Definirea gradientului de concentrație
Cuprins
gradient de Concentrație definiție
Gradientul de concentrație se referă la schimbare treptată în concentrația de substanțe dizolvate într-o soluție ca o funcție de distanță printr-o soluție. O soluție, în esență, are două componente majore, solventul (componenta de dizolvare, de exemplu, apa) și solutul (particulele care sunt dizolvabile de solvent).,
în biochimie, concentrația se referă la cantitatea unei sub-componente a unei soluții, de exemplu cantitatea de soluții dintr-o soluție. Gradientul, la rândul său, este un termen care, în general, se referă la creșterea sau scăderea progresivă a unei variabile în ceea ce privește distanța. În acest sens, un gradient de concentrație ar fi rezultatul atunci când cantitățile de soluții între două soluții sunt diferite.în biologie, un gradient de concentrație rezultă din distribuția inegală a particulelor, de exemplu ioni, între două soluții, adică., fluidul intracelular (soluția din interiorul celulei) și fluidul extracelular (soluția din afara celulei). Acest dezechilibru de soluți între cele două soluții conduce soluți pentru a trece dintr-o zonă foarte densă într-o zonă mai puțin densă. Această mișcare este o încercare de a stabili echilibrul și de a elimina dezechilibrul concentrațiilor de solute între cele două soluții.,
Etimologie
termen de concentrare vine de la cuvântul concentra, de la francezi concentrer, de la con– + centru, care înseamnă „a pune de la centru”. Cuvântul gradient provine din latinescul gradient, din gradior, care înseamnă „a păși „sau”a merge”. Sinonim: gradient de densitate.,în sistemele biologice, există două fenomene majore de transport: transportul pasiv și transportul activ. În transportul pasiv, particulele (de exemplu, ioni sau molecule) sunt transportate de-a lungul gradientului de concentrație. Aceasta înseamnă că particulele se deplasează din zone cu concentrații ridicate în zone cu concentrații scăzute. Din cauza mișcării pasive a particulelor, nu se consumă energie chimică pe măsură ce are loc. Exemple de transport pasiv sunt difuzia simplă, difuzia facilitată, filtrarea și osmoza., În schimb, transportul activ este transportul particulelor împotriva gradientului de concentrație. Aceasta înseamnă că particulele sunt mutate într-o zonă cu concentrație scăzută într-o zonă cu concentrație ridicată. Din acest motiv, energia chimică este cheltuită pentru a muta particulele într-o zonă care este deja saturată sau densă cu particule similare.,
Concentration gradient and diffusion
în difuzia facilitată, procesul are nevoie de o proteină de transport. Similar difuziei simple, este condus de un gradient de concentrație și echilibrul este atins atunci când nu mai există o mișcare netă a moleculelor între cele două zone.
în multe cazuri, deși, gradientul de concentrație nu este suficient factor în transportul pasiv., De exemplu, prezența a două soluții diferite pe suprafața exterioară a celulei ar avea două grade diferite în saturație și solubilitate. De exemplu, moleculele lipofile mici și moleculele de gaz nepolar ar putea difuza mai ușor prin bistratul lipidic al membranei celulare decât moleculele polare, inclusiv apa.una dintre moleculele care necesită o proteină de transport pentru a se deplasa în jos gradientul de concentrație pe o membrană biologică este apa., Osmoza este similară difuziei, deoarece ambele se caracterizează printr-o mișcare descendentă. Diferența constă totuși în particula care se mișcă. În difuzie, este vorba despre mișcarea soluțiilor. În osmoză, este vorba despre mișcarea solventului, adică molecule de apă. În osmoză, moleculele de apă se deplasează într-o zonă cu concentrație ridicată într-o zonă cu concentrație scăzută. Presiunea care conduce moleculele de apă pentru a muta o astfel de manieră este menționată ca gradientul osmotic. Dar pentru a se deplasa prin membrana celulară, trebuie să folosească o proteină de canal în membrana celulară., Această proteină de transport se întinde pe întreaga membrană și oferă un canal hidrofil prin molecula de apă ar putea trece prin. Apa este o moleculă polară. Astfel, nu poate trece cu ușurință prin componenta bistrat lipidică hidrofobă a membranei celulare. Prin urmare, va avea nevoie de o proteină de transport pentru a se deplasa. Cu toate acestea, deoarece mișcarea este în jos, nu este necesară o energie chimică.,
gradient de Concentrație în transportul activ
În transportul activ, particulele sunt transportate într-un urcuș de circulație. Aceasta înseamnă că se deplasează împotriva gradientului de concentrație, adică dintr-o zonă de concentrație mai mică într-o zonă de concentrație mai mare. Deoarece mișcarea este în sus, acest proces necesită energie chimică. Transportul activ poate fi primar sau secundar., Un transport activ primar este unul care utilizează energie chimică (de exemplu ATP), în timp ce un transport activ secundar utilizează un gradient electric (adică un gradient care rezultă din diferența de sarcină pe o membrană) și un gradient chimic (adică un gradient format din concentrațiile inegale de soluți). Un gradient electrochimic este un gradient de potențial electrochimic pentru un ion care poate difuza în nostru din celulă prin membrana celulară. Deoarece ionii poartă o sarcină electrică, mișcarea lor în și din celulă afectează potențialul electric de-a lungul membranei., Dacă apare un gradient de încărcare (adică un gradient format din distribuția inegală a sarcinilor electrice), acest lucru incită ionii să difuzeze în jos în raport cu sarcinile până când se obține echilibrul pe ambele părți ale membranei.,(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)., Doi jucători cheie majori sunt ionii de sodiu (NA+) și potasiu (K+). Mai întâi, 3 ioni Na+ din interiorul celulei se leagă de proteina pompei. În al doilea rând, ATP fosforilează pompa determinând-o să-și schimbe conformația, eliberând astfel ionii 3 Na+ în exteriorul celulei. În cele din urmă, un ion K+ din exterior se leagă de proteina pompei și apoi se eliberează în celulă. Fosfatul din ATP este, de asemenea, eliberat, determinând proteina pompei să revină la conformația inițială. Prin acest mecanism, celula este capabilă să-și mențină interiorul pentru a fi mai negativă decât exteriorul.,(2) neuronii au nevoie de acest lucru pentru formarea potențialului de acțiune.gradientul de protoni (denumit și gradientul H+) este un gradient care se formează din diferențele de concentrație de protoni dintre interiorul și exteriorul unei membrane biologice. O pompă de protoni este proteina membranei care transportă protonii (H+) pe o membrană și, prin urmare, este responsabilă pentru construirea unui gradient de protoni. Acest gradient este esențial pentru multe organisme, deoarece stochează energie. De exemplu, este mecanismul utilizat în fosforilarea oxidativă a respirației celulare., Pompa de protoni transportă protoni din matricea mitocondrială în spațiul inter-membrană. Ca urmare, există mai mulți protoni în afara matricei decât în interior. Aceasta duce la un gradient de concentrație de protoni pe membrana interioară a mitocondriilor.,
gaze Respiratorii gradient de concentrație
la animale, gaze respiratorii, cum ar fi oxigenul și dioxidul de carbon formează un gradient de concentrație, atunci când aceste gaze diferă în concentrații între sânge și lichidul tisular. Aceste gaze se deplasează în jos peste paturile capilare.