Kaltevuus

Gradientti on termi, jota käytetään useilla tieteen ja teknologian aloilla. Biologiassa gradientti tarkoittaa muutosta aineen pitoisuudessa avaruudessa. Tämä voi olla ionien, hormonien, entsyymien tai muiden molekyylien pitoisuus, joka voi vaikuttaa solujen toimintaan.

Gradienttia käytetään kuvaamaan elävissä organismeissa tapahtuvia prosesseja. Esimerkiksi hapen ja hiilidioksidin pitoisuusgradientti määrittää solun hengityksen nopeuden. Glukoosipitoisuusgradientti määrittää nopeuden, jolla solut käyttävät sitä.

Tekniikassa gradienttia käytetään sähkökenttien luomiseen. Esimerkiksi sähköstatiikassa sähkökentän gradientti määrää varautuneiden hiukkasten liikesuunnan. Gradientteja käytetään myös optiikassa linssien ja peilien luomiseen.

Siten gradientti on tärkeä käsite biologiassa ja tekniikassa. Se kuvaa aineiden pitoisuuksien muutoksia avaruudessa ja sitä käytetään mallintamaan erilaisia ​​elävien järjestelmien ja teknologian prosesseja.

Gradientti biologiassa on muutos organismin elinympäristön ominaisuuksissa suunnassa pisteestä toiseen. Gradientin tärkeä komponentti on ympäristön ominaisuuksien ero, joka organismin on voitettava saavuttaakseen sopeutumistavoitteen. Geneetikko Francesco Reaumur esitteli käsitteen 1800-luvun 60-luvulla. Hän osoitti muutoksia valo- ja lämpötilaolosuhteissa ja selitti ravintotekijöiden olennaista merkitystä ympäristön toimintoina, jotka aiheuttavat kaiken elävän liikkumista. Tämä tutkimuslinja on johtanut tietä yli 150 vuotta, mutta viime vuosikymmeninä gradienttitutkimus on perustunut molekyylitasoon.

Esimerkiksi biorestin lämpötilagradienttia voidaan käyttää mitokondriogeenien toiminnan säätelyyn. Myrkyllisten metaboliittien imeytymisen jälkeen mitokondriot pakotetaan lisäämään vetyperoksidin synteesiä, jonka pitoisuus kohoaa, joten asidoosi lisääntyy. Solut kompensoivat muuttuvaa pH-ympäristöä lisäämällä ATPaasijännitettä ja estämällä emäksisempää ympäristöä vaativien proteiinien synteesiä. Proteiinisynteesin estäminen luo olosuhteet liukenemattomien rakenteiden muodostumiselle, mikä on tärkeää vapaan kalsiumin vapautumisen estämiseksi sytoplasmaan. Tämä vähentää haitallisen tekijän tasoa. Vapaiden radikaalien intensiivisen kertymisen myötä biosynteesiprosesseista vastaavan molekyylilaitteiston avainmolekyylien, esimerkiksi mitokondrioiden hengitykseen tarvittavan proteiinin, taso on mahdollista merkittävästi. Tämän perusteella aineenvaihduntavaikutusten kompensoinnin pitäisi vaikuttaa myös moniin suojareaktioihin, joiden haaroja tarjoaa suuri määrä kaikille mitokondrioprosesseille yhteistä PGC-1α-geeniä.