Hücre zarı, yaşamı oluşturmak için bir araya gelen tüm organik kimyasalları içeren torbadan biraz farklıdır. Hücre zarı, hücreye şekil ve mekanik güç veren pasif zardan daha ayrıntılı bir yapıya sahiptir. Hücre hareketine ve hücrenin dış devresi ile olan ilişkisine duyarlıdır. Ayrıca, hücrenin son derece düzenlenmiş iç kısmı ile potansiyel olarak yıkıcı dış ortamı arasındaki kimyasal ticaretini düzenlemek için birincil sorumluluğu taşır. Hücre içindeki ve dışındaki her madde bir zar bariyerinden geçmek zorundadır ve her hücrenin zardan neyi, ne oranda ve hangi yönde geçeceği kesin olarak tanımlanmalıdır. Hücre zarı bu kontrolü iki şekilde gerçekleştirir:
1. Difüzyon gibi doğa olaylarının farkında olarak,
2. Belirli öğeleri içeri veya dışarı vererek.
İçindekiler
Yayılmış
Sıcaklık, ilgili moleküllerin kinetik enerjisini artırarak kimyasal reaksiyonların hızını etkiler. Bir köşesinde 17 top bulunan dik bir kutu hayal edin. Kutuyu salladığımızda toplar kutunun altında her yöne dağılıyor. Bu bulgudan da anlaşılacağı gibi, konuya daha yakından bakmakta fayda var; Küreler parçacık halinde olduklarından, titreşim sisteme kinetik enerji veya termal enerji eklemek olarak düşünülebilir. Topun hareket edebileceği tüm olası yönler çok belirgindir. Bunlar topların oluşturduğu kütle merkezinden ileri doğru hareket şeklindedir. Çünkü rastgele hareket, top grubunu korumaktan daha fazla dikkat dağınıklığına neden olur. Bölüm 3’te belirttiğimiz gibi, herhangi bir karşı koyan dış etkinin yokluğunda, dinamik sistem daha az olasılıksal olarak düzenlenmiş bir durumdan ziyade, daha olasılıksal olarak düzensiz bir duruma doğru hareket edecektir. Bu tam olarak beklenen şey. Örneğin, bir parça şekeri bir fincan sıcak kahvede erittiğinizde: şeker molekülleri, şeker kristallerinin daha yüksek konsantrasyonda olduğu bir bölgeden daha düşük konsantrasyonda olduğu bir alana geçer. Sonunda, şeker molekülleri sıvı içinde tamamen dağılır.
Sıvı ne kadar sıcaksa, çözeltideki moleküllerin kinetik enerjisi o kadar fazladır. Bu sayede difüzyon da daha hızlı gerçekleşir. Tartışmanın istatistiksel olduğunu unutmayın. Rastgele hareket sonucunda, dağılan 17 topun hepsinin kutunun bir köşesinde blok oluşturma olasılığı da vardır. Bu sonucun gerçekleşme olasılığı yüksektir; Ancak hafife alma olasılığı haklı olarak ihmal edilebilir. Burada kullanılan çıkarım türü tamamen arketip bilimsel olandır: bilimin gerçekleri ve yasaları değer yargılarından daha istatistikseldir. olası sonuçlara dayalı olarak doğal olayları tanımlar; Zamanın yüzde 100’ünde gerçekleşecek belirli bir sonuç üzerinde durmazlar.
Şimdi, bir kutudaki toplar örneğine veya diğer benzer örneklere dayanarak, bir genelleme yapabiliriz: Diğer tüm faktörler eşit olduğunda, belirli bir maddenin moleküllerinin net hareketi, daha yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden daha düşük konsantrasyonlu bir bölgeye doğrudur. o maddenin. Burada ağ trafiğinden bahsettiğimize dikkat edin. Her zaman zıt yönde hareket eden bazı parçacıklar olacaktır; Ama özünde, hareket odak dışında olacak. Belirli bir maddenin parçacıklarının mevcut alan içinde birbirlerine nispeten eşit uzaklıkta olma eğiliminde olduğu verilen bir sonuçtur. Bu durumda homojen yoğunluğa ulaşıldığında sistem dengededir; parçacıklar hareket etmeye devam eder; Ancak sistemde çok az net değişiklik var.
Parçacıkların boyutlarına bağlı olarak bir yerden başka bir yere hareket etmelerine daha önce de değindiğimiz gibi difüzyon denir. Açıkçası, difüzyon gazlarda en hızlıdır; Parçacıklar arasında daha fazla boşluk olduğu için çarpışma şansı nispeten küçüktür ve bu da hareketi geciktirir. Sıvıda difüzyon daha yavaştır. Konveksiyon akımlarının yokluğunda, madde birkaç yıl gibi çok uzun bir süre soğuk suda ancak 1 metre yol alabilir. Tabii ki, katıların içindeki difüzyon çok daha yavaştır: bir katının parçacıkları arasında çok az boşluk vardır ve çarpışmalar parçacıklar hareket etmeden hemen önce gerçekleşir.
Tüm bu örneklerde, difüzyon hızına bakılmaksızın, tüm bölgelerde aynı sıcaklık ve basınç altında net etki, yüksek konsantrasyonlu bölgelerden diğer bölgelere harekettir. Parçacıklar genellikle ılık sulu çözeltilerde bulunduğundan ve tartışılan mesafeler bir milimetrenin kesirleri olduğundan, difüzyon canlı organizmalarda çok önemli bir olaydır. Öyle ki bir amino asit veya nükleotit, sulu bir ortamda 0,5 saniyeden kısa bir sürede hücre çapına (10-50 μm) kadar difüze olur.
Şimdiye kadar, yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düşük konsantrasyonlu bir bölgeye hareketle ilgili olduğu için difüzyona odaklandık. Bununla birlikte, yaşayan dünyada difüzyon tam olarak konsantrasyonun bir fonksiyonu değildir; Çünkü hayatın olaylarının meydana geldiği her yerde, koşullar nadiren sabittir. Bu nedenle, incelenmekte olan parçacıkların serbest enerjisi ile ilgili olarak yayılmaya bakmamız bizim için çok yararlı olacaktır. Bir maddenin yerel konsantrasyonu nispeten tek tiptir ve olası olmayan bir şekilde tekdüzedir. Örneğin, şeker ve kahve parçacıklarının orijinal küp şekere ve şekersiz kahveye geri dönmesi gibi bir değişim için enerji gerektiğini görebiliriz. Moleküllerin rastgele ve düzensiz düzenlenmesi, iş yapmak için düzenli duruma göre daha az potansiyel gerektirir ve ayrıca daha az serbest enerjiye sahiptir.
Bir sistemdeki düzensizlik miktarı entropi olarak bilinir. Termodinamiğin ikinci yasasından da bildiğimiz gibi evrendeki serbest enerji miktarı sürekli azalırken entropi artmaktadır. O halde difüzyon sezgisel bir olaydır çünkü birlikte konsantre olan düzenli parçacıklar, yayılan parçacıklardan daha fazla serbest enerjiye sahiptir. Yani düzenlilikten düzensizliğe indirgemeci bir tepkidir. Karışım (veya ürün), ayrılan ana maddelerden (reaktanlar) daha az serbest enerjiye sahiptir.
İki saf madde ile başlarsak, difüzyon hızı başlangıçta daha hızlıdır ve tam karışım dengesine ulaşıldığında yavaşlar. Difüzyonu moleküler düzeyde gözlemleyebilirsek, şeker moleküllerinin reaksiyonun başlarında küp şekerden uzaklaştığını görebiliriz. Daha sonra, madde daha fazla karıştıkça, şeker moleküllerini çözünmüş küp şekere yönlendirecek olan geri reaksiyonun frekansı da dengeye ulaşılana kadar artacaktır. Bu durumda difüzyon, içerdiği maddelerin özelliklerine bağlı olarak serbest enerjisi ile gerçekleşen kimyasal bir reaksiyondur.
Serbest enerji, difüzyonu anlamada odak gradyanından daha geniş çapta uygulanabilir bir kaynaktır. Bir yönde hafif bir konsantrasyon gradyanına ve ters yönde bir sıcaklık gradyanına sahip bir kurulum düşünün. Bu iki gradyanın birbirine karşı etkileri, moleküllerin net hareketini tamamen iki gradyanın göreli serbest enerjilerine bağımlı hale getirir. Daha sonra bu hareket, daha yüksek sıcaklıktaki bölgeden daha yüksek konsantrasyonlu bölgeye doğru gerçekleşir.
Difüzyonun hücrelerle ilgili önemi ve serbest enerjinin temel ilkeleri açıktır: bir hücre içindeki organik moleküllerin konsantrasyonu ve iyonların seçimi oldukça düzensiz bir düzenleme sergiler. Hücre zarı olmadan, hücre kimyasının serbest enerjisi, çevreye yayılan hücre içerikleri şeklinde kaybolurdu. Buradan iki sonuç çıkıyor. Birincisi, hücre kimyasının bütünlüğünü sağlamak için hücrenin içi ile dışı arasında bir engel olmalıdır. İkincisi, hücre zarının her iki tarafındaki serbest enerji gradyanı işleme için yeterli olmalıdır.
kaynak:
Khan Akademisi
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]