एकाग्रता क्या है? व्यापक अर्थ में, यह किसी पदार्थ के आयतन और उसमें घुले कणों की संख्या का अनुपात है। यह परिभाषा भौतिकी और गणित से लेकर दर्शनशास्त्र तक विज्ञान की विभिन्न शाखाओं में पाई जाती है। इस मामले में, हम जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान में "एकाग्रता" की अवधारणा के उपयोग के बारे में बात कर रहे हैं।
ढाल
लैटिन से अनुवादित इस शब्द का अर्थ है "बढ़ना" या "चलना", यानी यह एक तरह की "पॉइंटिंग फिंगर" है, जो उस दिशा को दर्शाता है जिसमें कोई मूल्य बढ़ता है। उदाहरण के तौर पर, आप पृथ्वी पर विभिन्न बिंदुओं पर समुद्र तल से ऊंचाई का उपयोग कर सकते हैं। मानचित्र पर प्रत्येक व्यक्तिगत बिंदु पर इसकी (ऊंचाई) ढाल सबसे तेज चढ़ाई तक पहुंचने तक बढ़ते मूल्य का एक वेक्टर दिखाएगा।
गणित में यह शब्द उन्नीसवीं सदी के अंत में ही सामने आया। यह मैक्सवेल द्वारा पेश किया गया था और इस मात्रा के लिए अपने स्वयं के पदनामों का प्रस्ताव रखा था। भौतिक विज्ञानी इस अवधारणा का उपयोग विद्युत या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की तीव्रता, संभावित ऊर्जा में परिवर्तन का वर्णन करने के लिए करते हैं।
न केवल भौतिकी, बल्कि अन्य विज्ञान भी "ग्रेडिएंट" शब्द का उपयोग करते हैं। यह अवधारणा गुणात्मक और दोनों को प्रतिबिंबित कर सकती हैकिसी पदार्थ की मात्रात्मक विशेषता, जैसे कि एकाग्रता या तापमान।
एकाग्रता ढाल
ग्रेडिएंट अब क्या जाना जाता है, लेकिन एकाग्रता क्या है? यह एक सापेक्ष मूल्य है जो समाधान में निहित पदार्थ के अनुपात को दर्शाता है। इसकी गणना द्रव्यमान के प्रतिशत, गैस (समाधान) में मोल या परमाणुओं की संख्या, पूरे के एक अंश के रूप में की जा सकती है। इस तरह की एक विस्तृत पसंद लगभग किसी भी अनुपात को व्यक्त करना संभव बनाती है। और न केवल भौतिकी या जीव विज्ञान में, बल्कि तत्वमीमांसा विज्ञान में भी।
और सामान्य तौर पर, सांद्रण प्रवणता एक सदिश राशि होती है, जो एक साथ वातावरण में किसी पदार्थ के परिवर्तन की मात्रा और दिशा को दर्शाती है।
परिभाषा
क्या आप एकाग्रता प्रवणता की गणना कर सकते हैं? इसका सूत्र किसी पदार्थ की सांद्रता में एक प्राथमिक परिवर्तन और एक लंबे पथ के बीच एक विशेष है जिसे दो समाधानों के बीच संतुलन प्राप्त करने के लिए किसी पदार्थ को पार करना होगा। गणितीय रूप से, यह सूत्र=dC/dl द्वारा व्यक्त किया जाता है।
दो पदार्थों के बीच सांद्रण प्रवणता की उपस्थिति के कारण वे मिश्रित हो जाते हैं। यदि कण अधिक सघनता वाले क्षेत्र से निचले क्षेत्र में चले जाते हैं, तो इसे विसरण कहा जाता है, और यदि उनके बीच अर्ध-पारगम्य बाधा हो, तो इसे परासरण कहा जाता है।
सक्रिय परिवहन
सक्रिय और निष्क्रिय परिवहन जीवों की कोशिकाओं की झिल्ली या परतों के माध्यम से पदार्थों की गति को दर्शाता है: प्रोटोजोआ, पौधे,जानवर और इंसान। यह प्रक्रिया तापीय ऊर्जा के उपयोग के साथ होती है, क्योंकि पदार्थों का संक्रमण एक सांद्रण प्रवणता के विरुद्ध किया जाता है: छोटे से बड़े तक। अक्सर, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी का उपयोग इस तरह की बातचीत को अंजाम देने के लिए किया जाता है - एक अणु जो 38 जूल में ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है।
एटीपी के विभिन्न रूप हैं जो कोशिका झिल्ली पर स्थित होते हैं। उनमें निहित ऊर्जा तब निकलती है जब पदार्थों के अणुओं को तथाकथित पंपों के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है। ये कोशिका भित्ति में छिद्र होते हैं जो चुनिंदा रूप से इलेक्ट्रोलाइट आयनों को अवशोषित और पंप करते हैं। इसके अलावा, एक सिमपोर्ट के रूप में ऐसा परिवहन मॉडल है। इस मामले में, दो पदार्थों को एक साथ ले जाया जाता है: एक कोशिका छोड़ देता है, और दूसरा इसमें प्रवेश करता है। इससे ऊर्जा की बचत होती है।
वैस्कुलर ट्रांसपोर्ट
सक्रिय और निष्क्रिय परिवहन में बुलबुले या पुटिकाओं के रूप में पदार्थों का परिवहन शामिल होता है, इसलिए इस प्रक्रिया को क्रमशः वेसिकुलर ट्रांसपोर्ट कहा जाता है। इसके दो प्रकार हैं:
- एंडोसाइटोसिस। इस मामले में, ठोस या तरल पदार्थों के अवशोषण की प्रक्रिया में कोशिका झिल्ली से बुलबुले बनते हैं। वेसिकल्स चिकने या बॉर्डर वाले हो सकते हैं। अंडे, सफेद रक्त कोशिकाओं और गुर्दे के उपकला में खाने का यह तरीका होता है।
- एक्सोसाइटोसिस। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, यह प्रक्रिया पिछले वाले के विपरीत है। कोशिका के अंदर ऑर्गेनेल होते हैं (उदाहरण के लिए, गॉल्गी उपकरण), जो पदार्थों को पुटिकाओं में "पैक" करते हैं, और वे बाद में बाहर निकल जाते हैंझिल्ली।
निष्क्रिय परिवहन: प्रसार
सांद्रता प्रवणता के साथ गति (उच्च से निम्न तक) ऊर्जा के उपयोग के बिना होती है। निष्क्रिय परिवहन दो प्रकार के होते हैं: परासरण और प्रसार। बाद वाला सरल और हल्का है।
परासरण के बीच मुख्य अंतर यह है कि अणुओं की गति की प्रक्रिया एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से होती है। और एकाग्रता ढाल के साथ प्रसार कोशिकाओं में होता है जिसमें लिपिड अणुओं की दो परतों वाली झिल्ली होती है। परिवहन की दिशा केवल झिल्ली के दोनों किनारों पर पदार्थ की मात्रा पर निर्भर करती है। इस तरह, हाइड्रोफोबिक पदार्थ, ध्रुवीय अणु, यूरिया कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं, और प्रोटीन, शर्करा, आयन और डीएनए प्रवेश नहीं कर सकते।
प्रसार के दौरान, अणु संपूर्ण उपलब्ध मात्रा को भरने के साथ-साथ झिल्ली के दोनों किनारों पर एकाग्रता को बराबर करते हैं। ऐसा होता है कि झिल्ली पदार्थ के लिए अभेद्य या खराब पारगम्य है। इस मामले में, आसमाटिक बल उस पर कार्य करते हैं, जो या तो अवरोध को सघन बना सकते हैं या इसे खींच सकते हैं, जिससे पंपिंग चैनलों का आकार बढ़ जाता है।
सरल प्रसार
जब किसी पदार्थ के परिवहन के लिए सांद्रण प्रवणता पर्याप्त आधार नहीं होती है, तो विशिष्ट प्रोटीन बचाव के लिए आते हैं। वे कोशिका झिल्ली पर उसी तरह स्थित होते हैं जैसे एटीपी अणु। उनके लिए धन्यवाद, सक्रिय और निष्क्रिय दोनों तरह के परिवहन किए जा सकते हैं।
इस तरह झिल्ली से बड़े अणु (प्रोटीन, डीएनए) गुजरते हैं,ध्रुवीय पदार्थ, जिसमें अमीनो एसिड और शर्करा, आयन शामिल हैं। प्रोटीन की भागीदारी के कारण, पारंपरिक प्रसार की तुलना में परिवहन दर कई गुना बढ़ जाती है। लेकिन यह तेजी कुछ कारणों पर निर्भर करती है:
- कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थ की ढाल;
- वाहक अणुओं की संख्या;
- पदार्थ-वाहक बाध्यकारी दरें;
- कोशिका झिल्ली की आंतरिक सतह में परिवर्तन की दर।
इसके बावजूद, वाहक प्रोटीन के काम के लिए परिवहन किया जाता है, और इस मामले में एटीपी ऊर्जा का उपयोग नहीं किया जाता है।
सुविधायुक्त प्रसार की विशेषता बताने वाली मुख्य विशेषताएं हैं:
- पदार्थों का तेजी से स्थानांतरण।
- परिवहन चयनात्मकता।
- संतृप्ति (जब सभी प्रोटीन व्यस्त हों)।
- पदार्थों के बीच प्रतिस्पर्धा (प्रोटीन आत्मीयता के कारण)।
- विशिष्ट रासायनिक एजेंटों के प्रति संवेदनशीलता - अवरोधक।
परासरण
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, परासरण एक अर्धपारगम्य झिल्ली में एक एकाग्रता ढाल के साथ पदार्थों की गति है। ऑस्मोसिस प्रक्रिया को लेशटेलियर-ब्राउन सिद्धांत द्वारा पूरी तरह से वर्णित किया गया है। यह कहता है कि यदि संतुलन में एक प्रणाली बाहर से प्रभावित होती है, तो वह अपनी पिछली स्थिति में वापस आ जाएगी। पहली बार परासरण की घटना 18वीं शताब्दी के मध्य में सामने आई थी, लेकिन तब इसे ज्यादा महत्व नहीं दिया गया था। घटना पर शोध केवल सौ साल बाद शुरू हुआ।
परासरण की घटना में सबसे महत्वपूर्ण तत्व एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली है जो केवल कुछ अणुओं को ही इससे गुजरने देती है।व्यास या गुण। उदाहरण के लिए, अलग-अलग सांद्रता वाले दो समाधानों में, केवल विलायक बाधा से गुजरेगा। यह तब तक जारी रहेगा जब तक कि झिल्ली के दोनों किनारों पर सांद्रण समान न हो जाए।
परासरण कोशिकाओं के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह घटना केवल उन पदार्थों को अनुमति देती है जो जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं ताकि उनमें प्रवेश किया जा सके। लाल रक्त कोशिका में एक झिल्ली होती है जो केवल पानी, ऑक्सीजन और पोषक तत्वों को गुजरने देती है, लेकिन लाल रक्त कोशिका के अंदर बनने वाले प्रोटीन बाहर नहीं निकल सकते।
परासरण की घटना को रोजमर्रा की जिंदगी में भी व्यावहारिक अनुप्रयोग मिला है। इस पर संदेह किए बिना, भोजन को नमकीन बनाने की प्रक्रिया में लोगों ने एकाग्रता ढाल के साथ अणुओं की गति के सिद्धांत का सटीक उपयोग किया। संतृप्त नमकीन घोल ने उत्पादों से सारा पानी "बाहर निकाल दिया", जिससे उन्हें लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सके।
