gradiente di Concentrazione

Definizione di gradiente di concentrazione,

il gradiente di Concentrazione di definizione

Il gradiente di concentrazione si riferisce il graduale cambiamento della concentrazione di soluti in soluzione in funzione della distanza, attraverso una soluzione. Una soluzione, essenzialmente, ha due componenti principali, il solvente (il componente di dissoluzione, ad esempio l’acqua) e il soluto (le particelle che sono solubili dal solvente).,

In biochimica, la concentrazione si riferisce alla quantità di un sottocomponente di una soluzione, ad esempio la quantità di soluti in una soluzione. Gradiente, a sua volta, è un termine che in generale si riferisce al progressivo aumento o diminuzione di una variabile rispetto alla distanza. A questo proposito, un gradiente di concentrazione sarebbe il risultato quando le quantità di soluti tra due soluzioni sono diverse.

In biologia, un gradiente di concentrazione deriva dalla distribuzione disuguale di particelle, ad esempio ioni, tra due soluzioni, cioè, il fluido intracellulare (la soluzione all’interno della cellula) e il fluido extracellulare (la soluzione all’esterno della cellula). Questo squilibrio di soluti tra le due soluzioni spinge i soluti a spostarsi da un’area altamente densa a un’area meno densa. Questo movimento è un tentativo di stabilire l’equilibrio e di eliminare lo squilibrio delle concentrazioni di soluto tra le due soluzioni.,

Etimologia

Il termine concentrazione deriva dalla parola concentrato, dal francese concentrer, da con– + center, che significa “mettere al centro”. La parola gradiente deriva dal latino gradiens, da gradior, che significa “passo” o “camminare”. Sinonimo: gradiente di densità.,

Trasporto biologico

Nei sistemi biologici, ci sono due fenomeni di trasporto principali: trasporto passivo e trasporto attivo. Nel trasporto passivo, le particelle (ad esempio ioni o molecole) vengono trasportate lungo il gradiente di concentrazione. Ciò significa che le particelle si spostano da aree di alte concentrazioni a aree di basse concentrazioni. A causa del movimento passivo delle particelle non viene spesa energia chimica mentre avviene. Esempi di trasporto passivo sono la diffusione semplice, la diffusione facilitata, la filtrazione e l’osmosi., Viceversa, il trasporto attivo è il trasporto di particelle contro il gradiente di concentrazione. Ciò significa che le particelle vengono spostate in un’area di bassa concentrazione in un’area di alta concentrazione. Per questo motivo, l’energia chimica viene spesa per spostare le particelle in un’area già satura o densa di particelle simili.,

Concentration gradient and diffusion

La diffusione semplice è un tipo di trasporto passivo che non richiede l’ausilio di proteine di trasporto. Poiché il movimento è in discesa, cioè da un’area di maggiore concentrazione a un’area di concentrazione inferiore, un gradiente di concentrazione è sufficiente per guidare il processo., Un movimento netto neutro di particelle sarà raggiunto quando il gradiente di concentrazione è andato. Ciò significa che l’equilibrio tra le due aree è raggiunto. La quantità di particelle o soluti in un’area è simile a quella dell’altra area.
Nella diffusione facilitata, il processo ha bisogno di una proteina di trasporto. Simile alla semplice diffusione, è guidato da un gradiente di concentrazione e l’equilibrio è raggiunto quando non c’è più un movimento netto di molecole tra le due aree.
In molti casi, tuttavia, il gradiente di concentrazione non è un fattore sufficiente nel trasporto passivo., Ad esempio, la presenza di due diverse soluzioni sulla superficie esterna della cella avrebbe due diversi gradi di saturazione e solubilità. Ad esempio, piccole molecole lipofile e molecole di gas non polari potrebbero diffondersi più facilmente attraverso il doppio strato lipidico della membrana cellulare rispetto alle molecole polari, compresa l’acqua.

Gradiente di concentrazione e osmosi

Una delle molecole che richiedono una proteina di trasporto per spostare verso il basso il gradiente di concentrazione attraverso una membrana biologica è l’acqua., L’osmosi è simile alla diffusione in quanto entrambi sono caratterizzati da un movimento in discesa. La differenza sta però nella particella che si muove. In diffusione, riguarda il movimento dei soluti. Nell’osmosi, riguarda il movimento del solvente, ad es. molecole d’acqua. Nell’osmosi, le molecole d’acqua si spostano in un’area di alta concentrazione in un’area di bassa concentrazione. La pressione che spinge le molecole d’acqua a muoversi in questo modo viene definita gradiente osmotico. Ma per muoversi attraverso la membrana cellulare, deve usare una proteina del canale nella membrana cellulare., Questa proteina di trasporto si estende su tutta la membrana e fornisce un canale idrofilo attraverso molecola di acqua potrebbe passare attraverso. L’acqua è una molecola polare. Così, non può facilmente passare attraverso il componente idrofobo doppio strato lipidico della membrana cellulare. Avrà quindi bisogno di una proteina di trasporto per spostarsi. Tuttavia, poiché il movimento è in discesa, non è richiesta energia chimica.,

il gradiente di Concentrazione nel trasporto attivo

Nel trasporto attivo, le particelle vengono trasportate in un movimento in salita. Ciò significa che si muovono contro il loro gradiente di concentrazione, cioè da un’area di concentrazione inferiore a un’area di concentrazione più elevata. Poiché il movimento è in salita, questo processo richiede energia chimica. Il trasporto attivo può essere primario o secondario., Un trasporto attivo primario è uno che utilizza energia chimica (ad esempio ATP) mentre un trasporto attivo secondario utilizza un gradiente elettrico (cioè un gradiente risultante dalla differenza di carica attraverso una membrana) e un gradiente chimico (cioè un gradiente formato dalle concentrazioni disuguali di soluti). Un gradiente elettrochimico è un gradiente di potenziale elettrochimico per uno ion che può diffondersi nella nostra fuori dalla cellula attraverso la membrana cellulare. Poiché gli ioni trasportano una carica elettrica, il loro movimento dentro e fuori la cellula influenza il potenziale elettrico attraverso la membrana., Se si verifica un gradiente di carica (cioè un gradiente formato da una distribuzione disuguale di cariche elettriche), questo incita gli ioni a diffondersi in discesa rispetto alle cariche fino a raggiungere l’equilibrio su entrambi i lati della membrana.,(1)

Examples of Concentration Gradient

Ion gradients

Ion gradients, such as Sodium/Potassium gradients, are an example of a concentration gradient essential to cells. Neurons, for instance, have a Sodium/Potassium pump that they use them to maintain a resting membrane potential (usually ranging from -60 to -90mV)., Due importanti attori chiave sono gli ioni sodio (NA+) e potassio (K+). Innanzitutto, 3 ioni Na + all’interno della cellula si legano alla proteina della pompa. In secondo luogo, l’ATP fosforila la pompa facendola cambiare la sua conformazione, rilasciando così gli ioni 3 Na+ all’esterno della cellula. Infine, uno K K + dall’esterno si lega alla proteina della pompa e quindi rilasciato nella cellula. Il fosfato da ATP inoltre è liberato inducente la proteina della pompa a ritornare alla sua conformazione originale. Attraverso questo meccanismo, la cellula è in grado di mantenere il suo interno più negativo rispetto all’esterno.,(2) I neuroni hanno bisogno di questo per la formazione del potenziale d’azione.

Gradienti protonici

Il gradiente protonico (chiamato anche gradiente H+) è un gradiente che si forma dalle differenze nella concentrazione di protoni tra l’interno e l’esterno di una membrana biologica. Una pompa protonica è la proteina di membrana che trasporta protoni (H+) attraverso una membrana e quindi responsabile della costruzione di un gradiente protonico. Questo gradiente è essenziale per molti organismi in quanto immagazzina energia. Ad esempio, è il meccanismo utilizzato nella fosforilazione ossidativa della respirazione cellulare., La pompa protonica trasporta i protoni dalla matrice mitocondriale allo spazio inter-membrana. Di conseguenza, ci sono più protoni al di fuori della matrice rispetto all’interno. Ciò conduce ad un gradiente di concentrazione del protone attraverso la membrana interna dei mitocondri.,

gas Respiratori, il gradiente di concentrazione

gli animali, le vie respiratorie di gas come ossigeno e anidride carbonica si forma un gradiente di concentrazione, quando questi gas differiscono in concentrazioni tra il sangue e il tessuto fluido. Questi gas si muovono in discesa attraverso i letti capillari.