Gradien

Gradien adalah istilah yang digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi. Dalam biologi, gradien berarti perubahan konsentrasi suatu zat dalam ruang. Ini mungkin konsentrasi ion, hormon, enzim atau molekul lain yang dapat mempengaruhi aktivitas sel.

Gradien digunakan untuk menggambarkan proses yang terjadi pada organisme hidup. Misalnya, gradien konsentrasi oksigen dan karbon dioksida menentukan laju respirasi sel. Gradien konsentrasi glukosa menentukan kecepatan sel menggunakannya.

Dalam teknologi, gradien digunakan untuk menciptakan medan listrik. Misalnya, dalam elektrostatika, gradien medan listrik menentukan arah gerak partikel bermuatan. Gradien juga digunakan dalam optik untuk membuat lensa dan cermin.

Dengan demikian, gradien merupakan konsep penting dalam biologi dan teknik. Ini menggambarkan perubahan konsentrasi zat di ruang angkasa dan digunakan untuk memodelkan berbagai proses dalam sistem dan teknologi kehidupan.

Gradien dalam biologi adalah perubahan ciri-ciri habitat suatu organisme dari satu titik ke titik lainnya. Komponen penting dari gradien adalah perbedaan sifat lingkungan yang harus diatasi organisme untuk mencapai tujuan adaptasi. Konsep ini diperkenalkan oleh ahli genetika Francesco Reaumur pada tahun 60an abad ke-19. Beliau mencontohkan perubahan kondisi cahaya dan suhu serta menjelaskan pentingnya faktor makanan sebagai fungsi lingkungan yang menyebabkan pergerakan semua makhluk hidup. Penelitian ini telah memimpin selama lebih dari 150 tahun, namun dalam beberapa dekade terakhir, penelitian gradien didasarkan pada tingkat molekuler.

Misalnya, gradien suhu dalam biorest dapat digunakan untuk mengatur aktivitas gen mitokondria. Setelah penyerapan metabolit toksik, mitokondria dipaksa untuk meningkatkan sintesis hidrogen peroksida, yang konsentrasinya meningkat, sehingga asidosis akan meningkat. Sel mengkompensasi perubahan pH lingkungan dengan meningkatkan tegangan ATPase dan menekan sintesis protein yang membutuhkan lingkungan yang lebih basa. Penekanan sintesis protein menciptakan kondisi untuk pembentukan struktur tidak larut, yang penting untuk mencegah pelepasan kalsium bebas ke dalam sitoplasma. Hal ini mengurangi tingkat faktor yang merusak. Dengan akumulasi radikal bebas yang intensif di dalam sel, penurunan yang signifikan pada tingkat molekul kunci dari peralatan molekuler yang bertanggung jawab untuk proses biosintesis, misalnya, protein yang diperlukan untuk respirasi mitokondria, mungkin terjadi. Berdasarkan hal ini, kompensasi efek metabolik juga harus mempengaruhi banyak reaksi protektif, yang cabangnya disediakan oleh sejumlah besar gen PGC-1α yang umum untuk semua proses mitokondria.