
- Saturación (cuando todas las proteínas están ocupadas).
- Competencia entre sustancias (debido a la afinidad por las proteínas).
- Sensibilidad a agentes químicos específicos - inhibidores.
Ósmosis
Como se mencionó anteriormente, la ósmosis es el movimiento de sustancias a lo largo de un gradiente de concentración a través de una membrana semipermeable. El proceso de ósmosis se describe más completamente mediante el principio de Leshatelier-Brown. Dice que si un sistema en equilibrio es influenciado desde el exterior, tenderá a volver a su estado anterior. La primera vez que se encontró el fenómeno de la ósmosis fue a mediados del siglo XVIII, pero entonces no se le dio mucha importancia. La investigación sobre el fenómeno comenzó solo cien años después.
El elemento más importante en el fenómeno de la ósmosis es la membrana semipermeable, que sólo deja pasar moléculas de un diámetro o propiedades determinadas. Por ejemplo, en dos soluciones con diferentes concentraciones, solo el solvente atravesará la barrera. Esto continuará hasta que la concentración en ambos lados de la membrana sea la misma.
La ósmosis juega un papel importante en la vida celular. Este fenómeno permite que sólo aquellas sustancias que son necesarias para mantener la vida penetren en ellos. El glóbulo rojo tiene una membrana que solo permite el paso de agua, oxígeno y nutrientes, pero las proteínas que se forman dentro del glóbulo rojo no pueden salir.
El fenómeno de la ósmosis también ha encontrado aplicación práctica en la vida cotidiana. Sin siquiera sospecharlo, las personas en el proceso de salar los alimentos utilizaron precisamente el principio del movimiento de las moléculas a lo largo de un gradiente de concentración. La solución salina saturada “sacó” toda el agua de los productos, lo que permitió que se almacenaran por más tiempo.
