Wann Konzentrationsgradient Null ist, kann der Diffusionsprozess nicht ablaufen. Eine unabdingbare Bedingung für die Diffusion ist auch die Durchlässigkeit der Oberfläche, durch die der Diffusionsprozess ablaufen muss. Wenn die Oberfläche für Partikel eines Stoffes undurchlässig ist, kann auch die Diffusion dieses Stoffes nicht erfolgen.

Bei hohen Konzentrationsgradienten von Chemikalien im Wasser wird die osmoregulatorische Funktion der Kiemen beeinträchtigt, was für die Erklärung des Wirkmechanismus vieler Giftstoffe wichtig ist und im Kampf gegen Fischkrankheiten eingesetzt wird. Dies ist beispielsweise die Grundlage für die hyperosmotische Methode der Verabreichung von Impfstoffen und Medikamenten.

Tagesverlauf der Konzentration 03 at die Erdoberfläche unterscheidet sich deutlich von der Ebene. Im Laufe des Jahres nimmt sie zur Mittagszeit ab. Die Tiefe des Mittagsminimums erreicht in den Sommermonaten ein Minimum von 4-5 ppb, im Winter ist sie schwach. In Abb. 4.10 zeigt die Schwankungen des 03-Gehalts im Tagesverlauf für verschiedene Monate (von April bis Dezember 1989 und von Januar bis März 1990). Die Besonderheiten einer solchen Konzentrationsänderung des bodennahen Ozons hängen mit der in der warmen Jahreszeit aktiven Gebirgszirkulation, einem positiven Ozonkonzentrationsgradienten in der unteren Troposphäre und photochemischen Prozessen zusammen, die zur Zerstörung von Ozonmoleküle tagsüber unter Bedingungen hoher Sonneneinstrahlung und niedrigem NOx-Gehalt. Nachts bringt die fallende Stoffströmung ozonreiche saubere Luft aus den darüber liegenden Schichten der Troposphäre.

Konzentrationsgradienten treten bekanntlich nicht nur in der Membranumgebung, sondern auch in Lösung auf. Normalerweise versuchen sie, sie durch kräftiges Rühren zu beseitigen. Letztere fängt jedoch die Nernst-Diffusionsschicht nicht ein und der Konzentrationsgradient darin kann nicht eliminiert werden. In solchen Fällen sollte die Theorie natürlich die Wirkung des membrannahen Lösungsfilms berücksichtigen. Für eine quantitative Betrachtung des Phänomens ist es notwendig, die Dicke dieses Films zu kennen, die durch hydrodynamische Methoden, durch Messung von Diffusion und Potentialen oder direkt durch Bestimmung der kritischen Stromdichte in einem hochfesten Feld, dh Arbeits unter Bedingungen nahe der Polarisation. Wird jedoch das Phänomen der Polarisation verwendet, um die Dicke des membrannahen Films einer Lösung zu bestimmen, dann ist dies für den gesamten Prozess der Elektrodialyse äußerst schädlich. [...]

Gegen Ende des Prozesses, wenn der Konzentrationsgradient gegen Null geht, das heißt, wenn sich die Konzentrationen ausgleichen, gehen pro Zeiteinheit immer weniger harzige in die Lösung über. [...]

Diffusiophorese ist die Bewegung von Partikeln, die durch den Konzentrationsgradienten der Komponenten des Gasgemisches verursacht wird. Dieses Phänomen manifestiert sich deutlich in den Prozessen der Verdunstung und Kondensation. [...]

Diffusiophorese - die Bewegung von Partikeln unter dem Einfluss eines Konzentrationsgradienten in Abwesenheit eines externen elektrisches Feld... Es ist analog zur Elektrophorese, aber im Gegensatz dazu ist die treibende Kraft der sich bewegenden Teilchen in der flüssigen Phase nicht der Gradient des elektrischen Potentials, sondern der Gradient der Konzentration gelöster Stoffe entlang der Strömung. Dieses Phänomen wurde von B.V. entdeckt und beschrieben. Deryagin und S.S. Duchin im Jahr 1964 [...]

Die treibende Kraft des Extraktionsprozesses ist der Konzentrationsgradient - eine Vektorgröße, die die Diffusionsrichtung bestimmt. Diffusion umfasst molekulare und konvektive Komponenten.

Um die Mechanismen der Hemmwirkung hoher Konzentrationen von Н + auf den aktiven Transport von Н + zu verstehen, sind unserer Meinung nach die Überlegungen von G. Ulch von besonderem Interesse. Er glaubt, dass der Mechanismus des Ionentransports bei einem Wasser-pH-Wert von 4,0 einen stark erhöhten (25.000-fachen) Gradienten von H + -Ionen im Vergleich zu dem, was bei einem Wasser-pH-Wert von 7,4 stattfindet, überwinden sollte. Ein derart extrem hoher Anstieg des Konzentrationsgradienten von H + sollte zwangsläufig den aktiven Transport von Ni + -Ionen aus dem Wasser ins Blut verlangsamen, da der normale Betrieb von Ionenpumpen nur dann eintritt, wenn bestimmte Gegenionen den Körper in die äußere Umgebung verlassen: z Ni +, das sind H + und NH5, und für SG ist es NSOz. Fische haben zwar sozusagen noch einen Reservemechanismus der Natriumaufnahme mit 1MH4 (N + = 1MH) als Gegenion, zumal die Ansäuerung des Wassers die Ammoniumbildung erhöht und dessen Freisetzung aus dem Körper deutlich zunehmen sollte. Bei einem niedrigen pH-Wert von Wasser, dh mit einer Zunahme der Ionenkonzentration in der äußeren Umgebung, steigt jedoch der Widerstand gegen den Transport von Ammonium und es wird wahrscheinlich nicht in ionischer Form, sondern in Form von Ammoniak freigesetzt , das eine höhere Diffusionskapazität hat. Somit kann der zusätzliche Mechanismus der Aufnahme von N + im Austausch gegen [MH4 bei hohen Konzentrationen von Wasserstoffionen in der Umgebung blockiert werden. [...]

Fernreisen sind wahrscheinlich unabhängig vom Konzentrationsgradienten des Virus entlang des Reiseweges. Vielmehr handelt es sich um eine schnelle versehentliche Übertragung von infektiösem Material. In den frühen Stadien einer systemischen Infektion kann das Virus offensichtlich infektionsanfälliges Gewebe durchdringen, ohne darin eine Infektion zu verursachen (siehe zum Beispiel).

Beim Verdampfen an der Oberfläche eines Tröpfchens (oder Flüssigkeitsfilms) entsteht ein Dampfkonzentrationsgradient, da jedoch der Gesamtdampfdruck konstant bleiben muss, tritt eine hydrodynamische Strömung eines Dampf-Gas-Gemisches (VGM) senkrecht zur Oberfläche des das verdampfende Tröpfchen und kompensieren die Diffusion von Gasen zu dieser Oberfläche. [. ..]

So kann das Zurückspulen von Wellen durch die Membran gegen den Konzentrationsgradienten unter Energieaufwand, also durch aktiven Transfer, erfolgen.

Die Diffusionsübertragung in einem Strömungsreaktor erfolgt fast immer durch das Auftreten eines Konzentrationsgradienten entlang der Länge (siehe Abb. 2.41). Es sollte beachtet werden, dass der Mechanismus eines solchen Transfers nicht nur molekular ist - der Stofffluss 03c1C / (] 1 wird durch einen bestimmten effektiven Diffusionskoeffizienten Oe (z. B. turbulente Diffusion) bestimmt. i), dann wird offensichtlich, dass es muss beim Modellbau berücksichtigt werden. [...]

Die treibende Kraft bei der Trennung von Gemischen ist vor allem der Überdruck von der Seite der Vorströmung oder das Konzentrationsgefälle der zu trennenden Stoffe. [...]

Die Effizienz des Extraktionsprozesses hängt von folgenden Faktoren ab: der Größe der Wechselwirkungsfläche zwischen den Phasen, dem Konzentrationsgradienten der extrahierten Substanz, der Geschwindigkeit der gegenseitigen Bewegung der Phasen und der Kontaktdauer. Je höher diese Indikatoren sind, desto mehr erhöhen sich die Prozessgeschwindigkeit und die Vollständigkeit der Reinigung. [...]

Da Magma ein Mehrkomponentensystem ist, ist es bei weitem nicht immer gerechtfertigt, ein Modell der reinen thermischen Konvektion oder der Konvektion aufgrund von Stoffkonzentrationsgradienten darauf anzuwenden. Physikalisch wahrscheinlicher ist in diesen Fällen das Modell der zwei-diffusen Konvektion. Bei dieser Art der Konvektion „wirken“ zwei Strömungen: der erste wird durch den Temperaturgradienten (Diffusionsenergiefluss) verursacht, der zweite - durch den Konzentrationsgradienten eines Stoffes (oder mehrerer Stoffe, wie zum Beispiel in Magma). Beide Ströme interagieren miteinander. Das einfachste Beispiel ist das Erhitzen einer Salzlösung von unten mit einem bestimmten Konzentrationsgradienten. In dieser Situation wird die Lösung in eine Reihe von horizontalen Konvektionsschichten „aufgeteilt“, in denen sich jeweils Temperatur und Salzgehalt mischen. Die Schichten sind durch Oberflächen getrennt, durch die Wärme und Salz durch molekulare Diffusion transportiert [...]

Es wurde festgestellt, dass das biochemische Milieu von Kiefern- und Fichtenwäldern sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung räumlich inhomogen ist. Die Größe des Konzentrationsgradienten von Terpenkohlenwasserstoffen in der horizontalen Ebene betrug durchschnittlich 0,3 mg / m3 (Maximum - 0,6-1,0 mg / m3), in der vertikalen Ebene - 0,3-0,5 mg / m3. Die Heterogenität des biochemischen Regimes ist offenbar auf die ungleiche Menge an grüner Biomasse, den Zustand der Unterholzbiogruppen und die Differenzierung der Krone in Schichten unterschiedlicher Qualität zurückzuführen, wobei im mittleren Teil der Krone, die physiologisch am aktivsten ist.

Bei stationärer Lagerung erfolgt der Dampfübergang von der Produktoberfläche zum HZ aufgrund molekularer quasiisothermer und isobarer Diffusion aufgrund des Produktdampfkonzentrationsgradienten. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich im HZ auf der Produktoberfläche eine mit Dämpfen gesättigte Schicht des Dampf-Luft-Gemisches befindet.

1980 wurde erstmals eine systematische Fernerkundung des Phytoplanktons während der Fahrt durchgeführt, die es ermöglichte, Kurven der räumlichen Verteilung der Phytoplanktonkonzentration in zu erhalten Oberflächenschicht Wasser. Die Analyse dieser Kurven zeigte, dass in Entfernungen von mehreren Kilometern scharfe Gradienten der Phytoplanktonkonzentration möglich sind (Abb. 5, Kurve I). Beachten Sie, dass solche starken Gradienten meist unbemerkt bleiben, wenn nur an Stationen nach der Standardtechnik gemessen wird. Zum Vergleich Abb. 5 zeigt Kurve 2, aufgetragen aus Messungen an Stationen.

Betrachten Sie eine feste Flüssigkeitsschicht mit einer Dicke von k in Kontakt mit einer Schicht aus einem Dampf-Gas-Gemisch mit einer Dicke von k und (d - k) (Abb. 1.8). Bei der Verdampfung in einer Flüssigkeit und einem Dampf-Gas-Gemisch treten Temperaturgradienten auf (Bereich I und II) und im Gemisch ein Konzentrationsgradient des Dampfes der verdampfenden Flüssigkeit (Bereich II). [...]

Bei passiven Dosimetern werden chemische Stoffe entsprechend einem Konzentrationsgradienten durch eine stabile Luftschicht (Diffusionsdosimeter) oder durch Eindringen einer Substanz durch eine Membran diffundiert (durchlässige Dosimeter). Dosimeter dieser beiden Typen sind in Abb. 1.49. [...]

Die Aufnahme von Nährstoffen durch die Zelle kann passiv oder aktiv erfolgen. Opo ist mit dem Diffusionsprozess verbunden und folgt dem Konzentrationsgradienten einer bestimmten Substanz. Wie bereits oben diskutiert (s. S. 46), wird die Diffusionsrichtung aus thermodynamischer Sicht durch das chemische Potential des Stoffes bestimmt. Je höher die Konzentration eines Stoffes, desto höher sein chemisches Potenzial. Die Bewegung geht zu einem niedrigeren chemischen Potential. Dabei ist zu beachten, dass die Bewegungsrichtung der Ionen nicht nur durch das chemische, sondern auch durch das elektrische Potential bestimmt wird. Ionen mit unterschiedlichen Ladungen können mit hoher Geschwindigkeit durch die Membran diffundieren. Dadurch entsteht eine Potentialdifferenz, die wiederum als treibende Kraft für die Ankunft eines entgegengesetzt geladenen Ions dienen kann. Elektrisches Potential kann auch durch ungleichmäßige Ladungsverteilung in der Membran selbst entstehen. Somit kann die passive Bewegung von iops einem Gradienten von chemischem und elektrischem Potential folgen.

Da die Gasauflösung ein Diffusionsprozess ist, ist ihre Geschwindigkeit proportional zur Gas-Flüssigkeits-Kontaktfläche, der Intensität ihrer Vermischung, dem Diffusionskoeffizienten und dem Konzentrationsgradienten der diffundierenden Komponente in den Gas- und Flüssigkeitsmedien. Daher wird bei der Auslegung von Absorbern besonderes Augenmerk auf die Organisation des Kontakts des Gasstroms mit einem flüssigen Lösungsmittel und die Wahl einer absorbierenden Flüssigkeit (Absorber) gelegt.

Berechnung des Diffusionskoeffizienten. Die ungeordnete thermische Bewegung von Gasmolekülen ist der Hauptgrund für seine Diffusion in Flüssigkeit. Nach der etablierten Tradition wird die "treibende Kraft" des Prozesses als Differenz zwischen den Gaskonzentrationen der gesättigten und ungesättigten Phasen definiert, obwohl in Wirklichkeit die Moleküle, die die Brownsche Bewegung ausführen, keiner zusätzlichen "Kraft" ausgesetzt sind. in Richtung des Konzentrationsgradienten. Die statistische Umverteilung von Gasmolekülen führt jedoch zwangsläufig zu einer Verringerung der Konzentrationsdifferenz, was zu einem allmählichen Stoffübergang in Richtung abnehmender Konzentration führt.

Die Faktoren, die die Flockung unter Labor- und Produktionsbedingungen in nahezu gleicher Weise beeinflussen, sind Reaktionszeit (Verweilzeit), Mischungsenergieverteilung, Lösungseigenschaften und Reagenzkonzentration. Da gleichzeitig nicht fließende und fließende Systeme verglichen werden, ist der Vergleich der Verweilzeiten schwierig. Auch der durchschnittliche Energieverbrauch für das Rühren pro Volumeneinheit des Reaktors ist bei strömungsabhängigen Verfahren schwer zu bestimmen. Auch Wandeffekte, Konzentrationsschwankungen und Konzentrationsgradienten sind schwer zu quantifizieren. Ob diese Effekte jederzeit vernachlässigt werden können, wird erst nach sorgfältiger Abwägung der konkreten Situation geklärt werden.

Мвх è (? „Х - Material- und Wärmeströme, die in das ausgewählte Volumen eintreten (Ströme, die das Volumen verlassen, haben einen negativen Wert); eingehende Ströme können sowohl konvektiv (Fluss von Reagenzien) als auch diffusionsartig sein (aufgrund des Auftretens von Konzentrations- und Temperaturgradienten) ).[ ...]

Das Vorhandensein von MMF in NAD-Kinase-Präparaten aus Kaninchen-Skelettmuskeln wurde auch durch Fraktionierung auf einer Säule mit Sephadex G-200 nachgewiesen (3), und die Molekulargewichte der Enzym-Oligomere wurden mit der Methode der linearen Gradientenelektrophorese von Polyacrylamidgel verfeinert ( SEITE). Die bei der Untersuchung des Enzyms mit den beiden angegebenen Verfahren erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass in teilweise gereinigten Zubereitungen von NAD-Kinase Oligomere des Enzyms mit Molekulargewichten von 31.000, 65.000, 94.000, 160.000, 220.000, 350.000 vorhanden sind NAD-Kinase ist ein Protein mit einem Molekulargewicht von 31.000, das anscheinend als Untereinheit des Enzyms angesehen werden kann, da nach Behandlung mit Natriumdodecylsulfat zwei Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht von der Säule entfernt wurden (31.000, 5.000 €), und anschließender Elektrophorese wurde auf Elektrophoregrammen mit einem Molekulargewicht von weniger als 30.000 kein Protein nachgewiesen. [...]

Die Biotestmethode ergänzt erfolgreich die Biotestmethode an Daphnien mit Hilfe einfachster Mikroorganismen - Ciliaten-Schuhe (Paramecium caudatum). Die Methode der biotestenden Analyse von Wasserproben basiert auf der Fähigkeit von Ciliaten, ungünstige und lebensgefährliche Zonen zu meiden und sich aktiv entlang des Konzentrationsgradienten von Chemikalien in günstige Zonen zu bewegen. Die Methode ermöglicht die schnelle Bestimmung der akuten Toxizität von Wasserproben und wurde entwickelt, um die Toxizität von natürlichen Abfällen, Wasser trinken, Wasserextrakte aus verschiedenen Materialien und Lebensmitteln. [...]

Aufgrund des Gehalts an Lösungen von Salzen, Zuckern und anderen osmotisch aktiven Substanzen zeichnen sich die Zellen durch die Anwesenheit eines bestimmten osmotischer Druck... Zum Beispiel erreicht der Druck in den Zellen von Tieren (marine und ozeanische Formen) 30 atm oder mehr. In Pflanzenzellen ist der osmotische Druck noch größer. Der Konzentrationsunterschied von Stoffen innerhalb und außerhalb der Zelle wird als Konzentrationsgradient bezeichnet.

Lass uns geben bestehende Klassifizierung semipermeable Membranen zur Durchführung von Umkehrosmose- und Ultrafiltrationsverfahren (Abb. 6.36). Diese Membranen können sein; porös und nicht porös, und letztere sind quasi-homogene Gele, durch die das Lösungsmittel und die gelösten Stoffe unter Einwirkung eines Konzentrationsgradienten (molekulare Diffusion) dringen, daher werden solche Membranen als Diffusionsmembranen bezeichnet.

Obwohl Land nur 30 % der Fläche einnimmt der Globus, ein großer Bereich ist besetzt von Gemüsewelt, aktiv Gase aus der Atmosphäre absorbieren. Pflanzen können atmosphärische Gase wie anorganische Stoffe ohne Verarbeitung aufnehmen oder vor allem aktiv in Stoffwechselprozesse einbeziehen und so einen günstigen Konzentrationsgradienten für die weitere Aufnahme schaffen. Ein gutes Beispiel ist Kohlendioxid, das die Atmosphäre verunreinigt und das Hauptprodukt der Kohlenstoffverbrennung ist.

Boden wird häufig zur Abfallentsorgung verwendet, daher ist die Wahl des Bodentyps sehr wichtig: mit geeigneter Durchlässigkeit, Partikelgröße und Stabilität; Es ist auch notwendig, die Filtereigenschaften des Bodens mit einem geeigneten Abfallanlieferungsregime aufrechtzuerhalten, da jegliche antioxidative Bedingungen im Boden die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus verringern. Die anfänglichen Gradienten der Konzentrationen von Elektronendonatoren und -akzeptoren, Sauerstoff und Temperatur führen zu einer Schichtung der mikrobiellen Population, hauptsächlich zur Sorption von Mikroorganismen, die organischen Kohlenstoff verbrauchen. Nach erfolgter Sorption beginnt der Prozess des mikrobiellen Katabolismus. Das Vergraben von Abfällen im Boden ist billig, aber insbesondere im Winter können aufgrund der großen Wassermengen, die in den Boden gefiltert werden, der geringen Verdunstung und der geringen mikrobiellen Aktivität eine Reihe von Schwierigkeiten auftreten. Selbst unter günstigsten Bedingungen können sich Schwermetalle anreichern und durch die Ausfällung unlöslicher Eisen-, Mangan- und Calciumsalze eine relativ undurchlässige Schicht verdichteten Bodens bilden. Zudem können hohe Konzentrationen an organischen Verbindungen und Schwermetallen zum Absterben der Vegetation führen, was nur durch eine Vorbehandlung vermieden werden kann. Obwohl das Versprühen des auf der Deponie gebildeten Wassers auf sandigen Böden, die als Futtergräser dienen, keine schädlichen Auswirkungen auf diese Gräser hatte, reicherten sich in ihnen Calcium-, Magnesium- und Phosphoroxide (V) an. In den Boden filtrierendes Deponiewasser mit phytotoxischer Wirkung enthält gleichzeitig für Pflanzen notwendige Nährstoffe. Mensers Forschungen haben gezeigt, dass beim Anbau von Sojabohnen auf Sand mit Bewässerung mit solchen Wässern ein Nährstoffungleichgewicht besteht und der Prozess einer sorgfältigen Regulierung [...]

Die Breitenverteilung der Emissionen (in Abb. 3.6) weist die Industrieländer der nördlichen Hemisphäre als Hauptlieferanten von technogenem CO2 aus. Die Unregelmäßigkeit der Quellenverteilung sowie die Besonderheiten der allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre (die Existenz geschlossener Passatwindzellen und der intratropischen Konvergenzzone, s. Abb. 1.5) führen zu einem Breitengradienten der CO2-Konzentrationen [.. .]

Während einige Bereiche des dunkelgrünen Typs verschwinden und sich TMV darin reproduziert, bleiben andere Bereiche des infizierten Blattes während der gesamten Lebensdauer des Blattes fast vollständig frei von dem Virus. Dunkelgrüne Bereiche dieses Typs scheinen die TMV-Wiedergabe nicht zu unterstützen. Diese Schlussfolgerung kann auf der Grundlage gezogen werden, dass erstens, wenn diese TMV-Stellen superinfiziert sind, die Konzentration des infektiösen Virus in ihnen steigt und zweitens die Grenze zwischen den gelbgrünen Geweben mit einer hohen Konzentration des Inspektions-TMV und der dunkelgrüne Bereich bleibt viele Wochen lang klar, obwohl die Zellen beider Standorte durch Plasmodesmen verbunden sind. In dunkelgrünen Bereichen nahe der Grenze zu gelbgrünem Gewebe wurde ein Konzentrationsgradient freier TMV-Partikel gefunden, der unserer Meinung nach aus angrenzenden gelbgrünen Geweben diffundiert (Abb. 35).

Die Praxis zeigt jedoch, dass diese Herbizide in relativ geringen Mengen in die Wurzeln eindringen und daher das Wurzelsystem nur teilweise absterben; einige der Wurzeln bleiben am Leben und können neue Triebe produzieren. Der Grund dafür ist die allmähliche Aufnahme und Auflösung des Wirkstoffs des Herbizids während seiner Bewegung entlang des leitfähigen Gewebes des Stängels. Je weiter von der Applikationsstelle entfernt, desto geringer ist die Konzentration des Herbizids. In der Pflanze entsteht eine Art Herbizid-Konzentrationsgradient. Als Ergebnis kann beobachtet werden, dass bei Pflanzen von mit Herbiziden behandelten Wurzelunkräutern nur der oberirdische Teil, das Rhizom und ein Teil der an das Rhizom angrenzenden Wurzeln absterben und dann die Konzentration des Herbizids in den Geweben sinkt sehr, dass es die Wurzel nur teilweise schädigt, aber nicht abtötet. In die vom Rhizom am weitesten entfernten Bereiche der Wurzel darf das Herbizid gar nicht vordringen.

Somit kann der Fluss mit einem System verglichen werden, das sich in einem Zustand ständiger Gärung befindet und die Fähigkeit besitzt, sich selbst zu reinigen, d.h. um gelöste und suspendierte organische Stoffe mit Schadstoffeigenschaft zu entfernen. Chemische Komponenten die sich im Wasser oder in diesen Sedimenten befinden, beeinflussen aquatische Biozönosen. Durch die Selbstreinigung entsteht ein Nebeneffekt - die Entstehung von Konzentrationsgradienten von Sauerstoff, Nährstoffen und biologischen Stoffen. [...]

Die Reinigung von Abgasen mit flüssigen Absorbern besteht darin, den verunreinigten Gasstrom mit dem Absorber in Kontakt zu bringen und das gereinigte Gas anschließend vom verbrauchten Absorber abzutrennen. Während des Prozesses wird die Verunreinigung von der Flüssigkeit aufgenommen. Die Absorption ist ein typischer chemisch-technischer Prozess, der in der Rauchgasreinigungstechnik häufig als Wäscherprozess bezeichnet wird. Seine treibende Kraft ist der Konzentrationsgradient an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche. Der Prozess verläuft umso schneller, je größer die Grenzfläche, die Turbulenz der Strömungen und die Diffusionskoeffizienten sind. Es gibt viele Veröffentlichungen zur Absorption in der chemietechnischen Literatur und sollten für zusätzliche Informationen zu Rate gezogen werden. Hier wird am meisten berücksichtigt Allgemeine Eigenschaften Absorber, die weit verbreitet zur Entfernung von Schadstoffen wie Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff, leichten Kohlenwasserstoffen [...]

Unter Verwendung des Ausdrucks (8.1.36) ist es leicht, den Beitrag jeder Stufe zum Prozess der Diffusionsextraktion des Schadstoffs aus dem Boden abzuschätzen. Der erste Term in eckigen Klammern bestimmt die Dauer der Diffusionsphase der Imprägnierung ); der zweite Term kennzeichnet die Dauer des Stadiums der Bildung des Konzentrationsgradienten; die dritte ist die Dauer des eigentlichen Diffusionsprozesses nach Beendigung der Imprägnierungsstufen und der Bildung des Konzentrationsgradienten. Schätzen wir nun das Verhältnis der Dauer der Verfahrensschritte in Abhängigkeit von den Bedingungen des Schadstoffauswaschungsprozesses ab.

In Abb. 2.3, a zeigt ein Katalysatorfestbett und die darin ablaufenden Prozesse - Komponenten des Gesamtprozesses. Der gesamte (konvektive) Strom der Reaktanten 7 strömt zwischen den Katalysatorkörnern hindurch. Aus der Strömung diffundieren die Reaktionspartner an die Oberfläche der Körner (2) und in die Poren des Katalysators (3), an deren Innenfläche die Reaktion (4) abläuft. Die Produkte werden in den Strom zurückgeführt. Die freigesetzte Wärme wird durch die Schicht (5) und dann von der Schicht durch die Wand auf das Kältemittel (b) übertragen. Die aus dem Reaktionsverlauf resultierenden Konzentrations- und Temperaturgradienten verursachen neben der hauptsächlichen Konvektionsbewegung der Reaktanden auch Stoff- und Wärmeströme (7).

Die Verbreitung und Bewegung von Wasserorganismen wurde in Stauseen untersucht und deren Gebiete in unterschiedlichem Maße anthropogener Einfluss... Dadurch konnten eine Reihe neuer Verhaltensreaktionen von Fischen und Wirbellosen auf die Ausbreitung von Schadstoffen dokumentiert werden. Selbst in den Zentren von Salvenableitungen unbehandelter giftiger Wässer sind einige Individuen der lokalen Bevölkerung in der Lage, die Gefahr zu erkennen und versuchen, die Zone in ein saubereres Küstengebiet und Nebenflüssen zu verlassen oder die Lebensraumschicht zu ändern, indem sie sich vom Boden lösen, wo, wie in der Regel die höchsten Konzentrationen Schadstoffe... Migrierende (nomadische) Individuen lokaler Fischbestände, die nach wenigen Stunden oder Tagen außer Gefahr sind, reagieren am schnellsten mit einer Abkehr in Richtung einer Abnahme des Schadstoffkonzentrationsgradienten. Die Bewohner des pe-lagial leiden am wenigsten unter der Verschmutzung, und das größte Sterben von Individuen tritt unter den sesshaften, nicht wandernden Gruppen benthivorer [...]

Bei Wärmequellen erfolgt die Bewegung aufgrund der der Quelle zugeführten Wärmeenergie. Schädliche Emissionen breiten sich in Form einer gerichteten Strömung aus - ein konvektiver Strahl in der Regel turbulent. Als dynamisch wird eine Quelle bezeichnet, deren schädliche Emissionen sich in Form eines verschmutzten Strahls mit einer bestimmten anfänglichen Ausströmgeschwindigkeit ausbreiten. Das Ausströmen des Strahls erfolgt durch Überdruck innerhalb des Volumens eines Behälters, Apparate aufgrund der Wirkung von Gravitationskräften oder eines Gebläses. In Diffusionsquellen kommt es aufgrund des Konzentrationsgradienten der Gasverunreinigung zu Bewegung. Die Ausbreitungsrichtung und -intensität der letzteren hängt von den Diffusionseigenschaften des Stoffes und der Turbulenz ab. Umfeld... Diese Transportarten werden oft kombiniert, beispielsweise setzt eine Wärmequelle auch Gasverunreinigungen frei.

Die Beziehung zwischen dem Wachstum des Eierstocks und dem Wachstum von Embryo und Endosperm kann anhand der Veränderung der Wachstumsraten dieser verschiedenen Teile des Fötus in verschiedenen Entwicklungsstadien beurteilt werden. In einigen Fällen ist die Wachstumskurve des Fötus sigmoid (z. B. bei einem Apfelbaum) und manchmal hat sie zwei Wellen (Abb.5.24). Bei Pfirsich korreliert die Veränderung der Wachstumsgeschwindigkeit der Fruchtwand offenbar mit der Veränderung der Wachstumsgeschwindigkeit des sich entwickelnden Samens. Die stimulierende Wirkung der sich entwickelnden Samen auf das Wachstum von perikarpen Geweben ist offenbar zumindest teilweise mit dem Einfluss des in den Samen gebildeten Auxins verbunden. Sich entwickelnde Samen sind eine reiche Auxinquelle, und es wurde gezeigt, dass es einen Gradienten der Auxinkonzentration im fetalen Gewebe gibt: Die höchste Auxinkonzentration wird in Samen beobachtet, die niedrigere in der Plazenta und die niedrigste in der fetalen Wand. Ein solcher Gradient entspricht der Idee der Auxinsynthese bei der Entwicklung von Samen und ihrer Bewegung von den Samen zu anderen Teilen der Frucht. [...]

Homogene Systeme in Wasser sind echte (molekulare und ionische) Lösungen verschiedener Stoffe. Echte Lösungen sind thermodynamisch stabile Systeme und können über einen beliebigen Zeitraum unverändert bestehen. Trotz der großen Vielfalt von Verbindungen, die mit Wasser Lösungen bilden, sind viele Eigenschaften allen Lösungen gemeinsam. Alle Elektrolytlösungen haben also die Fähigkeit zu leiten elektrischer Strom, und die während der Elektrolyse beobachteten quantitativen Abhängigkeiten gelten für alle Lösungen. Eine gerichtete Bewegung von Ionen oder Molekülen in Lösungen erfolgt nicht nur unter dem Einfluss einer Potentialdifferenz, sondern auch aufgrund eines Konzentrationsgradienten (Diffusion). In diesem Fall wird der Diffusionsfluss eines gelösten Stoffes von einem Bereich mit einer höheren Konzentration zu einem Bereich mit einer niedrigeren Konzentration geleitet, und der Fluss eines Lösungsmittels wird auf umgekehrte Richtung... Alle Lösungen nichtflüchtiger Stoffe in flüchtigen Lösungsmitteln zeichnen sich durch einen höheren Siedepunkt als ein reines Lösungsmittel und einen niedrigeren Gefrierpunkt aus. Der Anstieg des Siedepunkts und die Abnahme des Gefrierpunktes sind umso größer, je höher die Konzentration der Lösung [...]

Um die Natur und den Mechanismus des Treibhauseffekts zu verstehen, ist es auch wichtig zu wissen, dass der Beitrag derselben Komponente zum Gesamtstrahlungsfluss stark von ihrer Verteilung in der Atmosphäre abhängt. Veranschaulichen wir dies am Beispiel der drei wichtigsten „Treibhausgase“ Wasserdampf, Ozon und CO2. Aus Abb. 3.1 ist zu erkennen, dass die Absorptionsbande eines bei 15 µm zentrierten Kohlendioxidmoleküls von Wasserdampf weitgehend überlagert wird dass die Rolle von CO2 bei der Strahlungsabsorption nicht so groß ist Sehen Sie, wie groß der Konzentrationsgradient ist Im Gegenteil, Kohlendioxid ist in der Luftschicht von etwa 1 bis 70 km ziemlich gleichmäßig gemischt, daher kann oberhalb von 2-3 km der Hauptabsorber der aufsteigenden Wärmestrahlung des Untergrunds genau CO2, und diese Schlussfolgerung wird durch die in Tabelle 3.2 dargestellten Berechnungsergebnisse gestützt.

Untersuchungen der dielektrischen Relaxationszeit und anderer oben erwähnter Eigenschaften und in Abhängigkeit von den Geschwindigkeiten der Molekülbewegungen liefern ziemlich genaue Werte der Geschwindigkeiten der molekularen Umorientierung und Translation in flüssigem Wasser. Die allgemeine Methode für solche Untersuchungen besteht darin, dass an flüssiges Wasser eine Spannung angelegt wird und die Zeit gemessen wird, die die Flüssigkeit benötigt, um bei Vorhandensein von Spannung in einen Gleichgewichtszustand zu gelangen, oder dass die Spannung abgebaut wird und die Zeit, die die Flüssigkeit benötigt, um die Rückkehr in den ursprünglichen Zustand wird gemessen. Für die dielektrische Relaxation ist die Spannung das angelegte elektrische Feld, für die Selbstdiffusion - der Konzentrationsgradient des Isotops, für die Viskosität - die Scherspannung usw. Solche Untersuchungen der Eigenschaften von Wasser, die von den Geschwindigkeiten der Moleküle abhängen Bewegungen, geben kein detailliertes Bild der Bewegungen von Wassermolekülen, und daher ist es wahrscheinlich, dass eine weitere Entwicklung erforderlich ist, bevor ein solches Bild erhalten wird grundlegende Theorie Nichtgleichgewichtsprozesse. [...]

Es gibt starke Wechselwirkungen zwischen der Aufnahme von Wasser und Mineralien aus dem Boden, eine wirklich starke Korrelation findet jedoch nur bei der Aufnahme von Nitraten statt. Von allen Grundelementen der mineralischen Ernährung von Pflanzen bewegt sich Stickstoff in Form von Nitrationen (NO3 ") am freisten in Bodenlösungen; diese Ionen werden durch den allgemeinen Wasserfluss durch die Kapillaren auf die Wurzeloberfläche übertragen. Nitrationen kommen normalerweise von überall dort, wo Wasser herkommt, zur Wurzel. Wasser erreicht die Wurzel am schnellsten in Böden, die mit Wasser auf (oder fast auf) den Wert der Feldfeuchtekapazität gesättigt sind, sowie in großporigen Böden. Folglich haben Nitrate unter diesen Bedingungen die größte Mobilität. Gleichzeitig sind Zonen reduzierter Ressourcenverfügbarkeit (ZRR) für Nitrate sehr ausgedehnt und die Gradienten der Nitratkonzentration um die Wurzeln herum gering. Die große Größe des ZRR erhöht die Wahrscheinlichkeit einer überlappenden RRP, die von einzelnen Wurzeln erzeugt wird. In diesem Fall kann es zu einer Konkurrenz kommen (sogar zwischen den Wurzeln derselben Pflanze): Tatsächlich beginnt die Erschöpfung einer Ressource durch ein Organ nur dann das andere Organ zu beeinflussen, wenn diese beginnen, die beiden zur Verfügung stehenden Ressourcen auszubeuten, d. wenn sich ihre DPs überschneiden ... Je geringer der Gehalt an verfügbarem Wasser im Boden ist, desto langsamer bewegt er sich zu den Wurzeln und desto langsamer fließen die Nitrationen an die Wurzeloberfläche. Gleichzeitig werden die CRA kleiner und der Grad ihrer Überlappung nimmt ab. So verringert sich bei Wassermangel die Wahrscheinlichkeit, dass zwischen den Wurzeln eine Konkurrenz um Nitrate entsteht.

Membranverfahren unterscheiden sich in den verwendeten Membrantypen, den treibenden Kräften der Trennprozesse und ihren Anwendungsgebieten (Tabelle 26). Es gibt sechs Arten von Membranmethoden: Mikrofiltration - der Prozess der Membrantrennung von kolloidalen Lösungen und Suspensionen unter Druck; Ultrafiltration - der Prozess der Membrantrennung von Flüssigkeitsgemischen unter Druck, basierend auf der Differenz Molekulargewichte oder die Molekülgröße der Komponenten des zu trennenden Gemisches; Umkehrosmose ist ein Prozess der Membrantrennung flüssiger Lösungen durch Durchdringen eines Lösungsmittels durch eine semipermeable Membran unter Einwirkung eines auf die Lösung ausgeübten Drucks, der ihren osmotischen Druck übersteigt; Dialyse - der Prozess der Membrantrennung aufgrund der unterschiedlichen Diffusionsraten von Substanzen durch die Membran, die in Gegenwart eines Konzentrationsgradienten passieren; Elektrodialyse - der Prozess des Durchgangs von Ionen eines gelösten Stoffes durch eine Membran unter Einwirkung eines elektrischen Feldes in Form eines elektrischen Potentialgradienten; Gastrennung ist ein Verfahren zur Membrantrennung von Gasgemischen aufgrund von hydrostatischem Druck und Konzentrationsgradienten.

Konzentrationsgradient(von lat. gradi, gradu, gradus- bewegen, bewegen, fließen, sich nähern; con- mit, zusammen, zusammen + Zentrum- Zentrum) oder Konzentrationsgradient ist Vektor physikalische Größe Charakterisierung der Größe und Richtung der größten Änderung Konzentration jede Substanz in der Umwelt. Betrachten wir zum Beispiel zwei Bereiche mit unterschiedlichen Konzentrationen eines Stoffes, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind, dann wird der Konzentrationsgradient vom Bereich der niedrigeren Konzentration des Stoffes zu dem Bereich mit seiner höheren Konzentration gerichtet.

Aktiven Transport- Stofftransfer durch zellular oder intrazellulär Membran(Transmembran-AT) oder durch eine Zellschicht (transzelluläres AT), die gegen Konzentrationsgradient vom Bereich niedriger Konzentration in den Bereich hoher Konzentration, d.h. unter Verausgabung der freien Energie des Körpers. In den meisten Fällen, aber nicht immer, ist die Energiequelle die Energie von Hochenergie-Anleihen. ATF.

Verschiedene Transport-ATPasen, die in Zellmembranen lokalisiert sind und an den Mechanismen des Substanztransfers beteiligt sind, sind das Hauptelement molekularer Geräte - Pumpen, die die selektive Aufnahme und das Abpumpen bestimmter Substanzen (z. B. Elektrolyte) durch die Zelle gewährleisten. Der aktive spezifische Transport von Nichtelektrolyten (molekularer Transport) wird mit Hilfe verschiedener Arten von molekularen Maschinen - Pumpen und Trägern - realisiert. Der Transport von Nichtelektrolyten (Monosaccharide, Aminosäuren und andere Monomere) kann gekoppelt werden mit Symptom- Transport eines anderen Stoffes, dessen Bewegung gegen den Konzentrationsgradienten eine Energiequelle für den ersten Vorgang ist. Symptome können durch Ionengradienten (zB Natrium) ohne direkte Beteiligung von ATP bereitgestellt werden.

Passiver Transport- Übertragung von Stoffen durch Konzentrationsgradient von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich geringer Konzentration, ohne Energieverbrauch (z. Diffusion, Osmose). Diffusion ist die passive Bewegung eines Stoffes von einem Bereich höherer Konzentration in einen Bereich niedrigerer Konzentration. Osmose ist die passive Bewegung bestimmter Stoffe durch eine semipermeable Membran (normalerweise passieren kleine Moleküle, große nicht).

Es gibt drei Arten des Eindringens von Substanzen in die Zelle durch Membranen: einfache Diffusion, erleichterte Diffusion, aktiven Transport.

Einfache Diffusion

Bei einfacher Diffusion bewegen sich Materieteilchen durch die Bilipidschicht. Die Richtung der einfachen Diffusion wird nur durch den Konzentrationsunterschied der Substanz auf beiden Seiten der Membran bestimmt. Durch einfache Diffusion dringen sie in die Zelle ein hydrophob Substanzen (O2, N2, Benzol) und polare kleine Moleküle (CO 2, H 2 O, Harnstoff). Polare relativ große Moleküle (Aminosäuren, Monosaccharide), geladene Teilchen (Ionen) und Makromoleküle (DNA, Proteine) dringen nicht ein.

Erleichterte Diffusion

Die meisten Stoffe werden mit darin eingetauchten Transportproteinen (Trägerproteinen) durch die Membran transportiert. Alle Transportproteine ​​bilden eine kontinuierliche Proteinpassage durch die Membran. Mit Hilfe von Trägerproteinen erfolgt sowohl der passive als auch der aktive Transport von Stoffen. Polare Substanzen (Aminosäuren, Monosaccharide), geladene Teilchen (Ionen) passieren Membranen unter erleichterter Diffusion unter Beteiligung von Kanalproteinen oder Trägerproteinen. Die Beteiligung von Trägerproteinen bietet eine höhere Geschwindigkeit der erleichterten Diffusion im Vergleich zur einfachen passiven Diffusion. Die Geschwindigkeit der erleichterten Diffusion hängt von einer Reihe von Gründen ab: vom transmembranen Konzentrationsgradienten der übertragenen Substanz, von der Menge des Trägers, der an die übertragene Substanz bindet, von der Geschwindigkeit der Bindung der Substanz durch den Träger auf einer Oberfläche von der Membran (zB an der äußeren Oberfläche), von der Geschwindigkeit der Konformationsänderungen des Trägermoleküls, wodurch die Substanz über die Membran getragen und auf der anderen Seite der Membran freigesetzt wird. Die erleichterte Diffusion erfordert aufgrund der Hydrolyse von ATP keine besonderen Energiekosten. Dieses Merkmal unterscheidet eine erleichterte Diffusion von einem aktiven Transmembrantransport.

Dx - Konzentrationsgradient,

T - absolute Temperatur

M mol

Jm = ––- ––––(–- ––––); m - Stoffmenge

S × t m s Jm - (Jay) – Stoffflussdichte.

Elektrochemisches Potenzial–- Wert gleich Energie Gibbs G für ein Mol einer bestimmten Substanz, in ein elektrisches Feld gelegt.

Die freie Gibbs-Energie (oder einfach Gibbs-Energie oder Gibbs-Potenzial oder thermodynamisches Potenzial im engeren Sinne) ist eine Größe, die die Energieänderung während chemische Reaktion und damit eine Antwort auf die Frage nach der grundsätzlichen Möglichkeit einer chemischen Reaktion geben; dies ist das thermodynamische Potential der folgenden Form:

G = U + PV–TS

Dabei ist U die innere Energie, P ist der Druck, V ist das Volumen, T ist die absolute Temperatur, S ist die Entropie.

(Thermodynamische Entropie S, oft einfach Entropie genannt, in Chemie und Thermodynamik ist eine Funktion des Zustands eines thermodynamischen Systems)

Gibbs Energie kann als die Gesamtenergie verstanden werden chemische Energie Systeme (Kristall, Flüssigkeit, etc.)

Das Konzept der Gibbs-Energie ist in der Thermodynamik und Chemie weit verbreitet.

Thermodynamische Entropie S, in der Chemie und Thermodynamik oft einfach Entropie genannt, ist eine Funktion des Zustands eines thermodynamischen Systems.

Für verdünnte Lösungen wird die Stoffflussdichte bestimmt nach der Nernst-Planck-Gleichung.

d × C d ×

Jm =–U × R × T––––- –U × C × Z × F––––- ;

d × x d × x

U–Teilchenmobilität,

R - Gaskonstante 8,31 J / mol,

dC

z–Elektrolytionenladung,

F-Faraday-Zahl 96500 kg / mol,

dφ ist das Potential des elektrischen Feldes,

Dφ

Es gibt zwei Gründe für die Übertragung von Stoffen beim passiven Transport: Konzentrationsgradient und elektrischer Potentialgradient... (Minuszeichen vor dem Gradienten weisen darauf hin, dass der Konzentrationsgradient dazu führt, dass die Substanz von Orten höherer Konzentration zu Orten niedrigerer Konzentration übergeht). Der Gradient des elektrischen Potenzials bewirkt die Übertragung positiver Ladungen von Orten mit großem zu Orten mit niedrigerem Potenzial.

Es kann zu einer passiven Übertragung von Stoffen von Orten mit niedrigerer Konzentration zu Orten mit höherer Konzentration kommen (wenn der zweite Term der Gleichung im Modul größer ist als der erste).

Wenn nicht Elektrolyte Z = 0; oder kein elektrisches Feld vorhanden ist, dann tritt einfache Diffusion auf - Ficks Gesetz.

Jm =–- D ×––––;

D der Diffusionskoeffizient ist;

- –- ––– Konzentrationsgradient;

Verbreitung - spontane Bewegung von Stoffen von Orten mit einer höheren Konzentration zu Orten mit einer niedrigeren Konzentration einer Substanz aufgrund der chaotischen thermischen Bewegung von Molekülen.

Die Diffusion einer Substanz durch eine Lipiddoppelschicht wird durch einen Konzentrationsgradienten in der Membran verursacht. Der Membranpermeabilitätskoeffizient hängt von den Eigenschaften der Membran und den transportierten Stoffen ab. (Wenn die Konzentration des Stoffes an der Oberfläche in der Membran direkt proportional zur Konzentration an der Oberfläche außerhalb der Membran ist).

P = -–- ––- – Durchlässigkeitskoeffizient

K–Verteilungskoeffizient, der das Verhältnis der Konzentration eines Stoffes außerhalb und innerhalb der Membran angibt.

L–Membrandicke;

D der Diffusionskoeffizient ist;

Koeffizient je höher der Diffusionskoeffizient (je niedriger die Membranviskosität), desto dünner die Membran und je besser sich der Stoff in der Membran löst, desto größer ist die Permeabilität.

Unpolare Stoffe dringen gut durch die Membran - organisch Fettsäure, schlecht - polare wasserlösliche Substanzen: Salze, Basen, Zucker, Aminosäuren.

Bei thermischer Bewegung bilden sich zwischen den Schwänzen kleine freie Ebenen – sogenannte Blades –, durch die polare Moleküle eindringen können. Je größer das Molekül ist, desto geringer ist die Membrandurchlässigkeit für diesen Stoff. Die Selektivität der Übertragung wird durch einen Satz von Poren mit einem bestimmten Radius in der Membran entsprechend der Größe des eindringenden Partikels gewährleistet.

Erleichterte Diffusion- tritt unter Beteiligung von Trägermolekülen auf. Der Träger von Kaliumionen ist Valinomycin, das wie eine Manschette geformt ist; innen mit polaren Gruppen und außen mit unpolaren Gruppen bedeckt. Charakteristisch ist eine hohe Selektivität. Valinomycin bildet einen Komplex mit Kaliumionen, die in die Manschette gelangen, und ist auch in der Lipidphase der Membran löslich, da sein Molekül außen unpolar ist.

Valinomycinmoleküle an der Membranoberfläche fangen Kaliumionen ein und transportieren sie durch die Membran. Die Übertragung kann in beide Richtungen erfolgen.

Eine erleichterte Diffusion erfolgt von Orten mit einer höheren Konzentration des beförderten Stoffes zu Orten mit einer niedrigeren Konzentration.

Unterschiede zwischen leichter Diffusion und einfach:

1) die Übertragung der Substanz mit dem Träger ist schneller.

2) Die erleichterte Diffusion hat die Eigenschaft der Sättigung, bei einer Konzentrationserhöhung auf einer Seite der Membran nimmt die Flussdichte zu, bis alle Trägermoleküle besetzt sind

3) Bei erleichterter Diffusion besteht eine Konkurrenz zwischen den übertragenen Substanzen, wenn unterschiedliche Substanzen durch den Träger übertragen werden; einige Stoffe werden jedoch besser vertragen als andere, und die Zugabe mancher Stoffe behindert den Transport anderer Stoffe: So wird Glucose aus Zuckern besser vertragen als Fructose, Fructose besser als Xylose und Xylose besser als Arabinose.

4) Es gibt Substanzen, die die erleichterte Diffusion blockieren – sie bilden mit Trägermolekülen einen starken Komplex. Immobile Moleküle – Über die Membran fixierte Träger werden von Molekül zu Molekül übertragen.

Filter- die Bewegung der Lösung durch die Poren der Membran unter Einwirkung eines Druckgradienten. Die Transferrate während der Filtration gehorcht dem Gesetz von Poiseuille.

D v P1 - P2

–- –– = - ––––––;

GRADIENT(lat. gradiens, gradient walking) ist ein Vektorwert, der die Richtung der schnellsten Änderung in einer Funktion anzeigt. Das Konzept von G. ist in der Physik weit verbreitet. Chemie, Meteorologie und andere Wissenschaften, um die Änderungsrate einer beliebigen Größe pro Längeneinheit in Richtung ihres maximalen Wachstums zu charakterisieren; G. in der Biologie ist eine quantitative Veränderung von Morfol oder funktionellen (einschließlich biochemischen) Eigenschaften entlang einer der Achsen eines Körpers, Organs oder einer Zelle in jedem Stadium ihrer Entwicklung. G., die eine Änderung eines Fiziols, eines Indikators (zB Stoffwechselrate), widerspiegelt, wird Fiziol, ein Gradient genannt (vgl. Der physiologische Gradient). Betrachtet man verschiedene Biol, sind Prozesse mit G. häufiger von einem elektrischen Feld, Konzentration G., osmotischen G., hydrostatischen G. und Temperatur G.

Der Gradient des elektrischen Feldes in biologischen Objekten entsteht durch die Bewegung von Ionen in Zellen und Geweben oder durch das Anlegen einer externen Quelle eines elektrischen Feldes, zum Beispiel während der Galvanisierung (siehe Galvanisierung, Elektrophorese) . Besonders große Werte von G. des elektrischen Feldes finden auf biologischen Membranen statt. Bei einer Membrandicke von ca. 10 nm und wenn sich das Potenzial um 10 ändert, beträgt der elektrische Feldgradient 104 V / cm. Eine derart signifikante Änderung des inneren elektrischen Feldes der Membran kann zu einer Änderung ihrer Polarisation und des Ordnungsgrades ihrer Struktur führen. Es gibt einen Schwellenwert von G. des Potentials, bei dem Zellen ein Aktionspotential erzeugen (vgl. Bioelektrische Potentiale, Anregung).

Ein Konzentrationsgradient in lebenden Geweben tritt auf, wenn es einen signifikanten Unterschied in der Konzentration von Ionen in der inneren und äußeren Umgebung gibt, beispielsweise eine hohe innere Konzentration von Kaliumionen und eine niedrige Konzentration von Natrium- und Chlorionen. In der Faser des Rattenherzmuskels befinden sich also 140 μmol Kaliumionen und 13 μmol Natriumionen pro 1 g intrazellulärem Wasser. Die äußere Umgebung enthält 2,7 µmol Kaliumionen und 150 µmol Natriumionen. Konzentration G. von Kaliumionen kann durch die Existenz der sogenannten erklärt werden. Donnan-Gleichgewicht (vgl. Membrangleichgewicht) auf beiden Seiten der Biol, Membran. In diesem Fall verursachen nicht diffundierende Anionen (zB Anionen von Proteinmakromolekülen) eine ungleichmäßige Verteilung der Konzentration sowohl von Anionen (zB C –) als auch Kationen (zB K +) auf beiden Seiten der Membran. Die Existenz der Konzentration G. von Natriumionen kann nicht durch das Donnan-Gleichgewicht erklärt werden, und der Transfer von Natriumionen gegen die Konzentration G. wird durch die Existenz eines aktiven Ionentransports erklärt (siehe). Die Konzentration G. von Ionen kann auch durch Stoffwechselprozesse entstehen. Infolgedessen führen alle Prozesse der Umverteilung von Ionen auf verschiedenen Seiten von Biol, Membranen zur Entstehung von Ruhepotentialen (siehe Bioelektrische Potentiale).

Der Eintritt und Austritt verschiedener Substanzen aus Zellen erfolgt aufgrund ihrer Konzentration durch G.. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Stoffen wird durch das Verhältnis bestimmt: dn / dt = Dq grad C, wobei n die Anzahl der durch die Oberfläche diffundierenden Moleküle q ist, D der Koeffizient ist. Diffusion, grad С - Konzentrationsgradient; der Diffusionskoeffizient wird durch die Viskosität des Mediums und die Größe der Stoffmoleküle bestimmt. Der Unterschied in der Diffusionsgeschwindigkeit von Kationen und Anionen (deren Mobilität) führt zum Auftreten eines Diffusionspotentials φ, das an der Grenzfläche zweier benachbarter Lösungen entsteht und durch die Nernst-Gleichung beschrieben wird:

wobei U die Mobilität des Kations ist, V die Mobilität des Anions ist, C1 und C2 die Konzentration des Elektrolyten in zwei Kontaktlösungen sind; R - Gaskonstante, T - absolute t °, n - Ionenladung, F - Faraday-Zahl. Das Diffusionspotential ist minimal, wenn die Beweglichkeit von Kation und Anion gleich oder nahe beieinander liegt, beispielsweise bei einer KCl-Lösung. Daher wird dieser Elektrolyt in der Biologie und Medizin als Flüssigkeitsleiter bei der Galvanisierung, Elektrophorese usw. verwendet.

Der osmotische Gradient charakterisiert den Unterschied in der Größe des osmotischen Drucks (siehe) im Lösungsmittel-Lösungssystem, getrennt durch eine semipermeable Membran, d. h. durchlässig für Lösungsmittelmoleküle, aber undurchlässig für den gelösten Stoff. Als osmotischer Druck wird dabei die Kraft bezeichnet, die auf die Lösung ausgeübt werden muss, um die Bewegung des Lösungsmittels in Richtung der Lösung zu stoppen. Wenn sich der osmotische Druck in der äußeren Umgebung der Zelle ändert (z. B. wenn er ansteigt), tritt Wasser in die Zelle ein; die Geschwindigkeit des Wasserzuflusses ist proportional zum osmotischen G. (zwischen der inneren und äußeren Umgebung der Zelle). Für Erythrozyten beträgt die Wasserdurchdringungsrate also 2,5 μm 3 / mcm 2 -min-atm. Der Wert des osmotischen Drucks des Blutes höherer Tiere beträgt ca. 40 mm Wasser Kunst. und macht einen kleinen Teil des Gesamtblutdrucks aus. Wenn der Protein- oder Salzstoffwechsel gestört ist, ändert sich auch der osmotische Druck, z. B. wenn er ansteigt, dringt Wasser in das Gewebe ein und verursacht Ödeme (siehe).

Der hydrostatische Gradient charakterisiert den Druckabfall zwischen der äußeren und inneren Umgebung der Zelle, des gesamten Organismus oder seiner einzelnen Teile. Die Arbeit des Herzens führt also zum Auftreten eines hydrostatischen Gradienten. Im arteriellen Teil des Kreislaufsystems herrscht ein positiver hydrostatischer Druck, im venösen - negativen (siehe Blutdruck). Der hydrostatische Druck kann den in den Kapillaren des Kreislaufsystems auftretenden osmotischen Druck kompensieren. Mit dem Wachstum von hydrostatischem G. (z. B. bei Bluthochdruck) nimmt die Freisetzung von Wasser aus dem Blutkreislauf in das Gewebe zu, was zu Ödemen führen kann.

Der Temperaturgradient, der sich aus dem Temperaturunterschied innerhalb und außerhalb der Zelle ergibt, beeinflusst nahezu alle lebenswichtigen Prozesse maßgeblich. So erhöht sich die Diffusionsgeschwindigkeit von Elektrolyten um 30-40%, wenn die Temperatur um 10 ° ansteigt. Die elektrische Leitfähigkeit von Zellen erhöht sich um etwa den gleichen Betrag. Die Wärmeübertragung ist proportional zur G. Temperatur auf beiden Seiten der Oberfläche; während Q = -λgrad T, wobei Q die durch die wärmeleitende Oberfläche übertragene Wärmemenge ist, ist λ der Koeffizient. Wärmeleitfähigkeit, T - absolute Temperatur. Die Hauptwärmequelle bei Mensch und Tier sind exotherme Prozesse, die bei der Arbeit von Muskeln und inneren Organen auftreten. Eine Wärmeableitung (zB von der Oberfläche des menschlichen Körpers) kann auch durch Konvektion, Strahlung und Verdunstung erfolgen. Alle diese Prozesse werden mit einer Temperaturerhöhung G beschleunigt.

Literaturverzeichnis: Bayer V. Biophysik, trans. daraus., M., 1962; Biophysik, Hrsg. B. N. Tarusova und O. R. Collier, M., 1968; Pasynsky A. G. Biophysikalische Chemie, M., 1968.

Yu. M. Petrusevich.

Inhaltsverzeichnis des Themas "Informationsübertragung durch elektrische Erregung.":
1. Informationsübertragung durch elektrische Erregung. Ruhepotential.

3. Veränderungen der extrazellulären Kaliumkonzentration (K).
4. Der Einfluss von Glia auf die Zusammensetzung der interzellulären Umgebung. Blut-Hirn-Schranke.
5. Handlungspotenzial. Zeitverlauf des Aktionspotentials. Repolarisation.
6. Potenziale verfolgen. Die Natur des Aktionspotentials. Schwelle und Erregbarkeit.
7. Leitfähigkeit der Membran. Ionenströme während des Aktionspotentials.
8. Kinetik von Ionenströmen während der Anregung. Registrierung von Membranströmen.
9. Leitfähigkeit von Natrium (Na) und Kalium (K) während des Aktionspotentials.
10. Inaktivierung von Natrium (Na) - Strom.

Diffusionspotential. Es wurde bereits erwähnt, dass das Ruhepotential Ionendiffusionspotential die sich passiv durch die Kanäle in der Membran bewegen. Im Ruhezustand sind die meisten offenen Kanäle der Membran Kalium (K) -Kanäle; daher wird das Ruhepotential in erster Näherung durch den Transmembrangradienten der Kaliumkonzentration (K) bestimmt. In Abb. 2.2 zeigt die Abhängigkeit des gemessenen Potentials von der extrazellulären Kaliumkonzentration (K).

Reis. 2.2. Die Abhängigkeit des Ruhepotentials in Muskelfaser Frösche(Ordinate) gegen die extrazelluläre Kaliumkonzentration (K) (Abszisse, logarithmische Skala). Die Kreise geben die Werte an Membranpotential gemessen bei verschiedenen Konzentrationen von Kaliumionen [K +] 0. Die Gerade spiegelt die Beziehung zwischen dem Kaliumgleichgewichtspotential und [K +] 0 wider, berechnet nach der Nernst-Gleichung. Faktor 58 berücksichtigt die verringerte Körpertemperatur des Frosches.

Nach extrazellulärer Verschiebung Konzentration K + die intrazelluläre Konzentration bleibt zunächst auf dem gleichen Niveau, und während dieser kurzen Zeit sollte das gemessene Kalium (K) -Potential gemäß der Nernst-Gleichung proportional zum Logarithmus von [K +] 0 variieren. Dies ist das Kalium-(K)-Potential. E (k), markiert mit einer roten Linie in Abb. 2.2. Die aufgezeichneten Werte des Ruhepotentials im oberen Bereich liegen sehr nahe bei E (k), werden jedoch mit abnehmendem [K +] 0 im Vergleich zu E (k) immer weniger negativ. Diese Diskrepanz sollte auf den relativ größeren Beitrag der Natriumpermeabilität PNa bei einem niedrigen Wert von [K +] 0 zurückgeführt werden. Die Abweichung der aufgezeichneten Werte des Ruhepotentials von E (k) verschwindet, wenn die Zufuhr von Natrium (Na) gestoppt wird, beispielsweise indem extrazelluläres Natrium (Na) durch ein solches diffusionsunfähiges Kation wie Cholin ersetzt wird. Daraus folgt, dass das normale Ruhepotential etwa 10 mV positiver ist als E (k).