Градієнт

Градієнт – це термін, який використовується у різних галузях науки та техніки. У біології градієнт означає зміну концентрації речовини у просторі. Це може бути концентрація іонів, гормонів, ферментів чи інших молекул, які можуть впливати на активність клітин.

Градієнт використовується для опису процесів, що відбуваються у живих організмах. Наприклад, градієнт концентрації кисню та вуглекислого газу визначає швидкість дихання клітин. Градієнт концентрації глюкози визначає швидкість її використання клітинами.

У техніці градієнт використовується створення електричних полів. Наприклад, в електростатиці градієнт електричного поля визначає напрямок руху заряджених частинок. Градієнти також використовуються в оптиці для створення лінз та дзеркал.

Таким чином, градієнт є важливим поняттям у біології та техніці. Він описує зміну концентрації речовин у просторі та використовується для моделювання різних процесів у живих системах та техніці.

Градієнт у біології - це зміна характеристик довкілля організму за напрямком від однієї точки до іншої. Важливою складовою градієнта є різниця у властивостях довкілля, яке організм має подолати задля досягнення мети адаптації. Поняття було запроваджено генетиком Франческо Реомюром у 60-х роках ХІХ століття. Він вказував на зміни світлового та температурного режиму та пояснив найважливіше значення факторів їжі як функції навколишнього середовища, які викликають рух усіх живих істот. Цей напрямок дослідження вважався провідним протягом понад 150 років, проте в останні десятиліття дослідження градієнтів засновані на молекулярному рівні.

Наприклад, градієнт температури біотрестиці може бути використаний для регуляції активності генів мітохондрій. Після поглинання токсичних метаболітів мітохондрії змушені збільшити синтез перекису водню, концентрація якого стає підвищеним, отже, ацидоз наростатиме. Клітини компенсують pH, що змінюється середовище збільшенням напруги АТФази і пригніченням синтезу білків, для яких потрібно більш лужне середовище. Пригнічення синтезу білка створює умови для утворення нерозчинних структур, що важливо для запобігання виділенню вільного кальцію в цитоплазму. Таким чином зменшується рівень ушкоджуючого фактора. При інтенсивному накопиченні в клітині вільних радикалів можливе суттєве зниження рівня ключових молекул молекулярного апарату, відповідальних за процеси біосинтезу, наприклад, білка, необхідного для дихання мітохондрів. Виходячи з цього, компенсація метаболічних ефектів також має впливати на багато захисних реакцій, відгалуження яких забезпечуються великою кількістю загального для всіх мітохондріальних процесів гена PGC-1α.