Sisältö
- Gradientin ja pitoisuuden määritelmä (biologia)
- Solukalvo
- Passiivinen diffuusio
- Ionikanavan reseptorit
- Kantajaproteiinit
Solulla on monia tehtäviä suorittaa. Yksi sen tärkeimmistä tehtävistä on ylläpitää terveellistä ympäristöä solussa. Tämä edellyttää erilaisten molekyylien, kuten ionien, liuenneiden kaasujen ja biokemikaalien, solunsisäisten pitoisuuksien hallintaa.
Pitoisuusgradientti on ero aineen pitoisuudessa alueella. Mikrobiologiassa solukalvo luo pitoisuusgradienteja.
Gradientin ja pitoisuuden määritelmä (biologia)
Ennen kuin tutustumme pitoisuusgradienttien toimintaan mikrobiologiassa, meidän on ymmärrettävä gradientin ja pitoisuuden määritelmä (biologia).
A "keskittyminen"viittaa materiaalimäärään (jota yleensä kutsutaan liuottuneeksi), jota yleensä löytyy liuoksesta. Joten esimerkiksi jos solun sytosolissa on tietty määrä sokeria, sokeri olisi liuennut ja sytosoli (missä sokeri on) kutsutaan "liuottimeksi" yhdessä valmistetussa liuoksessa. Sokerin konsentraatio tarkoittaisi kyseisen solun sytosolissa olevan sokerin määrää.
A "pitoisuusgradientti"tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että pitoisuuksissa on ero kahdessa eri paikassa. Esimerkiksi, solun sisällä voi olla monia sokerimolekyylejä ja hyvin vähän solun ulkopuolella. Tämä olisi esimerkki pitoisuusgradientista.
Kun konsentraatiogradientti muodostuu, molekyylit haluavat virtata alueilta, joilla on korkea konsentraatio, matalaan konsentraatioon, jotta gradienttia voidaan vähentää tai päästä eroon. Toisinaan kaltevuudet ovat kuitenkin välttämättömiä solujen rakenteelle / toiminnalle. Jatkamalla sokeriesimerkkiä solu haluaa pitää sokerin solussa käyttöä varten sen sijaan, että annettaisiin sen valua ulos solusta.
Solukalvo
Solumembraani koostuu kaksinkertaisesta kerroksesta fosfolipidejä, jotka ovat molekyylejä, jotka sisältävät fosfaattipään ja kaksi lipiditäntää. Tätä kutsutaan fosfolipidikak- sikerrokseksi. Päät kohdistuvat kalvon sisä- ja ulkorajoja pitkin, kun hännät täyttävät välin.
Solumembraanilla on selektiivinen läpäisevyys - hännät estävät suuria tai varautuneita molekyylejä diffundoitumasta solukalvon läpi, kun taas pienet ja rasvaliukoiset molekyylit voivat liukua läpi. Selektiivinen läpäisevyys voi luoda kalvon läpi konsentraatiogradienteja, jotka vaativat erityisten kalvon läpäisevien proteiinien voittamisen, samalla kun tarvittavat pienet ja rasvaliukoiset molekyylit voivat diffundoitua käyttämättä energiaa.
Passiivinen diffuusio
Pienet, ei-polaariset molekyylit voivat diffundoida solukalvon läpi molekyylin pitoisuusgradientin perusteella. Ei-polaarisella molekyylillä on suhteellisen tasainen ja neutraali sähkövaraus kaikkialla.
Esimerkiksi happi on polaariton ja diffundoituu vapaasti solukalvon läpi. Verisolut kuljettavat happimolekyylejä soluja ympäröiviin tiloihin muodostaen suhteellisen korkean pitoisuuden O: ta2. Solu metaboloi jatkuvasti happea luomalla konsentraatiogradientin solun sisä- ja ulkopuolen välille. O2 diffundoituu kalvon läpi tämän gradientin takia.
Vesi ja hiilidioksidi, vaikkakin polaariset, ovat riittävän pieniä diffundoitumaan solukalvon läpi ilman apua.
Ionikanavan reseptorit
Ioni on atomi tai molekyyli, jolla on eri määrä protoneja ja elektroneja - se kantaa sähkövarauksen. Tietyt ionit, mukaan lukien natrium-, kalium- ja kalsiumionit, ovat tärkeitä solun normaalille toiminnalle. Lipidit hylkäävät ioneja, mutta solukalvo on täynnä proteiineja, joita kutsutaan ionikanavan reseptorit jotka auttavat hallitsemaan ionipitoisuuksia solussa.
Natrium-kaliumpumppu käyttää solun energiamolekyyliä, adenosiinitrifosfaattia (ATP), voittamaan pitoisuusgradientin, sallien natriumin liikkumisen solusta ja kaliumin soluun. Muut pumput luottavat ionien kuljettamiseen kalvon läpi ATP: n sijasta sähköodynaamisiin voimiin.
Kantajaproteiinit
Suuret molekyylit eivät pysty diffundoitumaan solukalvon lipidien läpi. Kalvon sisällä olevat kantajaproteiinit tarjoavat lauttapalvelun joko jommallakummalla aktiivinen kuljetus tai helpotettu diffuusio.
Aktiivinen kuljetus vaatii solun käyttämään ATP: tä siirtääksesi suurta molekyyliä pitoisuusgradienttia vasten. Aktiivisen kuljetusproteiinin sisällä olevat reseptorit sitoutuvat tiettyyn matkustajaan, ja ATP antaa proteiinin siirtyä matkustajalleen kalvon läpi.
Helppo diffuusio ei tarvitse biokemiallista energiaa solusta. Helppokäyttöistä diffuusiota käyttävät kantoaallot toimivat portinvartijoina, jotka avautuvat ja sulkeutuvat pitoisuuden ja sähköisten kaltevuuksien perusteella.