gradiente de concentração

definição

um gradiente de concentração ocorre quando um soluto está mais concentrado numa área do que noutra. Um gradiente de concentração é aliviado através da difusão, embora as membranas possam impedir a difusão e manter um gradiente de concentração.

visão geral

“concentração” refere-se à quantidade de um soluto numa dada quantidade de solvente., Um canto de um tanque de água que acabou de ter sal despejado nele teria uma concentração muito maior de sal do que a extremidade oposta do tanque, onde nenhum sal se difundiu para. Portanto, diz-se que existe um gradiente de concentração no tanque.

ao longo do tempo, os solutos movem-se sempre para baixo o seu gradiente de concentração para “tentar” produzir uma concentração igual em toda a solução. Assim, o gradiente de concentração acima acabaria por desaparecer à medida que os íons de sal se espalhavam por todo o tanque.,

As leis da termodinâmica afirmam que, devido aos movimentos constantes de átomos e moléculas, as substâncias se moverão de áreas de maior concentração para menor concentração, a fim de produzir uma solução distribuída aleatoriamente. Os átomos de água gostam de cercar completamente cada íon ou molécula polar, que os puxa através de uma solução e os separa uns dos outros.,

Isto pode ser facilmente demonstrado em casa pela adição de uma gota de corante alimentício para um copo de água. No início, a coloração da comida só vai ocupar o pequeno ponto no copo de água onde foi adicionado. Mas com o tempo, as partículas coloridas se espalharão, criando uma distribuição igual de partículas coloridas através do fundo do vidro.,

Função de Gradientes de Concentração

gradientes de Concentração são uma consequência natural das leis da física. No entanto, os seres vivos encontraram muitas maneiras de usar suas propriedades para realizar funções importantes da vida. Gradientes de concentração são usados por muitas células para completar uma grande variedade de Tarefas. Na verdade, há energia armazenada em um gradiente de concentração porque as moléculas querem alcançar o equilíbrio. Então, essa energia pode ser utilizada para realizar tarefas.,

deve também notar-se que quando um gradiente de concentração não pode ser aliviado através da difusão do solvente, pode ocorrer osmose. Osmose é o movimento da água através de uma membrana e essencialmente faz a mesma coisa. Assim como os solutos são atraídos pela água, a água é atraída por solutos. Assim, o gradiente de concentração pode ser aliviado adicionando água a um compartimento de membrana altamente concentrado (ou célula).,os organismos que necessitam de mover uma substância para dentro ou para fora das suas células podem utilizar o movimento de uma substância para baixo do seu gradiente de concentração para transportar outra substância em conjunto. Este é o método básico que antiportadores de proteínas e simpatizantes usam para trazer nutrientes cruciais para as células. Os organismos também podem “colher” a energia do gradiente de concentração para alimentar outras reações. Veja os exemplos abaixo.,

Exemplos de Gradientes de Concentração

ATP Sintase

Algumas formas de vida, de usar a tendência de solutos para mover de uma área de alta concentração baixa concentração a fim de poder, os processos da vida. A ATP sintase – a proteína que produz ATP-baseia-se num gradiente de concentração de iões de hidrogénio., À medida que os íons passam pela ATP sintase para atravessar a membrana e aliviar o gradiente, a ATP sintase transfere a energia para adicionar um grupo de fosfato à ADP, armazenando assim a energia na ligação recém-formada.

neurónios e a bomba de sódio/potássio

neurónios gastam uma enorme quantidade de energia – cerca de 20-25% de todas as calorias do corpo, em seres humanos – bombeando potássio para as suas células, e sódio para fora. O resultado é uma concentração extremamente alta de potássio dentro das células nervosas e uma concentração muito alta de sódio fora., Uma vez que potássio

Quando as células se comunicam, elas abrem portões iónicos que permitem a passagem de sódio e potássio. As diferenças de concentração de sódio / potássio são tão fortes que os íons “querem” sair instantaneamente da célula. Como os íons são eletricamente carregados, isso realmente muda a carga elétrica da célula.,

Este “eletroquímica” sinal viaja muito mais rápido do que um mero sinal químico seria, permitindo-nos perceber, pensar e responder rapidamente. Problemas que interferem com a bomba de sódio/potássio dos neurónios podem causar a morte muito rapidamente porque o próprio músculo cardíaco depende destes impulsos electroquímicos para bombear sangue para nos manter vivos., Isto faz do gradiente de concentração de sódio/potássio nos neurónios o gradiente de concentração mais importante para a vida humana!

Bomba de Symport Glucose/sódio

a bomba de symport glucose-sódio também tira partido do gradiente de sódio/potássio.

um desafio enfrentado pelas células é a movimentação da glucose – que é grande e difícil de mover, em comparação com minúsculos iões de sódio – e que muitas vezes precisam ser movidos contra o seu gradiente de concentração., Para resolver este problema, algumas células têm “acoplado” o movimento da glicose com o movimento do potássio, usando proteínas que permitirão que o sódio se mova para baixo seu gradiente de concentração – se leva uma molécula de glicose com ele.este é apenas mais um exemplo de como as células usam as leis básicas da física de formas inovadoras para realizar as funções da vida.os exemplos mais comuns de gradientes de concentração envolvem partículas sólidas dissolvidas em água. Mas os gases também podem ter gradientes de concentração.,os pulmões humanos e as brânquias dos peixes usam gradientes de concentração para nos manter vivos. Como o oxigênio segue as regras dos gradientes de concentração, assim como qualquer outra substância, ele tende a se difundir de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração. Isso significa que se difunde do ar para o nosso sangue sem oxigénio.os pulmões e as brânquias tornam este processo mais eficiente correndo rapidamente o nosso sangue mais pobre em oxigénio através das superfícies dos pulmões e das brânquias. Desta forma, o oxigénio está constantemente a difundir-se nas células sanguíneas que mais precisam dele.

Quiz

1., Qual das seguintes leis descreve como funcionam os gradientes de concentração?
A. Um objeto em movimento tende a permanecer em movimento, a menos que atuado por uma força externa.
B. Sistemas sempre progridem em direção a um estado de maior aleatoriedade.substâncias difusas de áreas de alta concentração para áreas de baixa concentração.
D. Both B and C.