Qu'est-ce qu'un gradient de concentration?
La concentration d'une substance est le nombre de molécules présentes dans un volume donné de liquide ou de gaz. Un gradient de concentration se produit entre une zone de concentration élevée et une zone de faible concentration. Dans la nature, cela se produit généralement de chaque côté d'une bordure cellulaire ou de la membrane. Si les particules peuvent traverser librement la membrane, un processus appelé diffusion a lieu, où les particules se déplacent à travers le gradient de concentration avec un débit net vers la zone de faible concentration. Ce mouvement des molécules dans le gradient conduit finalement à ce que les deux zones deviennent égales à la concentration, un état connu sous le nom d'équilibre dynamique.
L'énergie thermique provoque des molécules dans les liquides et les gaz à se déplacer au hasard en lignes droites jusqu'à ce qu'elles rencontrent d'autres particules ou surfaces qui les font changer de direction. Le processus connu sous le nom de diffusion signifie que les molécules ont tendance à s'éloigner des zones où il y a des concentrations élevées et à se déplacer vers des régions moins concentrées. Type de molécule différentS ont également tendance à se mélanger. Ces deux processus sont à l'œuvre lorsqu'un parfum se propage progressivement sur une pièce, se mélangeant à des molécules d'air. Finalement, une distribution uniforme des particules élimine le gradient de concentration.
Dans un processus connu sous le nom d'osmose, les molécules semblent déplacer le chemin opposé à travers les gradients, des faibles à des concentrations élevées de particules. Cela peut être vu dans les cas où une membrane cellulaire empêche les particules de passer parce qu'elles sont trop grandes. Les molécules d'eau dans la solution peuvent être suffisamment petites pour passer à travers la membrane, même si les particules dissous ne le sont pas.
Les molécules d'eau se déplacent de la région à l'extérieur de la cellule, où la concentration de particules est relativement faible, à l'intérieur de la cellule, où il y a une concentration élevée de particules. De la même manière que la diffusion, ce mouvement réduit le gradient de concentration entre les deux zones. Ça peut être deÉcrit comme une forme spéciale de diffusion, car les molécules d'eau se déplacent vraiment d'une zone de concentration en eau élevée à une zone de faible concentration d'eau.
Parfois, la biologie cellulaire s'efforce de déplacer activement les particules contre un gradient de concentration et contre l'influence de l'osmose et de la diffusion. Ce que l'on appelle des mécanismes de transport actifs entre en jeu, comme la pompe de sodium-potassium. Cette pompe transporte des molécules de sodium et de potassium à travers la membrane cellulaire, garantissant qu'il y a une concentration élevée de potassium à l'intérieur de la cellule et une concentration élevée de sodium à l'extérieur. Le processus nécessite l'ATP, une molécule spéciale dans laquelle l'énergie est stockée, qui se trouve à l'intérieur de la cellule.