Gradient

Gradient er et udtryk, der bruges inden for forskellige områder af videnskab og teknologi. I biologi betyder en gradient en ændring i koncentrationen af ​​et stof i rummet. Dette kan være koncentrationen af ​​ioner, hormoner, enzymer eller andre molekyler, der kan påvirke celleaktivitet.

Gradienten bruges til at beskrive processer, der forekommer i levende organismer. For eksempel bestemmer koncentrationsgradienten af ​​ilt og kuldioxid hastigheden af ​​celleånding. Glucosekoncentrationsgradienten bestemmer den hastighed, hvormed cellerne bruger den.

I teknologi bruges en gradient til at skabe elektriske felter. For eksempel i elektrostatik bestemmer gradienten af ​​det elektriske felt bevægelsesretningen for ladede partikler. Gradienter bruges også i optik til at skabe linser og spejle.

Gradient er således et vigtigt begreb inden for biologi og teknik. Den beskriver ændringer i koncentrationen af ​​stoffer i rummet og bruges til at modellere forskellige processer i levende systemer og teknologi.

En gradient i biologi er en ændring i egenskaberne af en organismes habitat i retning fra et punkt til et andet. En vigtig komponent i gradienten er forskellen i miljøets egenskaber, som organismen skal overvinde for at nå målet om tilpasning. Konceptet blev introduceret af genetiker Francesco Reaumur i 60'erne af det 19. århundrede. Han påpegede ændringer i lys- og temperaturforhold og forklarede den væsentlige betydning af fødevarefaktorer som funktioner af miljøet, der forårsager bevægelse af alle levende ting. Denne forskningslinje har været førende i mere end 150 år, men i de seneste årtier har gradientforskning været baseret på det molekylære niveau.

For eksempel kan temperaturgradienten i biorest bruges til at regulere mitokondriegeners aktivitet. Efter at have absorberet giftige metabolitter er mitokondrier tvunget til at øge syntesen af ​​hydrogenperoxid, hvis koncentration bliver forhøjet, derfor vil acidose stige. Celler kompenserer for det skiftende pH-miljø ved at øge ATPase-spændingen og undertrykke syntesen af ​​proteiner, der kræver et mere alkalisk miljø. Undertrykkelse af proteinsyntese skaber betingelser for dannelse af uopløselige strukturer, hvilket er vigtigt for at forhindre frigivelse af frit calcium til cytoplasmaet. Dette reducerer niveauet af den skadelige faktor. Med intensiv ophobning af frie radikaler i cellen er et signifikant fald i niveauet af nøglemolekyler i det molekylære apparat, der er ansvarlige for biosynteseprocesser, muligt, for eksempel det protein, der er nødvendigt for mitokondriel respiration. Baseret på dette bør kompensation af metaboliske effekter også påvirke mange beskyttende reaktioner, hvis forgreninger er tilvejebragt af en stor mængde af PGC-1α-genet, der er fælles for alle mitokondrielle processer.