Co je to koncentrační gradient?

Koncentrace látky je počet molekul přítomných v daném objemu kapaliny nebo plynu. K gradientu koncentrace dochází mezi oblastí vysoké koncentrace a plochou nízké koncentrace. V přírodě se to obvykle vyskytuje na každé straně ohraničení buněk nebo membrány. Pokud částice mohou volně překročit membránu, probíhá proces zvaný difúze, kde se částice pohybují přes koncentrační gradient s čistým tokem směrem k oblasti nízké koncentrace. Tento pohyb molekul po gradientu nakonec vede k tomu, že se obě oblasti stávají stejnými v koncentraci, což je stav známý jako dynamická rovnováha. Proces známý jako difúze znamená, že molekuly mají tendenci se vzdálit od oblastí, kde jsou vysoké koncentrace a pohybovat se směrem k méně koncentrovaným oblastem. Jiný typ molekulyS také má tendenci se míchat dohromady. Oba tyto procesy fungují, když se vůně postupně šíří po místnosti a mísí s molekulami vzduchu. Nakonec rovnoměrné rozdělení částic odstraňuje koncentrační gradient.

V procesu známém jako osmóza se zdá, že molekuly pohybují opačnou cestou přes gradienty, od nízkých k vysokým koncentracím částic. To lze vidět v případech, kdy buněčná membrána blokuje částice procházení, protože jsou příliš velké. Molekuly vody v roztoku mohou být dostatečně malé, aby procházely membránou, i když rozpuštěné částice nejsou.

Molekuly vody se pohybují z oblasti mimo buňku, kde je koncentrace částic relativně nízká, dovnitř buňky, kde je vysoká koncentrace částic. Stejně jako difúze tento pohyb snižuje koncentrační gradient mezi oběma oblastmi. Může to být DEnapsáno jako zvláštní forma difúze, protože molekuly vody se skutečně pohybují z oblasti vysoké koncentrace vody do oblasti nízké koncentrace vody.

Někdy buněčná biologie pracuje na aktivně přesunutí částic proti koncentračnímu gradientu a proti vlivu osmózy a difúze. Do hry se objevují to, co se nazývá aktivní transportní mechanismy, jako je čerpadlo sodíkového potasia. Tato čerpadlo transportuje molekuly sodíku a draselného přes buněčnou membránu, což zajišťuje, že uvnitř buňky dochází k vysoké koncentraci draslíku a venku vysoká koncentrace sodíku. Proces vyžaduje ATP, speciální molekulu, ve které je uložena energie, která se nachází uvnitř buňky.