hepnotDifüzyonda denge: hareket sürerken net geçiş nasıl sıfır olur?
Konunun mantığı
Difüzyonu incelerken tek bir molekülü, çok sayıda molekülün toplam davranışından ayır. Moleküller ısıl hareketlerini sürdürür. Uygun koşullarda yüksek derişimli taraftan düşük derişimli tarafa net geçiş beklenmesi, karşı yönde hiçbir molekülün geçemeyeceği anlamına gelmez. Net sözcüğü iki yöndeki geçişlerin farkını anlatır.
Bir zaman aralığında soldan sağa 15, sağdan sola 10 geçiş olayı sayılan kurmaca bir model düşün. Sağa net aktarım 5 olaydır; toplam geçiş olayı ise 25’tir. Bunlar farklı büyüklüklerdir. Sayılan olaylar farklı molekül sayısıyla aynı olmak zorunda değildir; bir molekül birden çok geçiş yapabilir. Tek bir kısa sayım da sistemin bütün zamanlardaki davranışını veya dengeye ulaştığını kanıtlamaz.
Dinamik dengede iki yöndeki ortalama geçiş hızları eşit olabilir; böylece makroskopik net aktarım sıfır olurken geçişler sürer. Her kısa aralıkta sayımların tam eşit çıkmasını beklemek gerekmez; rastgele dalgalanmalar olabilir. Bu nedenle “denge var, moleküller dondu” demek yanlıştır. Burada pasif geçiş için hücrenin ATP harcamaması da moleküllerin kinetik enerjisinin bulunmadığı anlamına gelmez.
Derişimi yalnız toplam madde miktarına bakarak karşılaştırma. Bir bölmede 30 miktar birimi madde ve 15 hacim birimi sıvı varsa derişim 2’dir. Diğerinde 20 miktar birimi ve 5 hacim birimi varsa derişim 4’tür. İlk bölmede daha çok madde olsa da ikincisi daha derişiktir. Aynı yüksüz madde için uygun geçirgenlik ve diğer koşullar eşitken net difüzyon eğilimi ikinci bölmeden birinciye olur.
Modelin sınırını baştan yaz: madde yüksüz, ortamlar seyreltik ve aynı sıcaklıkta; basınçla toplu akış, tepkime ve aktif pompalama yok. İki taraf arasında geçiş inceleniyorsa zarın o maddeyi geçirebildiği de bilinmeli. İyonlarda elektriksel etkiler bulunduğundan yalnız derişim karşılaştırması yeterli olmayabilir. Bu kısa ders osmozun ve canlı hücredeki bütün denge koşullarının yerine geçmez.
Net geçiş, karşılıklı geçişlerin farkıdır; toplam hareket değildir. Dinamik dengede ortalama net aktarım sıfır olabilir, moleküler hareket sürer. Derişim miktar/hacimdir. Bu dersteki yön kısayolu yüksüz madde, uygun geçirgenlik ve diğer koşulların eşitliği içindir; iyonlara ve aktif taşıma durumlarına koşulsuz uygulanmaz.
Adım adım bir örnek
Yalnız öğretim için kurulan bir sayım modelinde aynı süre boyunca soldan sağa 15, sağdan sola 10 geçiş olayı kaydediliyor. Geçiş olayları sayılıyor; farklı molekül sayısı veya gerçek deney sonucu verilmiyor. Net aktarım ile toplam olay sayısı nedir?
İki yönü ayrı hesapla
- Sağa net aktarım: 15−10=5 geçiş olayı.
- Toplam geçiş olayı: 15+10=25.
- Toplam 25 iken net 5 olması, hareketin yalnız tek yönde gerçekleşmediğini gösterir.
Sınır: Sonuç bu sayım aralığı içindir; denge veya başka aralıklar hakkında tek başına karar verdirmez.
Karşılıklı katkıları eşleştir
- 15 sağa ve 10 sola olayı net hesapta karşılıklı 10’ar olarak eşleştir.
- Net hesaba katkıları birbirini götürür, sağa 5 kalır.
- Eşleştirme yalnız hesap yöntemidir; gerçek moleküllerin durması veya birbirini yok etmesi değildir.
Sınır: Geçiş olayı ile ayrı molekül sayısını eşitleme. Şema veya sayım fiziksel etkileşimi temsil eden bir animasyon değildir.
Net sonuç sıfır olduğunda toplam olay sayısı da mutlaka sıfır olur mu? Sayısal bir karşı örnek kur.
Hatayı bul
İki yöndeki ortalama geçiş eşit olduğuna göre moleküller artık hareket etmiyordur.
İlk hatayı göster
İlk hata: Net farkın sıfır olması, her bir yönün katkısının sıfır olmasıyla karıştırılmış.
Örneğin iki yönde de ortalama 8 olay/s varsa net0, toplam16olay/s olur. Denge koşulunda karşılıklı geçiş sürer; kısa aralıklarda rastgele sayım farkı da görülebilir.
Modelde iki tarafın derişimi eşitken yalnız sol tarafa M eklenirse neyi yeniden kontrol edersin?
Yeni derişimleri ve M için geçiş yolunun açık olduğunu kontrol ederim. Verilen yüksüz/ideal/pasif koşullar korunuyor ve sol derişim artmışsa net eğilim soldan sağa olur. Önceki denge bilgisi yeni koşula otomatik taşınmaz; dengeye varış süresi verilenlerden hesaplanamaz.
Dersin soruları
1Yüksüz M maddesinin geçebildiği bir zarın iki tarafı ideal denge koşullarında. Uzun süreli ortalamada her iki yönde de saniyede 8 geçiş olayı görülüyor. Hangi yorum bu bilgiyle uyumludur?
Bu soruda hata mı var?2Aynı yüksüz M maddesi için solda 30 miktar birimi/15 hacim birimi, sağda 20 miktar birimi/5 hacim birimi var. M zardan geçebiliyor. Seyreltik ideal ortamlarda sıcaklık ve diğer koşullar eşit; aktif taşıma veya toplu akış yok. Başlangıçta derişime bağlı net difüzyon eğilimi hangi yöndedir?
Bu soruda hata mı var?3Başka bir modelde iki bölme arasında M derişimleri farklıdır. Aradaki zarın M’ye tamamen geçirimsiz olduğu, başka geçiş yolu ve aktif taşıma bulunmadığı belirtiliyor. Yalnız bu bilgiyle hangi yargı doğrudur?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Yüksüz M maddesi için geçirgen bir zarın iki yanı ideal koşullardadır (aynı sıcaklık, aktif taşıma ve toplu akış yok); sol bölmede M derişimi sağdakinden yüksektir. Bir zaman aralığında zarı geçen M molekülleri sayılıyor. Bu aralık için hangisi beklenir?
2Yüksüz M için geçirgen zarla ayrılmış iki bölme ideal koşullardadır (aynı sıcaklık; çözücü hareketi, aktif taşıma ve toplu akış yok). Başlangıçta sol bölmede 40 miktar birimi M ve 10 hacim birimi sıvı, sağ bölmede 30 miktar birimi M ve 10 hacim birimi sıvı vardır. Hacim değişmeden önce net eğilim soldan sağaydı. Sonra sol bölmenin hacmi M miktarı değişmeden 40 hacim birimine çıkarılıyor. Bu değişimden hemen sonra net eğilim için hangisi doğrudur?
3Kurmaca bir modelde zarla ayrılmış iki bölme, başka bir kayıtla dinamik dengede bulunmuştur. Zarın iki yönündeki geçiş olayları 5 ardışık saniye boyunca sayılıyor. Soldan sağa: 9, 7, 8, 10, 6; sağdan sola: 8, 9, 8, 7, 8. Bu kayıt için hangisi doğrudur?
4Kurmaca bir sayımda 10 saniyede zardan soldan sağa 36, sağdan sola 24 geçiş olayı kaydediliyor. Kayıtta yalnız geçiş olayları sayılmıştır. Bu kayıttan hangisi çıkarılır?
5Kurmaca bir zar yüksüz M’yi geçirmez, yüksüz N’yi geçirir; ortam ideal ve seyreltiktir, sıcaklık aynıdır, aktif taşıma ve toplu akış yoktur. Sol bölmede M 3,0 ve N 1,0; sağ bölmede M 1,0 ve N 3,0 derişimindedir (aynı birim). Başlangıçtaki net geçişler için hangisi doğrudur?
6Kurmaca bir modelde yüksüz M için geçirgen zarla ayrılmış iki bölmenin M derişimleri (sol / sağ, aynı birimde) zamanla ölçülüyor: 0. saniyede 6 / 2; 10. saniyede 5 / 3; 20. saniyede 4 / 4; 30. saniyede 4 / 4. Ortam ideal, aktif taşıma ve toplu akış yoktur. Bu veri için hangisi doğrudur?
7Kurmaca bir modelde zarla ayrılmış iki bölmeden geçen moleküller 6 saniye boyunca sayılıyor: soldan sağa 33, sağdan sola 21 geçiş olayı. Yalnız bu sayıma dayanarak hangi ifade savunulabilir?
8Yüksüz bir maddenin derişimi yüksek taraftan düşük tarafa net geçeceği ilkesi, aşağıdaki durumlardan hangisinde koşulları bakımından doğrudan kullanılabilir?
9Kurmaca bir modelde zarla ayrılmış iki bölmede 20 saniye boyunca tek bir M molekülü izleniyor; başka M molekülü zarı geçmiyor. Bu molekül zarı 4 kez geçmiştir: 2 kez soldan sağa, 2 kez sağdan sola. Bu izleme için hangisi doğrudur?
10Kurmaca bir modelde zarla ayrılmış iki bölmenin dinamik dengede olduğu öne sürülüyor. Aşağıdaki kayıtlardan hangisi bu savı en iyi destekler?
Aklında kaldı mı?
Dinamik dengeyi moleküllerin durmasından ayıran temel özellik nedir?
Karşılıklı moleküler geçişlerin sürmesine rağmen ortalama net aktarımın sıfır olmasıdır.
Farklı hacimli iki bölmede hangi tarafın daha derişik olduğunu nasıl bulursun?
Aynı maddenin miktarını her bölmenin kendi hacmine böler, aynı birimlerle karşılaştırırım. Yalnız toplam miktar yeterli değildir.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.